ASTM G76 – 07
Ingeniería
Designación: G76 - 07 Méto Método do está estánda ndarr para para reali realiza zarr prueb pruebas as de erosi erosión ón por por choqu choque e de partículas sólidas usando inección de gas! "! #lcance "!" "!" $ste $ste %éto %étodo do de ensa ensa o cubr cubre e la dete deter% r%in inac ació ión n de pérd pérdid ida a de %ate %ateri rial al %ediante choque de partículas erosi&as arrastradas por gas con equipos de de erosión tipo 'etnozzle (chorro por boquilla)! $ste %étodo de ensao puede ser utilizado en laboratorio para %edir la erosión de partículas sólidas de di*erentes %ateriales se ha utilizado co%o una prueba de detección para clasi*icar rangos de erosión de partículas sólidas de %ateriales en una si%ulación de ento entorno rnos s de ser&ic ser&icios ios ("+ ("+ ,)! ,)! os ser& ser&ici icios os de eros erosión ión actua actuales les i%plic i%plican an ta%a.os ta%a.os de partícul partículas+ as+ &elocida &elocidades+ des+ ángulos ángulos de ataque+ ataque+ entorno entornos+ s+ etc!+ etc!+ que &arían en un a%plio rango (/-)! 1or lo tanto+ sólo una prueba de laboratorio puede no ser su*iciente para e&aluar un esperado rendi%iento de ser&icio! $ste $ste %étod %étodo o de ensa ensao o descr describe ibe un proc procedi edi%ie %iento nto cara caracte cteriz rizad ado o para para la %edición de erosión por i%pacto de partículas sólidas+ para que las pruebas de laboratorio resulten &alidas!
"!, Esta norma no pretende abarcar todos los problemas de seguridad, si las hubiese, hubiese, asociadas con su uso. Es responsabilid responsabilidad ad del usuario usuario de esta norma establ establece ecerr las pertine pertinente ntes s práctic prácticas as de seguri seguridad dad y salud, salud, y determ determinar inar la aplicabilidad de las limitaciones reglamentarias antes de su uso.
,! Docu%e Docu%entos ntos de re*e re*erenc rencia ia ,!"2or%as ,!" 2or%as #34M: #34M: $",, 1ractice *or 5alculating 3a%ple 3ize to $sti%ate+ ith 3peci*ied 1recision+ the #&erage *or a 5haracteristic o* a ot or 1rocess G0 4er%inolog 8elating to ear and $rosion
,!, 2or%a nacional nacional a%ericana: #239 7!"0 7!"0 Grading Grading o* o* #brasi&e #brasi&e Microgrits Microgrits
/! 4er%in r%inol ologí ogía a /!"De*iniciones: /!"!" /!"!" $rosión $rosión:: pérdida pérdida progresi&a progresi&a del %ateria %ateriall original original de una super*icie super*icie sólida sólida debido a la interacción %ecánica entre la super*icie un *luido+ un líquido con %;ltiples co%ponentes+ o un choque de partículas sólidas o líquidas!
J. Rivera A.
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/!"!, 5hoque (9npinge%ent): un proceso que resulta en una continua sucesión de i%pactos entre partículas (líquida o sólida) una super*icie sólida! /!, De*iniciones de los tér%inos especí*icos de esta nor%a: "!"
"!,
4asa nor%alizada de $rosión: &elocidad de erosión (%% / = g-") del %aterial de %uestra di&idida por el &alor de la erosión (%% / = g-") del %aterial de re*erencia! De>ar 34" co%o patrón!
! 8esu%en de %étodo de prueba 4.1
$ste %étodo de prueba utiliza una erosión por i%pactos repetidos solución basada en una peque.a boquilla que proporciona un su%inistro de gas que contiene partículas abrasi&as que i%pactan en la super*icie del %aterial de prueba! 3e describen un con>unto estándar de condiciones de ensao+ sin e%bargo+ las des&iaciones de algunas de las condiciones estándar se per%iten si son bien descritas! $sto per%ite %ediciones de erosión a escala de laboratorio ba>o una ga%a de condiciones! #lgunos %étodos de ensao se describen para la preparación de %uestras+ realización de e?posición de erosión+ reporte de resultados!
! 3igni*icado @so !"a i%portancia de este %étodo de prueba en cualquier progra%a de %edición general para e&aluar el co%porta%iento de erosión+ dependerá de %uchos *actores+ relati&o a las condiciones de las solicitudes de ser&icio! os usuarios de este %étodo de ensao deben deter%inar el grado de correlación de los resultados obtenidos con los de co%porta%iento en terreno o los resultados con otros %étodos siste%as de prueba ! $ste %étodo de prueba puede ser utilizado para clasi*icar la resistencia a la erosión de los %ateriales ba>o las condiciones especi*icadas de prueba!
