Приложение Б (рекомендуемое). Испытания на эрозионном стенде

Приложение Б
(рекомендуемое)

Испытания на эрозионном стенде

Б.1 Общие положения

В настоящем приложении приводится руководство по проведению испытаний стойкости различных материалов к эрозионному воздействию потока твердых частиц. Также в данном приложении описано как следует вычислять коэффициенты K и n стойкости материалов к эрозии, применяемые в формуле (6.1).

Б.2 Испытательный стенд

Испытание на стойкость материалов к эрозии проводят путем воздействия на образец потока частиц определенного типа и размера с определенной скоростью и под определенным углом. Пример испытательного стенда, использующего сжатый воздух для ускорения частиц, приведен на рисунке Б.1.

1 - система регистрации параметров испытаний; 2 - модуль подачи песка; 3 - смеситель; 4 - разгонная труба; 5 - образец на регулируемом столике; 6 - емкость для сбора песка/воды; 7 - расходомер; 8 - подача сжатого воздуха

Рисунок Б.1 - Схема стенда испытаний на эрозию материалов

Поток частиц инжектируется в разгонную трубку (например, длиной 2000 мм и внутренним диаметром 6 мм), где частицы разгоняются до требуемой при ударе скорости. Образец для испытаний помещается на столике на выходе из трубки и ориентируется относительно оси трубки под требуемым углом. Расстояние от конца трубки до образца должно быть не более пяти внутренних диаметров трубки, чтобы исключить снижение скорости частиц при ударе.

Б.3 Испытательная среда

В качестве среды, разгоняющей частицы песка (или иные частицы) может использоваться воздух или вода. Воздух предпочтителен для испытаний с высокой скоростью потока.

Б.4 Образцы для испытаний

Как правило, образцы для испытаний выбирают диаметром 25 мм (1 дюйм). Весы, предназначенные для контроля веса образцов, должны иметь погрешность не более 0,1 мг.

Б.5 Эрозионный агент

Гранулометрический состав кварцевого песка (или частиц другого материала, используемых в испытании) должен быть измерен перед проведением испытаний. Средний размер частиц и коэффициент однородности должен быть определен по ГОСТ 29234.3.

Б.6 Скорость потока

Испытания должны быть проведены как минимум для трех значений скорости потока. Диапазон значений может быть подобран в зависимости от предполагаемых условий эксплуатации. Рекомендованы следующие скорости потока при испытаниях: 20, 50, 200 м/с.

Б.7 Угол падения частиц

Испытания должны быть проведены как минимум для двух различных углов падения частиц. Для пластичных материалов рекомендовано проводить испытания при углах 30° и 90°. Зависимость эрозии от угла удара частиц следует проверять при среднем значении скорости потока частиц. Точность измерений снижается для углов удара менее 20°. Это связано с тем, что возникают повторные соударения и тем, что некоторые частицы могут отклоняться, не ударив по образцу.

Б.8 Эталонные образцы

При проведении испытаний на стойкость к эрозии в серию опытов должны быть включены испытания образцов с известными эрозионными свойствами в качестве эталонных для подтверждения правильности методики проведения испытаний. В качестве эталонных рекомендуется выбирать образцы из сплава AISI 316 (08Х17Н13М2).

Б.9 Проведение испытаний

Для каждого набора параметров испытаний, таких как скорость частиц при ударе и угол их удара, необходимо провести как минимум четыре периода экспозиции с промежуточными взвешиваниями образца. Необходимо удостовериться, что наблюдается линейная зависимость потери массы образца от времени экспозиции в потоке твердых частиц.

Б.10 Вычисление параметров стойкости материала к эрозии

Для вычисления значений n (показатель степени) и K (постоянная эрозии материала) в формуле (6.1) следует применять экспериментальные данные при F() = 1, то есть при угле удара частиц 30° для пластичных материалов и 90° для хрупких.

Показатель степени n в формуле (6.1) следует вычислять по формуле

.

(Б.1)

Постоянную эрозии материала K в формуле (6.1) следует вычислять по формуле

,

(Б.2)

где N - количество экспериментальных точек с различными скоростями потока;

- скорость потока для теста с номером i, м/с;

- величина удельной эрозии (потеря материала/поток частиц, кг/кг) для скорости потока при F() = 1.