- Scientific Journals of the Maritime University of Szczecin

ISSN 1733-8670
ZESZYTY NAUKOWE NR 5(77)
AKADEMII MORSKIEJ
W SZCZECINIE
OBSŁUGIWANIE MASZYN I URZĄDZEŃ OKRĘTOWYCH
OMiUO 2005
Jarosław Chmiel
Metody badań zjawisk zużycia korozyjno-kawitacyjnego.
Stanowiska badawcze
Słowa kluczowe: kawitacja, korozja, zużycie korozyjno-kawitacyjne, metodyka badań
Zjawiska zużycia korozyjno-kawitacyjnego są jednym z najczęstszych powodów
przyspieszonego występowania stanów awaryjnych w urządzeniach transportowych
ładunków płynnych. Rozwiązania stanowisk badawczych oparte są na metodach badania
procesów natury mechanicznej poszerzonych o oddziaływanie chemiczne lub elektrochemiczne. Najistotniejszym problemem badawczym jest wyeliminowanie niekontrolowanych efektów elektrochemicznych. W pracy przedstawiono przegląd rozwiązań stanowisk stosowanych do badania zjawisk zużycia korozyjno-kawitacyjnego.
Methods of Investigation of Cavitation-Corrosion Wear.
Test Rigs Description
Key words: cavitation, corrosion, cavitation-corrosion wear, research methods
Cavitation-corrosion wear phenomena are one of most common reasons for accelerating the cases of failure in liquid cargo transportation appliances. Test-rig designs
are based on methods of examining the mechanical processes extended with chemical or
electrochemical influences. The elimination of uncontrolled electrochemical effects is the
most important problem. The paper presents a review of typical solutions of test rigs
intended for the research of cavitation-corrosion wear.
179
Jarosław Chmiel
Wstęp
Zjawiska zużycia korozyjno-kawitacyjnego są jednym z najczęstszych powodów przyspieszonego występowania stanów awaryjnych w urządzeniach
transportowych ładunków płynnych. W systemach tych ciecze o różnorodnych
właściwościach występują jako transportowane medium, czynnik roboczy lub
czynnik środowiskowy. Połączenie fizykochemicznego oddziaływania cieczy na
materiał i oddziaływania mechanicznego, związanego ze stanem przepływu
burzliwego, prowadzi do zmian charakterystyk odpornościowych materiałów
inżynierskich i przyczynia się do ich przyspieszonego zużycia. Zjawiska korozyjno-kawitacyjne występują przede wszystkim w następujących sytuacjach:
– ciecz aktywna fizykochemicznie wobec materiału inżynierskiego znajduje się w stanie przepływu burzliwego;
– materiał inżynierski poddawany jest cyklicznemu, naprzemiennemu,
działaniu czynników fizykochemicznych i działaniu zjawisk kawitacyjnych;
– materiał zdegradowany w wyniku uprzedniego działania czynników fizykochemicznych zostaje poddany działaniu zjawisk kawitacyjnych;
– materiał o strukturze i właściwościach warstwy wierzchniej zmienionych w wyniku działania czynników kawitacyjnych zostaje poddany
ekspozycji korozyjnej [8].
Wzajemne oddziaływania zjawisk korozyjnych i kawitacyjnych przedstawiono na rysunku 1 [7].
Korozja
 warstwy produktów korozji
 równomierny ubytek
materiału
 selektywne niszczenie
składników fazowych
 zmiany mikrostruktury, np.