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A9G! " Dibu>o esque%ático de equipos de erosión de partículas sólidas
6! #parato 6!"$l aparato es capaz de erosionar el %aterial de una probeta+ ba>o condiciones de e?posición bien controladas! @n dibu>o esque%ático de la boquilla de salida del siste%a de su%inistro de gas particulado se %uestra en la Aig! "! os ca%bios a este dise.o son per%itidos+ sin e%bargo+ la adecuada caracterización del siste%a el control de los pará%etros críticos son obligatorios! as des&iaciones en el dise.o di%ensiones de la boquilla deben estar docu%entadas! a longitud de boquilla a diá%etro debe ser ,:" o %aor a *in de lograr una distribución de &elocidad de partículas aceptable en el *luido! a boquilla reco%endada consiste en un tubo de "+ %% de diá%etro interior+ 0 %% de largo+ *abricados a partir de un %aterial resistente a la erosión+ tales co%o 5+ # ,B/+ %ás resistentes! a erosión de la boquilla durante el ser&icio debe ser ob>eto de segui%iento no podrá superar el "0C de au%ento del diá%etro inicial! 6!,as características necesarias del aparatos deberá incluir un %edio para controlar a>ustar la &elocidad de i%pacto de partículas+ el *lu>o de partículas+ la ubicación de la %uestra la orientación relati&a al *lu>o de i%pacto!
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6!/ Di&ersos %edios se pueden proporcionar para la introducción de partículas en el *lu>o de gas+ incluendo una tol&a &ibradora a control o un siste%a de tornillos de ali%entación! 3e requiere que el siste%a proporcione una ali%entación uni*or%e de partículas que sea a>ustable para acondicionar el *lu>o de partículas a los &alores deseados! 6! @n %étodo para %edir la &elocidad de las partículas estará disponible para su uso con el equipo de la erosión (6-)! $ntre los %étodos aceptados son la *otogra*ía de alta &elocidad (7)+ rotación de doble disco (6)+ (E)+ el &elocí%etro láser ()! a &elocidad de la partícula se %edirá en el lugar para ser ocupado por la %uestra en las condiciones de prueba!
7! 1rueba de Materiales 4o%a de Muestras 7.1
$ste %étodo de ensao puede ser usado sobre un rango de ta%a.os de %uestra *or%as! @na *or%a con&eniente de %uestra es una tira rectangular de apro?i%ada%ente "0 ? /0 ? , %% de espesor! $>e%plares %ás grandes otras *or%as se pueden utilizar si es necesario+ pero debe ser docu%entado!
7.2
$l %aterial abrasi&o a utilizar deberá ser uni*or%e con características esenciales tales co%o el ta%a.o de las partículas+ hu%edad+ co%posición quí%ica+ etc!
7.3
a %uestra de %aterial con el *in de obtener %uestras representati&as de ensao se lle&ará a cabo de con*or%idad con una práctica estadística aceptable! 1ráctica $ ",, deberá ser consultada!
4abla "! características del acero tipo "0,0 co%o %aterial de re*erencia
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E! 5alibración de los aparatos E!"as %uestras *abricadas con acero tipo "0,0 (&er 4abla " Aig! ,) equi&alente a la utilizada en la serie de ensaos de laboratorio se so%eterán a prueba periódica%ente usando especí*ica%ente (&éase la sección ) partículas de #l,B/ de 0 F%+ para &eri*icar la correcta e>ecución del aparato! 3e reco%ienda que el rendi%iento se &eri*ique aplicando este %aterial de re*erencia cada 0 pruebas durante una serie de %ediciones+ ta%bién al principio de cada serie de ensaos nue&os cada &ez que el aparato ha estado inacti&o durante alg;n tie%po! a co%posición reco%endada+ trata%iento tér%ico dureza de este acero se %uestran en la 4abla "! $l uso de un acero de di*erente co%posición puede lle&ar a resultados de erosión di*erentes! @na %icro*otogra*ía de lpartículas #l ,B/ especi*icada se %uestra en la Aig! /! $l rango de los resultados de erosión que se espera de este acero en las condiciones estándar de prueba especi*icada en la 3ección se %uestra en la 4abla , se basa en resultados de pruebas de laboratorio! E!,a calibración en condiciones estándar de prueba es reco%endable incluso si el aparato se opera en otras condiciones de ensao! E!/$n cualquier progra%a de pruebas la &elocidad de partícula la &elocidad de ali%entación se %edirá a inter&alos *recuentes+ por lo general cada diez pruebas+ para asegurar la constancia de las condiciones!
