ASTM G76-18 Gaz Jetleri Kullanılarak Katı Parçacık Çarpmasıyla Erozyon Testleri Yapmak İçin Standart Test Yöntemi

Amerikan Test ve Malzeme Kuruluşu (ASTM) tarafından geliştirilen “ASTM G76-18 Gaz jetleri kullanılarak katı parçacık çarpmasıyla erozyon testleri yapmak için standart test yöntemi” standardında, jet nozul tipi erozyon ekipmanı ile gazla taşınan katı parçacık çarpma erozyonu ile malzeme kaybının belirlenmesine yönelik bir test yöntemi açıklanmaktadır.

Bu test yöntemi, laboratuvarda farklı malzemelerin katı parçacık erozyonunu ölçmek için ve simüle edilmiş servis ortamlarında malzemelerin katı parçacık erozyon oranlarını sıralamak için bir tarama testi olarak kullanılabilir. Gerçek erozyon servisi, geniş bir aralıkta değişecek parçacık boyutlarını, hızları, saldırı açılarını, ortamları ve benzer durumları içerir. Bu nedenle, herhangi bir tek laboratuvar testi beklenen servis performansını değerlendirmek için yeterli olmayabilir. Bu test yöntemi, laboratuvarlar arası test sonuçlarının mevcut olduğu katı parçacık çarpma erozyonu ölçümü için iyi karakterize edilmiş bir prosedür içermektedir.

Bu standardın amaçları doğrultusunda şu terimler ve tanımlar geçerlidir:

• Erozyon, bir katı yüzey ile bir sıvı, çok bileşenli bir sıvı veya çarpan sıvı veya katı parçacıklar arasındaki mekanik etkileşim nedeniyle orijinal malzemenin kademeli olarak kaybını ifade eder.
• Çarpma, sıvı veya katı parçacıklar ile katı bir yüzey arasında sürekli bir darbe dizisiyle sonuçlanan bir süreci ifade eder.
• Erozyon değeri, numune malzemesinin hacim kaybının, numuneye çarpan aşındırıcı parçacıkların toplam kütlesine bölünmesi ile elde edilen değerdir.
• Normalize edilmiş erozyon oranı, numune malzemesinin erozyon değerinin referans malzemesinin erozyon değerine bölünmesi ile elde edilen değerdir.

Bu test yöntemi, aşındırıcı parçacıklar içeren bir gaz akışı sağlayan ve bir test numunesinin yüzeyine çarpan küçük bir nozulu içeren tekrarlanan darbe erozyon yaklaşımını kullanır. Standart bir test koşulları seti açıklanır. Ancak, ayrıntılı olarak açıklanırsa standart koşullardan bazılarından sapmalara izin verilir. Bu, bir dizi koşul altında laboratuvar ölçeğinde erozyon ölçümlerine olanak tanır. Bu standart, numuneleri hazırlamak, erozyon maruziyetini gerçekleştirmek ve sonuçları raporlamak için test yöntemleri açıklar.

Bu test yönteminin malzemelerin aşınma davranışını değerlendirmek için herhangi bir genel ölçüm programındaki önemi, hizmet uygulamalarının koşulları ile ilgili birçok faktöre bağlıdır. Bu test yönteminin kullanıcıları, elde edilen sonuçların saha performansından veya diğer test sistemleri ve yöntemleri kullanılarak elde edilen sonuçlarla korelasyon derecesini belirlemelidir. Bu test yöntemi, belirtilen test koşulları altında malzemelerin aşınma direncini sıralamak için kullanılabilir.

Bu testlerde kullanılan cihaz, iyi kontrol edilen maruz kalma koşulları altında bir test numunesinden malzemeyi aşındırabilir. Çıkış nozulunun ve partikül-gaz besleme sisteminin şematik çizimi standart içinde verilen şekilde gösterilmiştir. Bu tasarımdan sapmalara izin verilir ancak, yeterli sistem karakterizasyonu ve kritik parametrelerin kontrolü gereklidir. Nozul tasarımındaki ve boyutlarındaki sapmalar belgelenmelidir. Akışta kabul edilebilir bir partikül hızı dağılımı elde etmek için nozul uzunluğu / çap oranı 25:1 veya daha fazla olmalıdır. Önerilen nozul, aşınmaya dayanıklı bir malzemeden üretilen yaklaşık 1,5 mm iç çaplı, 50 mm uzunluğunda bir tüpten oluşur. Servis sırasında nozulun aşınması izlenmeli ve başlangıç çapında yüzde 10’luk artışı aşmamalıdır.

Cihazın gerekli özellikleri, parçacık çarpma hızını, parçacık akısını ve numune konumunu ve çarpan akıma (çarpma açısı) göre yönelimini kontrol etme ve ayarlama araçlarını içermelidir.