korozja międzykrystaliczna
 dyfuzja wodoru do warstwy
wierzchniej i efekt Rebindera
 mikroodkształcenia
i zmęczenie materiału
 zwiększenie czynnej
efekty
synergiczne
(lub
antagonistyczne)
powierzchni reakcji
 zmiany gęstości prądów
korozyjnych
 usuwanie produktów reakcji
chemicznych
 zmiana kinetyki reakcji
 zmiana zakresów potencjałów
reakcji
Kawitacja
Rys. 1. Relacje pomiędzy zjawiskami korozyjnymi i kawitacyjnymi
Fig. 1. Relations between corrosion and cavitation phenomena
180
Metody badań zjawisk zużycia korozyjno-kawitacyjnego. Stanowiska badawcze
1. Metody badań zjawisk elektrochemicznych
W warunkach eksploatacji środków transportu ładunków płynnych najczęściej występują różne odmiany zjawisk elektrochemicznych [16]. Podstawowe
metody badawcze możny podzielić na następujące grupy:
– badania bezprądowe, w których proces korozyjny przebiega samorzutnie;
– badania stałoprądowe, potencjostatyczne i galwanostatyczne;
– badania zmiennoprądowe [5].
Szczegółowy opis metodyki badań elektrochemicznych można zaleźć m.in.
w pracy [5]. Wśród badań procesów zużycia korozyjno-kawitacyjnego szczególnie interesujące są badania potencjostatyczne, tj. prowadzone przy stałej
wartości potencjału elektrody badanej. Schemat typowego stanowiska do badań
potencjostatycznych przedstawiono na rysunku 2.
2
3
4
Rys. 2. Typowe stanowisko do badań elektrochemicznych wg Bali [5]: 1 – wirująca elektroda
dyskowa, 2 – elektroda pomocnicza, 3 – elektroda odniesienia (NEK), 4 – kapilara Ługgina,
5 – klucz elektrolityczny
Fig. 2. Typical electrochemical test cell: 1 – rotating disc electrode, 2 – auxiliary Pt electrode
(counter electrode), 3 – reference electrode (SCE), 4 – Luggin’s capillary, 5 – electrolytic bridge
Elektrodą badaną (roboczą) jest próbka badanego materiału. W badaniach
korozyjnych elektroda ta często przybiera postać wirującej elektrody dyskowej,
co ma zapewnić eliminację efektów ekranowania powierzchni elektrody [5].
Elektroda pomocnicza (porównawcza), wykonana najczęściej z metalu szlachetnego (Pt lub stop Pt-Rh), przeznaczona jest głównie do pomiarów i rejestracji prądu korozyjnego.
181
Jarosław Chmiel
Zadaniem elektrody odniesienia (elektrody kontrolnej) jest stabilizacja zerowego potencjału elektrody pomocniczej. Elektroda ta wykorzystywana jest
również podczas pomiarów potencjału międzyelektrodowego. Jako elektroda
odniesienia może być stosowana standardowa elektroda wodorowa (SEW), jednak w praktyce badawczej częściej stosowana jest nasycona elektroda kalomelowa (NEK).
W warunkach badań korozyjno-kawitacyjnych często stosowana jest uproszczona wersja stanowiska, w której rezygnuje się z kapilary Ługgina i klucza
elektrolitycznego, a elektroda odniesienia umieszczana jest bezpośrednio
w przestrzeni badawczej. Wadą takiego rozwiązania, w przypadku stosowania
NEK jako elektrody odniesienia, jest możliwość przechodzenia jonów chlorkowych z elektrody kalomelowej do roztworu roboczego i wzrost jego przewodnictwa elektrycznego [5].
Elektrody podłączone są do urządzenia zwanego potencjostatem, które:
– zadaje założony potencjał elektrodzie badanej, w sposób statyczny lub
programowo zmienny;
– kontroluje zerowy potencjał elektrody pomocniczej;
– przekształca prąd z obwodu anodowego na sygnał napięciowy;
– wyprowadza sygnały napięciowe na układ rejestrujący.
Jako układy rejestrujące w badaniach elektrochemicznych stosowane są typowe rejestratory X-Y z wejściami napięciowymi, zaś w nowszych rozwiązaniach – przetworniki analogowo-cyfrowe, współpracujące z komputerami PC.
Oprócz funkcji rejestrujących, przetworniki te mogą dostarczać programowo
zmienne napięcie do wejść sterujących potencjostatu.