! 5ondiciones de prueba estándar !"$ste %étodo de ensao de*ine las siguientes condiciones estándar! !"!" $l tubo de lanza será de "+ %% 0!07 %% de diá%etro interior %íni%o de 0 %% de largo! !"!, $l gas de prueba será no%inal%ente aire seco! $l in*or%e del ensao deberá indicar la cantidad de agua presente en el gas de prueba+ a qué presión có%o se lle&ó a cabo la %edición! NOTA 1. En pruebas de laboratorio, un laboratorio utiliza un tipo de cilindro de aire comprimido con un contenido de agua que se describe por el fabricante como !"# $ % punto de roc&o. 'ea cual sea la fuente de gas utilizado en las pruebas, un ni(el comparable de sequedad se recomienda.
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Aig! ,! Microestructura de acero "0,0+ %aterial de re*erencia #34M+ ta%a.o de grano !
Aig! /! Microgra*ía de partículas de #l ,B/ de 0 F%+ usadas en pruebas de laboratorio!
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Aig! ! $>e%plo de per*il de erosión de cráter para acero "0,0+ erosionado con una &elocidad de partícula a 70 %Hs usando condiciones estándar!
!"!/ as partículas abrasi&as #l ,B/ deberán ser de 0F% no%inales angulares+ equi&alentes a los utilizados en la serie de ensaos de laboratorio (&er Aig! /)! $l abrasi&o se debe utilizar sola%ente una &ez! NOTA ). *a distribuci+n t&pica de tamao -determinado por sedimentaci+n/ 1##0 entre )# a 2 3m, "#0 entre 4) a "5 3m, "#0 más grueso de 4 3m.
!"! a &elocidad de partículas abrasi&as deberá ser de /0 , %=s -"+ %edida en la posición de la %uestra! # esta &elocidad el caudal de gas será de apro?i%ada%ente E =%in -" la presión del siste%a debe ser apro?i%ada%ente "0 I1a (,0 psig)+ aunque la presión dependerá del dise.o del siste%a especí*ico! !"! $l tie%po de la prueba será de "0 %inutos para conseguir condiciones estables! 4ie%pos %ás largos son per%isibles sie%pre cuando el cráter erosi&o *inal no sea %ás de " %%! !"!6 $l ángulo entre el e>e de la boquilla la super*icie de la %uestra será de 0 , J! !"!7 a te%peratura de ensao será el &alor nor%al a%biental (típica%ente entre "E J 5 a ,E J 5)! !"!E a &elocidad de ali%entación de partículas debe ser ,+0 0+ g = %in -"! $sto corresponde al *lu>o de partículas en la super*icie de la %uestra de alrededor de , %g=%% -,=s-" en condiciones estándar! a deter%inación del *lu>o de partículas requiere de una %edición de la super*icie erosionada en la %uestra está su>eto a un considerable error! os per*iles %edidos de ancho pro*undidad del cráter erosionado producido utilizando las condiciones %encionadas se %uestra en la Aig! + %uestra una relación típica de erosión anchoHpro*undidad!
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!"! a distancia desde la super*icie de la %uestra al e?tre%o de la boquilla debe ser "0 " %%!
"0!
5ondiciones de prueba opcionales
5uando las condiciones de prueba u otros %ateriales indicados en la 3ección se utilizan+ re*erido a este %étodo de ensao se deberá especi*icar clara%ente todos los %ateriales condiciones de prueba ! 5abe se.alar que otras condiciones+ por e>e%plo+ grandes &elocidades de partículas+ pueden a*ectar negati&a%ente a la precisión de la %edición!
10.1
""!
1rocedi%iento de ensao
""!" $stablecer %edir la &elocidad *lu>o de partículas especi*icado! #>ustar los controles del equipo para obtener la &elocidad adecuada las condiciones de *lu>o antes de insertar las %uestras de ensao! os &alores de *lu>o de partículas se deter%inan %ediante recolección (&er 2ota /) posterior%ente pesando el abrasi&o que sale de la boquilla durante un período de tie%po %edido! Nota 2. *as part&culas pueden ser recogidas dirigiendo el flu6o de la boquilla a un recipiente (entilado de gran tamao. 'e debe tener cuidado para no causar ning7n tipo de contrapresi+n en la boquilla ya que esto alterará las condiciones de flu6o del sistema.