Parçacıkları gaz akımına sokmak için titreşim kontrollü bir hazne veya vidalı besleme sistemi dahil olmak üzere çeşitli araçlar sağlanabilir. Sistemin düzgün bir parçacık beslemesi sağlaması ve istenen parçacık akış değerlerine uyum sağlayacak şekilde ayarlanabilir olması gerekir.

Aşındırma ekipmanıyla kullanılmak üzere parçacık hızını ölçme yöntemi mevcut olmalıdır. Kabul edilen yöntemlere örnek olarak yüksek hızlı fotoğrafçılık, dönen çift disk ve lazer hız ölçer verilebilir. Parçacık hızı, numunenin kaplayacağı konumda ve test koşulları altında ölçülmelidir.

Bu test yöntemi çeşitli numune boyutları ve yapılandırmaları üzerinde kullanılabilir. Uygun bir numune yapılandırması, yaklaşık 10 mm x 30 mm x 2 mm kalınlığında dikdörtgen bir şerittir. Gerektiğinde daha büyük numuneler ve diğer şekiller kullanılabilir, ancak belgelenmelidir. Kullanılacak aşındırıcı malzeme, parçacık boyutu, nem, kimyasal bileşim vb. gibi temel özelliklerde tekdüze olmalıdır. Temsili test numuneleri elde etme amacıyla malzemeden örnekleme, kabul edilebilir istatistiksel uygulamaya uygun olarak yapılmalıdır. Bu konuda ASTM E122 standardı geçerlidir.

Bu test yöntemi aşağıdaki standart koşulları tanımlar.

• Nozul borusu en az 50 mm uzunluğunda 1,5 mm artı/eksi 0,075 mm iç çapa sahip olmalıdır.
• Test gazı nominal olarak kuru hava olmalıdır. Test raporu, test gazında bulunan su miktarını, hangi basınçta olduğunu ve ölçümün nasıl gerçekleştirildiğini belirtmelidir. Laboratuvarlar arası testte, eksi 50 derece çiğ noktası olarak tanımlanan su içeriği miktarına sahip silindir tipi basınçlı hava kullanmıştır. Testte hangi gaz kaynağı kullanılırsa kullanılsın, buna benzer bir kuruluk seviyesi önerilir.
• Aşındırıcı parçacıklar, laboratuvarlar arası test serilerinde kullanılanlara eşdeğer nominal 50-µm olmalıdır. Aşındırıcı yalnızca bir kez kullanılmalıdır. Tipik boyut dağılımı (sedimantasyonla belirlenir): 20 ila 83 µm arasında yüzde 100, 42 ila 57 µm arasında yüzde 50, 48 µm’den daha kaba yüzde 50.
•  Aşındırıcı parçacık hızı, numune konumunda ölçüldüğünde 30 artı/eksi 2 m·s⁻¹ olmalıdır. Bu hızda gaz akış hızı yaklaşık 0,13 L/s ve sistem basıncı yaklaşık 140 kPa’dır, ancak basınç belirli sistem tasarımına bağlıdır.
• Kararlı durum koşullarını elde etmek için test süresi 600 saniye olmalıdır. Son aşınma krateri 1 mm’den derin olmadığı sürece daha uzun sürelere izin verilebilir.
• Nozul ekseni ile numune yüzeyi arasındaki açı 90 derece artı/eksi 2 derece olmalıdır.
• Test sıcaklığı normal ortam değeri olmalıdır (tipik olarak 18 derece ile 28 derece arasında).
• Parçacık besleme hızı 0,033 artı/eksi 0,008 g/s olmalıdır. Bu, standart koşullar altında numune yüzeyinde yaklaşık 2 mg·mm⁻²·s⁻¹’lik bir parçacık akısına karşılık gelir. Parçacık akısı tespiti, numune üzerindeki aşınmış alanın ölçülmesini gerektirir ve önemli ölçüde hataya tabidir. Belirtilen koşullar kullanılarak üretilen bir erozyon kraterinin ölçülen genişlik ve derinlik profili şekilde gösterilmiş olup, tipik bir erozyon genişliği/derinlik ilişkisini göstermektedir.
• Numune yüzeyinden nozul ucuna kadar olan mesafe 10 mm artı/eksi 1 mm olmalıdır.

Yıllardır çok geniş bir yelpazede gerçekleştirdiği test, ölçüm, analiz ve değerlendirme çalışmaları ile her sektörden işletmelere destek olmaya çalışan kuruluşumuz, bilim ve teknoloji alanında dünyada yaşanan gelişmeleri yakından takip eden ve sürekli kendini geliştiren güçlü bir çalışan kadrosuna sahiptir. Bu çerçevede işletmelere “ASTM G76-18 Gaz jetleri kullanılarak katı parçacık çarpmasıyla erozyon testleri yapmak için standart test yöntemi” standardına uygun test hizmetleri de verilmektedir.