Podstawowymi parametrami wyznaczanymi w trakcie badań elektrochemicznych, interesującymi dla badań zjawisk korozyjno-kawitacyjnych, są:
– szybkość korozji w warunkach bezprądowych (wyznaczana grawimetrycznie, analitycznie lub profilometrycznie);
– zmiany potencjału korozyjnego w czasie w warunkach bezprądowych;
– korozyjne charakterystyki stałoprądowe, krzywe polaryzacji.
W warunkach występowania zjawisk kawitacji wyżej wymienione parametry podlegają zmianom takim jak:
– zmiany szybkości korozji w warunkach bezprądowych;
– zmiany gęstości prądu anodowego;
– przesunięcia charakterystyk stałoprądowych (głównie zmiany wartości
charakterystycznych potencjałów reakcji elektrochemicznych);
– pojawienie się tzw. szumu elektrochemicznego, wywołanego m.in.
zmianami mikrogeometrii powierzchni.
182
Metody badań zjawisk zużycia korozyjno-kawitacyjnego. Stanowiska badawcze
2. Metody badań odporności kawitacyjnej
Badania odporności materiałów na działanie erozji kawitacyjnej prowadzone są w warunkach zapewniających uzyskanie powtarzalnych parametrów obciążenia kawitacyjnego. W literaturze krajowej obszerny przegląd typów stanowisk badawczych zawarty jest w pracach Hucińskiej [10] i Jasionowskiego [11].
W skali międzynarodowej podstawowe znaczenie mają wyniki Międzynarodowego Kawitacyjnego Testu Erozyjnego (ICET) koordynowanego przez J. Stellera (IMP PAN Gdańsk) [13, 20].
Zasadniczo wyróżnia się następujące grupy rozwiązań stanowisk do badań
odporności materiałów na działanie erozji kawitacyjnej:
1. Stanowiska wibracyjne, bazujące na zapisach zawartych w normie
ASTM G-32 lub nieznacznie zmodyfikowane do lokalnych warunków.
2. Komory z uderzającą strugą cieczy zgodne z normą ASTM G-134 (komora Lichtarowicza).
3. Stanowiska z uderzającą strugą cieczy, inne niż przewiduje ASTM
G-134 (np. stanowisko w ZIMO AM Szczecin).
4. Stanowiska z wirującą tarczą.
5. Tunele kawitacyjne.
Jako standardowe, w skali międzynarodowej, przyjmowane są stanowiska
należące do grupy 1 i 2 oraz zgodne z normami ASTM G32-03 „Standard Test
Method for Cavitation Erosion Using Vibratory Apparatus” i ASTM G13495(2001) „Standard Test Method for Erosion of Solid Materials by a Cavitating
Liquid Jet” [2, 3]. W większości przypadków jednak stanowiska badawcze do
wyznaczania odporności materiałów na erozję kawitacyjną stanowią dorobek
poszczególnych zespołów badawczych i dostosowane są do lokalnej specyfiki
programów badawczych [13, 20].
Analizując charakterystyki odpornościowe materiałów wzorcowych, sporządzone w trakcie realizacji ICET, Sakamoto i inni podjęli próbę wyjaśnienia
relatywnie niższej odporności materiałów metalowych na działanie obciążeń
kawitacyjnych w stanowiskach typu tunelu kawitacyjnego. Za główną przyczynę
tego stanu uznano istnienie makroogniw korozyjnych. Z reguły w makroogniwach tych anodę stanowił badany materiał, zaś katodę – elementy stanowiska
wykonane z innych materiałów o wyższym potencjale normalnym [17]. Elektrolit z reguły stanowiła woda wodociągowa o wyraźnie wyższym niż woda demineralizowana przewodnictwie elektrycznym. Procesy elektrochemiczne występujące w takich makroogniwach nie powodowały typowych zniszczeń korozyjnych, jednak w istotny sposób zmieniały charakterystykę odpornościową badanego materiału w warunkach obciążeń kawitacyjnych.