""!, 1reparar la super*icie de la %uestra si es necesario para lograr la uni*or%idad el acabado adecuado! $l pulido a tra&és de una serie de papeles abrasi&os de grano 00 suele ser adecuada sie%pre cuando toda la rugosidad de la super*icie sea retirada! @na rugosidad super*icial de " F% 8M3 (0 %icropulgadas!) o %ás peque.o se reco%ienda! i%pie la super*icie de la %uestra con cuidado (&éase la 2ota )! 1esar en una balanza analítica de 0+0" %g (&er nota )! Nota 4. %onsideraciones importantes en la limpieza de la superficie son los aceites o grasas, +8ido o corrosi+n en la superficie, part&culas abrasi(as adheridas, etc. Nota ". *a determinaci+n de p9rdida de peso por erosi+n a :#,1 mg puede ser suficiente para (elocidades de part&culas superiores a 5# m;s !1 o tiempos suficientemente largos de e8posici+n que dan lugar a p9rdidas de peso superior a 1# mg.
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""!/ Monte la %uestra en un adecuado lugar orientación en la %áquina! 3o%eta la %uestra al choque de partículas seleccionando un inter&alo de tie%po+ %edido con una precisión de s! 8etire la %uestra+ li%pie con cuidado (&éase la 2ota )+ se &uel&e a pesar calcular la pérdida de %asa! ""! 8epita este proceso utilizando una nue&a %uestra cada &ez para deter%inar al %enos cuatro puntos para un tie%po total de al %enos "0 %inutos gra*ique los &alores co%o pérdida de %asa en *unción del tie%po transcurrido! 3ería con&eniente tie%pos de ,+ + E+ "6 %in para un %aterial co%o el acero "0,0! Debe resultar un estado de erosión continua después de " a , %inutos+ dependiendo del %aterial! Dos e>e%plos de %edida de erosión con respecto a las cur&as de tie%po se %uestran en la *igura! ! ""! a tasa de erosión continua (&éase 4er%inología G0) se deter%ina a partir de la pendiente del diagra%a de perdida %asa &ersus tie%po! $l &alor pro%edio de erosión se calcula di&idiendo el índice de erosión (%g = %in -") por la tasa de *lu>o de abrasi&o (g = % -") luego di&idiendo por la densidad de la %uestra (g = c% -/)! #notar el &alor pro%edio de erosión co%o K%% / = g-"! ""!6 8epita el paso ""!" al *inal de una serie de pruebas (por lo general cada "0 pruebas) %ás *recuente%ente si es necesario!
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Aig! ! Dos e>e%plos de $rosión &Hs tie%po para una cero "0,0 a /0 %=sL" 70 %=s L"
",!
9n*or%e
",!" $l in*or%e del ensao incluirá la siguiente in*or%ación: ",!"!" 9denti*icación del Material: tipo+ co%posición quí%ica+ procesa%iento trata%iento tér%ico+ dureza densidad! as condiciones de procesa%iento incluirá %étodo de *undición (tipo de en*ria%iento) %étodo de *or>ado (*or>ado o prensado sinterización)+ el porcenta>e de densidad ideal (i%portante para cerá%icos aleaciones de la %etalurgia de pol&o)! ",!"!, Muestras: %étodo de preparación li%pieza de %uestras+ rugosidad de la super*icie inicial+ el n;%ero de pruebas! ",!"!/ 9denti*icación de partículas erosi&as: distribución de ta%a.o+ *or%a+ co%posición+ pureza+ *uente %étodo de *abricación! 1roporcionar una *otogra*ía de colección típica de partículas! a re*erencia ("0) se puede consultar para obtener in*or%ación sobre los %étodos de caracterización! ",!"! 5ondiciones de ensao: &elocidad de partícula (pro%edio) %étodo de deter%inación orientación de la %uestra en relación con el *lu>o incidente *lu>o de partículas *luidez de partículas zona erosionada (ta%a.o+ *or%a)+ te%peratura de la %uestra+ partículas gas portador duración de la prueba %étodo de deter%inación de las condiciones de estado de erosión continua co%posición del gas portador+ incluendo el contenido de agua+ la presión el %étodo de %edición+ %étodo de deter%inación de la %asa del abrasi&o utilizado! ",!"! Descripción de los equipos de prueba! ",!"!6 4abulación del &alor de erosión des&iación estándar de cada pieza co%o pérdida de &olu%en de %aterial por unidad de %asa de abrasi&o (%% /=g-")! ",!, 5ada progra%a de pruebas debe incluir entre los %ateriales so%etidos a prueba un %aterial de re*erencia probado ba>o las %is%as condiciones para per%itir el cálculo e in*or%e de la tasa de erosión nor%alizada! @n %aterial de re*erencia adecuado sería acero tipo "0,0 (&er 4abla ")! ",!/ $l in*or%e deberá indicar clara%ente si las pruebas se realizaron en condiciones nor%ales+ se deben detallar las posibles di*erencias estas condiciones+ e indicar la *recuencia de calibración utilizando %ateriales de re*erencia! ",! 4oda obser&ación o situación especial durante la prueba debe quedar registrado!
