ASTM G76-18 使用气体喷射进行固体颗粒冲击侵蚀试验的标准试验方法

美国材料与试验协会 (ASTM) 制定的ASTM G76-18 标准试验方法，即利用气体喷射冲击固体颗粒进行侵蚀试验的方法，描述了一种利用喷嘴式侵蚀设备测定气体携带的固体颗粒冲击侵蚀造成的材料损失的试验方法。

该试验方法可用于在实验室中测量不同材料的固体颗粒侵蚀，并作为筛选试验对模拟使用环境中材料的固体颗粒侵蚀率进行排序。实际的侵蚀服务涉及各种各样的颗粒尺寸、速度、攻角、介质和类似条件。因此，任何单一的实验室测试可能不足以评估预期的服务性能。该测试方法包括一种用于测量固体颗粒冲击侵蚀的良好特性程序，可提供实验室间测试结果。

就本标准而言，适用以下术语和定义：

• 侵蚀是指由于固体表面与液体、多组分液体或撞击液体或固体颗粒之间的机械相互作用而导致原始材料的逐渐损失。
• 撞击是指液体或固体颗粒与固体表面之间发生连续撞击的过程。
• 侵蚀值是样品材料的体积损失除以撞击样品的磨料颗粒总质量得到的值。
• 归一化侵蚀率是将样品材料的侵蚀值除以参考材料的侵蚀值所得到的值。

该测试方法采用重复冲击侵蚀方法，其中涉及一个小喷嘴输送含有磨料颗粒的气流并冲击测试样品的表面。描述了一组标准测试条件。然而，如果解释得详细的话，与标准条件有些偏差是允许的。这使得在各种条件下进行实验室规模的侵蚀测量成为可能。本标准描述了准备样品、进行侵蚀暴露和报告结果的测试方法。

在任何评估材料磨损行为的整体测量程序中，该测试方法的重要性取决于与使用应用条件相关的许多因素。该测试方法的用户必须确定所获得的结果与现场性能或使用其他测试系统和方法所获得的结果的相关程度。该测试方法可用于对材料在规定测试条件下的耐磨性进行排序。

这些测试中使用的设备能够在良好控制的曝光条件下蚀刻测试样品中的材料。标准中给出的图中示出了出口喷嘴和颗粒气体进料系统的示意图。允许偏离该设计，但需要充分的系统特性和关键参数的控制。应记录喷嘴设计和尺寸的偏差。为了实现流体中可接受的颗粒速度分布，喷嘴长度与直径的比率应为 25:1 或更大。建议使用的喷嘴由一根 1,5 毫米长的管子组成，内径约为 50 毫米，由耐磨材料制成。在使用过程中应监测喷嘴磨损情况，且磨损量不应超过初始直径的 10%。

仪器所需的特征应包括控制和调整粒子撞击速度、粒子通量以及相对于撞击流的样品位置和方向（撞击角）的装置。

可以提供各种方法将颗粒引入气流，包括振动控制料斗或螺旋进料系统。该系统必须提供平稳的颗粒进料，并可调节以匹配所​​需的颗粒流量值。

必须有一种可用于测量磨料设备的粒子速度的方法。可接受的方法的例子包括高速摄影、双盘旋转和激光加速度计。应在样品所处的位置和测试条件下测量粒子速度。

该测试方法可用于多种样品尺寸和配置。合适的样品配置是厚度约为 10 毫米 x 30 毫米 x 2 毫米的矩形条带。如果需要的话，可以使用更大的样本和其他形状，但必须记录下来。所用的磨料材料、粒度、湿度、化学成分等基本特性应均匀一致。为了获得具有代表性的测试样品而对材料进行取样，应按照可接受的统计实践进行。在这方面，ASTM E122 标准是有效的。

本测试方法定义了以下标准条件。

• 喷嘴管的内径必须为 50 毫米±1,5 毫米，最小长度为 0,075 毫米。
• 测试气体应为名义上的干燥空气。测试报告应说明测试气体中的水量、压力以及测量方法。实验室间测试使用气瓶式压缩空气，其含水量定义为露点零下 50 度。无论测试中使用哪种气源，都建议采用类似的干燥程度。
• 磨料颗粒的标称尺寸应为 50 微米，与实验室间测试系列中使用的颗粒相同。磨料只能使用一次。典型的尺寸分布（通过沉降确定）：20％从83到100μm，42％从57到50μm，48％比50μm更粗。
•  在样本位置测量的磨料颗粒速度为 30 ± 2 m s ^{- 1} 应该是。在此速度下，气体流速约为 0,13 L/s，系统压力约为 140 kPa，但压力取决于具体的系统设计。
• 测试持续时间应为 600 秒以达到稳定状态。只要最终磨损坑深度不超过 1 毫米，就可以允许更长的时间。
• 喷嘴轴线和样品表面之间的角度应为 90 度±2 度。
• 测试温度应为正常环境温度（通常在18度至28度之间）。
• 颗粒进料速率应为0,033±0,008g/s。这相当于标准条件下样品表面约 2 mg mm。 ^{- 2}s ^{- 1}对应于的粒子通量为。粒子通量测定需要测量样品上的侵蚀面积，并且容易产生很大的误差。图中显示了使用指定条件产生的侵蚀坑的测量宽度和深度剖面，显示了典型的侵蚀宽度/深度关系。
• 样品表面到喷嘴尖端的距离应为 10 毫米±1 毫米。

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