ASTM G76-18 Стандартный метод испытаний на эрозию под воздействием твердых частиц с использованием газовых струй

Стандартный метод испытаний ASTM G76-18 для определения эрозионных потерь при ударе твердых частиц с использованием газовых струй, разработанный Американским обществом по испытанию материалов (ASTM) , описывает метод определения потерь материала в результате ударной эрозии твердых частиц, переносимых газом, с использованием эрозионного оборудования со струйным соплом.

Данный метод испытаний можно использовать для измерения эрозии твердых частиц различных материалов в лабораторных условиях, а также в качестве скринингового теста для ранжирования скорости эрозии твердых частиц материалов в моделируемых условиях эксплуатации. Реальная эрозия подразумевает широкий диапазон размеров частиц, скоростей, углов атаки, сред и подобных условий. Поэтому одного лабораторного теста может быть недостаточно для оценки ожидаемых характеристик обслуживания. Данный метод испытаний включает в себя хорошо охарактеризованную процедуру измерения эрозии под воздействием твердых частиц, для которой имеются результаты межлабораторных испытаний.

Для целей настоящего стандарта применяются следующие термины и определения:

• Эрозия — это постепенная потеря исходного материала из-за механического взаимодействия твердой поверхности с жидкостью, многокомпонентной жидкостью или соударяющимися жидкими или твердыми частицами.
• Ударение — это процесс, который приводит к непрерывной серии ударов между жидкими или твердыми частицами и твердой поверхностью.
• Величина эрозии — это значение, полученное путем деления потери объема материала образца на общую массу абразивных частиц, ударяющихся о образец.
• Нормализованная скорость эрозии — это значение, полученное путем деления значения эрозии образца материала на значение эрозии эталонного материала.

В этом методе испытаний используется метод многократной ударной эрозии, при котором небольшое сопло подает поток газа, содержащий абразивные частицы, и ударяет по поверхности испытуемого образца. Описан стандартный набор условий испытаний. Однако допускаются некоторые отклонения от стандартных условий, если они подробно объяснены. Это позволяет проводить измерения эрозии в лабораторных масштабах в различных условиях. В настоящем стандарте описаны методы испытаний для подготовки образцов, проведения испытаний на эрозию и представления результатов.

Важность этого метода испытаний в любой общей программе измерений для оценки износа материалов зависит от многих факторов, связанных с условиями эксплуатации. Пользователи данного метода испытаний должны определить степень, в которой полученные результаты коррелируют с результатами, полученными в ходе полевых испытаний или с использованием других систем и методов испытаний. Данный метод испытаний можно использовать для оценки стойкости материалов к истиранию в заданных условиях испытаний.

Устройство, используемое в этих испытаниях, способно травить материал из испытуемого образца в хорошо контролируемых условиях воздействия. Схематическое изображение выходного сопла и системы подачи частиц и газа приведено на рисунке, приведенном в стандарте. Отклонения от этой конструкции допустимы, но при этом требуется адекватная характеристика системы и контроль критических параметров. Отклонения в конструкции и размерах насадок должны быть задокументированы. Для достижения приемлемого распределения скорости частиц в потоке соотношение длины сопла к диаметру должно составлять 25:1 или более. Рекомендуемая насадка представляет собой трубку длиной 1,5 мм с внутренним диаметром около 50 мм, изготовленную из износостойкого материала. Во время эксплуатации необходимо контролировать износ сопла, который не должен превышать 10 процентов от первоначального диаметра.

Обязательные характеристики прибора должны включать средства контроля и регулировки скорости удара частиц, потока частиц, а также положения и ориентации образца относительно падающего потока (угла удара).

Для введения частиц в поток газа могут быть предусмотрены различные средства, включая виброуправляемую воронку или систему подачи со шнеком. Система должна обеспечивать плавную подачу частиц и иметь возможность регулировки для соответствия желаемым значениям потока частиц.

Для использования с абразивным оборудованием должен быть доступен метод измерения скорости частиц. Примерами принятых методов являются высокоскоростная фотография, вращение двух дисков и лазерные акселерометры. Скорость частиц следует измерять в том месте, где будет находиться образец, и в условиях испытания.

Данный метод испытаний можно использовать для образцов различных размеров и конфигураций. Подходящая конфигурация образца — прямоугольная полоска размером примерно 10 мм x 30 мм x толщиной 2 мм. При необходимости могут использоваться образцы большего размера и других форм, но это должно быть задокументировано. Абразивный материал, который будет использоваться, размер частиц, влажность, химический состав и т. д. Основные характеристики, такие как: должны быть однородными. Отбор материала с целью получения репрезентативных тестовых образцов должен осуществляться в соответствии с принятой статистической практикой. В этом отношении действует стандарт ASTM E122.

Данный метод испытаний определяет следующие стандартные условия.

• Длина трубки сопла должна быть не менее 50 мм, а внутренний диаметр — 1,5 мм плюс/минус 0,075 мм.
• Испытательный газ должен быть номинально сухим воздухом. В отчете об испытаниях должно быть указано количество воды, присутствующей в испытательном газе, при каком давлении и как проводились измерения. В межлабораторных испытаниях использовался сжатый воздух в баллонах с содержанием воды, определенным как точка росы минус 50 градусов. Независимо от того, какой источник газа используется при испытании, рекомендуется одинаковый уровень сухости.
• Абразивные частицы должны иметь номинальный размер 50 мкм, что эквивалентно частицам, используемым в серии межлабораторных испытаний. Абразив следует использовать только один раз. Типичное распределение размеров (определено методом седиментации): 20 процентов от 83 до 100 мкм, 42 процентов от 57 до 50 мкм, 48 процентов грубее 50 мкм.
•  Скорость абразивных частиц, измеренная в месте расположения образца 30 плюс/минус 2 м/с^-1 должно быть. При этой скорости расход газа составляет около 0,13 л/с, а давление в системе — около 140 кПа, но давление зависит от конкретной конструкции системы.
• Для достижения стационарных условий продолжительность испытания должна составлять 600 секунд. Допускается более длительное время, при условии, что окончательная кратерная поверхность не будет глубже 1 мм.
• Угол между осью сопла и поверхностью образца должен составлять 90 градусов плюс/минус 2 градуса.
• Температура испытания должна соответствовать нормальной температуре окружающей среды (обычно от 18 до 28 градусов).
• Скорость подачи частиц должна составлять 0,033 плюс/минус 0,008 г/с. Это соответствует приблизительно 2 мг/мм на поверхности образца при стандартных условиях.^-2· с^-1Соответствует потоку частиц . Определение потока частиц требует измерения площади эродированной поверхности образца и может привести к значительной погрешности. Измеренный профиль ширины и глубины эрозионного кратера, образованного при указанных условиях, показан на рисунке, демонстрирующем типичное соотношение ширины и глубины эрозии.
• Расстояние от поверхности образца до кончика сопла должно составлять 10 мм плюс/минус 1 мм.

Наша организация, которая на протяжении многих лет стремится оказывать поддержку предприятиям всех секторов посредством широкого спектра испытаний, измерений, анализа и оценочных исследований, имеет сильный штат сотрудников, которые внимательно следят за мировыми достижениями в области науки и технологий и постоянно совершенствуются. В этом контексте предприятиям также предоставляются услуги по испытаниям в соответствии со стандартом «ASTM G76-18 Стандартный метод испытаний для проведения испытаний на эрозию при ударе твердых частиц с использованием газовых струй».