183
Jarosław Chmiel
Analiza przydatności poszczególnych typów stanowisk kawitacyjnych do
badań zjawisk korozyjno-kawitacyjnych, pozwala na określenie następujących
warunków:
1. Stanowisko powinno zapewniać możliwość kontroli składu ośrodka ciekłego
tak, by zapewnione były jego stabilne parametry elektrochemiczne oraz aby
istniała możliwość zmiany składu ośrodka ciekłego, stosownie do programu
badawczego. Stosowane rozwiązania polegają na:
a) korzystaniu z naczynia badawczego o stosunkowo małej pojemności
i okresowym odświeżaniu lub wymianie porcji ośrodka ciekłego;
b) użyciu obiegu zamkniętego o stosunkowo małej pojemności, wyposażonego w układy kontroli składu elektrolitu;
c) stosowaniu obiegów czerpiących ciecz roboczą ze zbiorników o znacznej
pojemności (np. basenów modelowych) [21];
d) pobieraniu cieczy bezpośrednio ze zbiorników naturalnych [9, 18].
Najkorzystniejsze w badaniach korozyjno-kawitacyjnych w skali laboratoryjnej wydaje się korzystanie z rozwiązań przedstawionych w punktach a i b.
Wariant c stosowany jest w ośrodkach badawczych, zajmujących się ogólnie
rozumianą tematyką budowy okrętów. Stosowanie wariantu d jest ograniczone do ośrodków o właściwej lokalizacji. Zaletą ostatniego rozwiązania jest
możliwość korzystania m.in. z wody oceanicznej, która jest ośrodkiem
znacznie bardziej agresywnym korozyjnie od syntetycznych zamienników
[9].
2. Konstrukcja stanowiska powinna zapewniać eliminację niepożądanych zjawisk elektrochemicznych już na poziomie inżynierskim. Oznacza to konieczność alternatywnego:
a) wykonania elementów stanowiska z materiałów nieprzewodzących – elektrodę pomocniczą z metalu szlachetnego wprowadza się wówczas niezależnie do przestrzeni badawczej;
b) wykonania elementów stanowiska z jednego materiału metalowego
o znacznej odporności na korozję i erozję kawitacyjną, tak aby stanowić
one mogły równocześnie elektrodę pomocniczą;
c) wykonania jednego z elementów stanowiska z materiału metalowego stanowiącego elektrodę pomocniczą, a pozostałych elementów – z materiałów nieprzewodzących;
d) odseparowania elementów metalowych, nie stanowiących elektrody pomocniczej, od kontaktu z elektrolitem.
184
Metody badań zjawisk zużycia korozyjno-kawitacyjnego. Stanowiska badawcze
3. Stanowiska do badań korozyjno-kawitacyjnych
Badania złożonych zjawisk zużycia prowadzone są na ogół na stanowiskach
do badania procesów natury mechanicznej, rozbudowanych o układ generujący
oddziaływanie chemiczne lub elektrochemiczne. W każdym przypadku, najistotniejszym problemem konstrukcyjnym jest wyeliminowanie niepożądanych,
ubocznych efektów elektrochemicznych.
Typowe rozwiązanie stanowiska do badania zachowań materiałów w warunkach obciążeń korozyjno-kawitacyjnych polega na zastosowaniu jednego ze
znormalizowanych stanowisk do badania odporności materiałów na erozję kawitacyjną (wibracyjnego lub z uderzającą strugą) i wyposażeniu go w układ potencjostatyczny lub galwanostatyczny wraz z odpowiednimi systemami sterowania
oraz rejestracji wyników pomiarów. W porównaniu ze znormalizowanymi stanowiskami kawitacyjnymi, w stanowiskach korozyjno-kawitacyjnych mogą być
zastosowane mniejsze moce wzbudników i mniejsze ciśnienia strugi. Stosowanie nominalnych wartości określonych w normach może prowadzić do maskowania zjawisk korozyjnych przez intensywne oddziaływanie kawitacyjne.