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"/!
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1recisión ias
"/!" os &alores absolutos de las tasas de erosión de los %ateriales general%ente no suelen estar disponibles+ debido a la a%plia ga%a posibles condiciones de e?posición! as condiciones de %edición de erosión establecidos por esta práctica han sido dise.ados para *acilitar la obtención de datos precisos+ repetibles aplicables a las condiciones de ensao e%pleados! os resultados de pruebas de laboratorio utilizando esta práctica para un %aterial con buena caracterización se dan en la 4abla ,! $>e%plos con C de lí%ite de con*ianza para las tres condiciones de prueba de erosión se %uestran en la 4abla ,! 1ara la condición #+ una precisión con*iable sería: erosión %edia de ,+7/?"0 -/ %%/=g-"+ el C lí%ite de repetibilidad *ue de "+/" ? "0 -/ %%/=g-"+ el C lí%ite de reproducibilidad ,+,6?"0-/ %%/=g-"! "/!, $l ias no se puede asignar a este %étodo de ensao a que no es &alor absoluto aceptado para la tasa de erosión! "/!/ 5onsideraciones Generales! os participantes en las pruebas de laboratorio que lle&aron a las condiciones de precisión ias dado anterior%ente con participación de cinco laboratorios+ dos %ateriales di*erentes+ dos condiciones de prueba cinco %ediciones repetidas cada uno! 4ras esta prueba+ se describe en el 9n*or%e de 9n&estigación G0,-"00/+ se recibieron datos de otro laboratorio que utiliza una %áquina de prueba co%ercial! $sos datos *ueron encontrados coinsistentes con los resultados del estudio de laboratorio se incluirá en el in*or%e de in&estigación! 4#$ , 8esultados de pruebas de laboratorio (1ro&isional)
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#péndice (9n*or%ación que no es obligatorio) X.1 9n*or%ación
adicional
N!"!" $sta prueba la erosión se aplica en general a los %ateriales %acizos! 4a%bién se puede aplicar sobre recubri%ientos con capas gruesas+ cuidando no penetrar en el re&esti%iento durante la prueba! os resultados del ensao de probetas con recubri%ientos+ deben aplicarse al %aterial que inclue el re&esti%iento+ por lo tanto al siste%a de cubierta+ sie%pre que el recubri%iento no sea alterado+ *rag%entado o pueda desprenderse durante la prueba! N!"!, $n caso de que se aplique este e?a%en a recubri%ientos en capas gruesas+ algunas de las %edidas de prueba pueden necesitar %odi*icación si *uese necesario! 1or e>e%plo+ la preparación de la super*icie del re&esti%iento+ co%o el pulido %ecánico+ antes de la prueba puede no ser apropiado! a li%pieza de la super*icie puede &erse li%itada por la naturaleza del recubri%iento! $n tales casos+ el usuario debe garantizar que los pasos de preparación para esta prueba no %odi*ican las características de la capa que se está probando! os procedi%ientos que se utilizan deberán estar su*iciente%ente descritos en el in*or%e de prueba! N!"!/ 2or%al%ente+ esta prueba se lle&a a cabo en nu%erosos e>e%plares separados+ cada uno erosionado por un deter%inado tie%po condición! 3i bien no se reco%ienda+ es posible lle&ar a cabo ensaos de erosión repetidos (en las %is%as condiciones) en la %is%a %uestra de prueba J. Rivera A.
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teniendo el cuidado de reposicionarla después de erosionarla+ sacarla para la li%pieza pesarla! $n tal caso+ la %uestra debe ocupar la %is%a posición para cada prueba en la serie+ de lo contrario el e*ecto acu%ulado de erosión no será correcto!
8e*erencias (") Ooung+ '! 1!+ and 8u**+ #! !+ 'ournal o* $ngineering Materials and 4echnolog+ 4ransactions o* #3M$+
J. Rivera A.
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("0) #llen+ 4!+ 1article 3ize Measure%ent+ 5hap%an and Qall+ ondon+ "7! ("") 1onnaganti+
J. Rivera A.
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