Klasycznym stanowiskiem do badań korozyjno-kawitacyjnych na bazie
układu wibracyjnego jest stanowisko opisane m.in. w pracy Aureta [4] (rys. 3).
3
8
4
1
9
2
5
6
7
Rys. 3. Stanowisko wibracyjno-potencjostatyczne do badań korozyjno-kawitacyjnych [4]:
1 – termometr, 2 – elektrolit, 3 – źródło napięcia stałego, 4 – elektroda porównawcza, 5 – naczynie
robocze, 6 – układ chłodzenia, 7 – mieszadło magnetyczne, 8 – wzbudnik ultradźwiękowy, 9 –
próbka
Fig. 3. Vibratory-potentiostatic type test rig: 1 – thermometer, 2 – electrolyte, 3 – direct current
supply, 4 – counter Pt electrode, 5 – glass beaker, 6 – circulating cooling system, 7 – magnetic
stirrer, 8 – ultrasonic exciter, 9 – specimen
185
Jarosław Chmiel
Jest to typowe stanowisko wibracyjne ze wzbudnikiem piezoelektrycznym
lub magnetostrykcyjnym, wyposażone w układ potencjostatyczny. Przestrzeń
badawczą stanowi termostatowane naczynie szklane o pojemności ok. 0,5 dm3.
Elektrolit wymieniany jest każdorazowo po założonym czasie ekspozycji próbki.
W stanowiskach z okresową wymianą elektrolitu lub z obiegami o małej pojemności, należy zwrócić uwagę na wyraźny wzrost temperatury elektrolitu
w trakcie ekspozycji kawitacyjnej. Wzrost ten, obserwowany przy wyłączonym
układzie chłodzenia (lub przy jego braku), może wynosić nawet do 20°C/h przy
stosunku mocy wzbudnika do pojemności naczynia 1W/cm3. Konieczne jest
zatem stosowanie układów chłodzenia komory badawczej.
Układ do badań korozyjno-kawitacyjnych na bazie stanowiska z uderzającą
strugą przedstawiony jest w pracy [15]. Charakterystyczną cechą tego stanowiska jest równoczesna ekspozycja dwóch próbek, z których jedna stanowi elektrodę roboczą w układzie potencjostatycznym, zasilanym z regulowanego źródła
napięcia, druga zaś ulega korozyjnemu działaniu elektrolitu w obwodzie otwartym (rys. 4).
1
2
5
3
2
6
7
4
Rys. 4. Stanowisko do badań korozyjno-kawitacyjnych z uderzającą strugą [15]: 1 – dysze,
2 – próbki, 3 – zbiornik, 4 – pompa obiegowa, 5 – potencjostat, 6 – elektroda odniesienia,
7 – elektroda porównawcza (pomocnicza)
Fig. 4. Liquid-jet – potentiostatic type test rig: 1 – water jets, 2 – specimens, 3 – tank, 4 – pump,
5 – potentiostat, 6 – reference electrode, 7 – counter electrode
186
Metody badań zjawisk zużycia korozyjno-kawitacyjnego. Stanowiska badawcze
Koncepcja stanowiska do badań korozjno-kawitacyjnych, z udziałem czynnika abrazyjnego, przedstawiona jest w pracy Wooda i in. [22]. Charakterystyczną cechą tego stanowiska jest dozowanie, za pomocą regulowanego eżektora, składnika wywołującego zużycie abrazyjne (rys. 5).
1
2
7
3
4
8
6
10
11
9
5
Rys. 5. Stanowisko do badania odporności materiałów w układzie korozja – abrazja – erozja
kawitacyjna [22]: 1 – układ sterująco-pomiarowy, 2 – klatka Faradaya, 3 – komora badawcza,
4 – próbka, 5 – pompa, 6 – eżektor, 7 – elektroda pomocnicza, 8 – dysza, 9 – zbiornik obiegowy,
10 – elektrolit, 11 – piasek
Fig. 5. Corrosion-abrasion-cavitation type test rig: 1 – control-measurement system, 2 – Faraday
cage, 3 – test chamber, 4 – specimen holder, 5 – pump, 6 – ejector, 7 – counter electrode, 8 –
water jet, 9 – circulating tank, 10 – electrolyte, 11 – sand
Interesujące rozwiązania stanowisk prezentowane są również w pracach
Matsumury [14] i Silvy [19]. Są to jednak stanowiska bardziej wyspecjalizowane, przeznaczone do badania zjawisk zużycia w pompach i zaworach. W pracy
[22] przedstawione jest również stanowisko z próbkami pierścieniowymi wbudowanymi w odcinek rurociągu, do badań zjawisk zużycia w rurociągach.
W publikacjach poświęconych badaniu zjawisk zużycia korozyjno-kawitacyjnego najczęściej spotykane są różne odmiany stanowisk potencjostatycznowibracyjnych [1, 6, 12].
187
Jarosław Chmiel
4. Stanowisko własne do badań korozyjno-kawitacyjnych
Stanowisko do badań korozyjno-kawitacyjnych, zbudowane w Zakładzie
Techniki i Technologii Transportu AM w Szczecinie, jest stanowiskiem typu
potencjostatyczno-wibracyjnego z okresową wymianą porcji elektrolitu (rys. 6).
Podstawowe zespoły stanowiska to:
– szklane naczynie badawcze trójelektrodowe o pojemności 200 cm3
z elektrodą porównawczą, elektrodą odniesienia i próbką jako elektrodą
roboczą;
– dezintegrator ultradźwiękowy UD-20 o częstotliwości 22 kHz, regulowanej amplitudzie drgań peak-to-peak do 32 m i mocy do 180 W;
– potencjostat EP-20a;
– układ sterująco-rejestrujący na bazie komputera PC z kartą przetwornika
analogowo-cyfrowego Advantech PCL-818HG;
– układ chłodzenia z ultratermostatem, pracujący w obiegu zamkniętym;
– mieszadło magnetyczne;
– zespół urządzeń pomocniczych.
Charakterystyczną cechą stanowiska jest przedstawiony na rysunku 7 sposób mocowania próbki do rezonatora wzbudnika ultradźwiękowego za pomocą
nakrętki wykonanej z polioksymetylenu. Z zastosowania tego typu mocowania
wynikają następujące korzyści:
1. Znaczne uproszczenie kształtu i technologii wykonania próbek w stosunku do próbek wykonywanych wg ASTM G-32. Stosowane próbki mają
kształt walca 12,7  5 mm, bez konieczności wykonywania trzpienia
gwintowanego mocującego próbkę w gwintowanym otworze rezonatora
oraz podcięć pod klucz. Próbki są wstępnie obrabiane elektroiskrowo lub
– w ostateczności – na tokarce, a następnie polerowane mechanicznie.
2. Zastosowanie uszczelnień między powierzchnią czołową próbki i kołnierzem nakrętki oraz nakrętką i rezonatorem, eliminuje konieczność pokrywania nie pracujących powierzchni próbek warstwami elektroizolacyjnymi z żywic epoksydowych lub kauczuków. Stosowanie tych warstw pogarsza sprzężenie mechaniczne i elektryczne próbki z rezonatorem
wzbudnika. Ponadto, zmiany masy warstwy izolacyjnej są jednym
z głównych źródeł błędów w ocenie szybkości niszczenia metodami grawimetrycznymi.
3. Wysoka „burta” nakrętki jest wynurzona z elektrolitu na wysokość ok.
15 mm, co w połączeniu z zastosowanymi uszczelnieniami zapewnia wystarczającą separację rezonatora od elektrolitu.
4. Pole powierzchni próbki eksponowanej na działanie zjawisk korozyjnokawitacyjnych wynosi 1 cm2.
188
Metody badań zjawisk zużycia korozyjno-kawitacyjnego. Stanowiska badawcze
12
8
U(I)
Program
9
7
3
2
1
4
5
6
10
15
13
11
14
Rys. 6. Schemat stanowiska do badań korozyjno-kawitacyjnych w Zakładzie Techniki i Technologii Transportu AM w Szczecinie: 1 – naczynie badawcze, 2 – elektroda pomocnicza PtRh,
3 – elektroda odniesienia (NEK), 4 – próbka, 5 – czujnik temperatury Pt100, 6 – układ chłodzenia,
7 – wzbudnik ultradźwiękowy, 8 – potencjostat, 9 – płyta zaciskowa, 10 – przetwornik PCL818HG, 11 – komputer PC, 12 – konwerter sygnału I/U, 13 – ultratermostat, 14 – agregat chłodniczy, 15 – mieszadło magnetyczne
Fig. 6. Schematic layout of cavitation-corrosion test rig at the Maritime University of Szczecin:
1 – glass beaker, 2 – counter PtRh electrode, 3 – reference electrode (SCE), 4 – specimen in
holder, 5 – temperature sensor Pt100 type, 6 – cooling system, 7 – ultrasonic exciter, 8 – potentiostat, 9 – wiring terminal, 10 – AD/DA converter PCL-818HG card, 11 – PC computer, 12 – I/U
converter, 13 – ultrathermostat, 14 – main cooler
189
Jarosław Chmiel
3
1
5
2
4
Rys. 7. Szczegóły mocowania próbki do rezonatora: 1 – końcówka rezonatora, 2 – próbka,
3 – oprawa próbki, 4 – uszczelka O-ring, 5 – uszczelka płynna
Fig. 7. Details of specimen holder: 1 – horn tip, 2 – specimen, 3 – holder, 4 – O-ring gasket,
5 – liquid gasket
Możliwości opisywanego stanowiska pozwalają na:
1. Realizację badań w warunkach bezprądowych.
2. Statyczne lub programowo zmienne zadawanie potencjału elektrody roboczej, tak by zależnie od programu badań uzyskiwać efekty korozyjne
przy różnych wartościach prądu korozyjnego lub wywoływać zjawisko
degradacji wodorowej.
3. Równoczesne lub sekwencyjne zadawanie obciążeń kawitacyjnych i korozyjnych.
4. Ciągłą rejestrację zmian:
– potencjału elektrody roboczej,
– prądu w obwodzie anodowym,
– temperatury elektrolitu.
5. Stosowanie elektrolitów o założonym składzie chemicznym i temperaturze zmiennej w szerokim zakresie.
Pozwala to na realizację praktycznie dowolnego programu badawczego z zakresu zużycia korozyjno-kawitacyjnego. Podczas realizacji zadań dydaktycznych,
wykorzystuje się ponadto możliwość demonstracji działania systemów antykorozyjnych z regulowanym źródłem potencjału oraz nieprawidłowości w ich działaniu.
190
Metody badań zjawisk zużycia korozyjno-kawitacyjnego. Stanowiska badawcze
Literatura
1. Al-Hashem A., Abdullah A., Riad W., Cavitation corrosion of nodular cast
iron (NCI) in seawater – Microstructural effects, Materials Characterization, v. 47, nr 5, 2001, p. 383 – 388.
2. ASTM Standard G134-95(2001)e1 Standard Test Method for Erosion of
Solid Materials by a Cavitating Liquid Jet.
3. ASTM Standard G32-03 Standard Test Method for Cavitation Erosion
Using Vibratory Apparatus.
4. Auret J. G., Damm O. F. R. A., Wstandht G. J., Robinson F. P. A., Influence
of cathodic and anodic currents on cavitation erosion, Corrosion (Houston),
v. 49, nr 11, 1993, p. 910 – 920.
5. Bala H., Korozja materiałów – teoria i praktyka, Wydawnictwo WIPMiFS,
Częstochowa 2002.
6. Blount G. N., Moule R. T., Tomlinson W. J., Environmental aspects of cavitation erosion in simulated industrial waters, Corrosion (Houston), v. 46,
nr 4, 1990, p. 340 – 347.
7. Chmiel J., Korozja kawitacyjna – próba systematyki zjawisk, Problemy Eksploatacji, 3/2002 (46), s. 49 – 61.
8. Chmiel J., Złożone procesy zużycia w aspekcie bezpieczeństwa eksploatacji
systemów transportu ładunków płynnych, w: Materiały Konferencji „Ochrona człowieka w morskim środowisku pracy”, Akademia Morska w Szczecinie, Szczecin 2004, s. 13 – 24.
9. Corrosion Technology Testbed, http://corrosion.ksc.nasa.gov.
10. Hucińska J., Głowacka M., Stan badań nad niszczeniem kawitacyjnym stopów metali i ich ochroną przed tym procesem, Inżynieria Materiałowa,
2/2001, s. 79 – 86.
11. Jasionowski R., Badania odporności materiałów na erozję kawitacyjną,
Cz. I Stanowiska badawcze, Zeszyty Naukowe WSM Szczecin nr 72, s. 105
– 120. Szczecin 2003.
12. Kwok C. T., Cheng F. T., Man H. C., Synergistic effect of cavitation erosion
and corrosion of various engineering alloys in 3.5% NaCl solution, Materials Science and Engineering, Structural Materials: Properties, Microstructure and Processing, v. 290, nr 1, Oct, 2000, p. 145 – 154.
13. Materiały Międzynarodowego Kawitacyjnego Testu Erozyjnego, ICET,
http://www.imp.gda.pl/icet/index.htm, Instytut Maszyn Przepływowych
PAN, Gdańsk.
14. Matsumura M., Noishiki K., Sakamoto A., Jet-in-slit test for reproducing
flow-induced localized corrosion on copper alloys, Corrosion, v. 54, nr 1,
1998, p. 79 – 88.
191
Jarosław Chmiel
15. Neville A., Reyes M., Xu H., Examining corrosion effects and corrosion/erosion interactions on metallic materials in aqueous slurries, Tribology International, 35 (2002), p. 643 – 650.
16. Pourbaix M., Wykłady z korozji elektrochemicznej, PWN, Warszawa 1978.
17. Sakamoto A. (Hiroshima Univ); Funaki H., Matsumura M., Influence of
galvanic macro-cell corrosion on the cavitation erosion durability assessment of metallic materials international cavitation erosion test of Gdansk,
Wear, v. 186–187, nr 2, 1995, p. 542 – 547.
18. Shalaby H. M., Al-Hashem A., Al-Mazeedi H., Abdullah A., Field and laboratory study of cavitation corrosion of nickel aluminium bronze in sea
water, British Corrosion Journal, v. 30, nr 1, 1995, p. 63 – 70.
19. Silva G., Wear generation in hydraulic pumps, SAE (Society of Automotive
Engineers) Transactions, v. 99, nr Sect 2, 1990, p. 635 – 652.
20. Steller J., International Cavitation Erosion Test and quantitative assessment
of material resistance to cavitation, Wear, v. 233–235, 1999, p. 51 – 64.
21. Weber, J., Flow induced corrosion: 25 years of industrial research, British
Corrosion Journal, v. 27, nr 3, 1992, p. 193 – 199.
22. Wood R. J. K., Wharton J. A., Speyer A. J., Tan K. S., Investigation of erosion-corrosion processes using electrochemical noise measurements, Tribology International, 35 (2002), p. 631 – 641.
Wpłynęło do redakcji w lutym 2005 r.
Recenzenci
dr hab. inż. Marian Jerzy Jósko
dr hab. inż. Janusz Grabian, prof. AM
Adres Autora
dr inż. Jarosław Chmiel
[email protected]
Akademia Morska w Szczecinie
Wydział Inżynieryjno-Ekonomiczny Transportu
Zakład Techniki i Technologii Transportu
ul. Henryka Pobożnego 11, 70-507 Szczecin
192