30年抗空化弹性体的开发

通过加文·鲍尔斯曾|最后更新:2020年2月26日

关键的外卖

我们审查了用于空化保护的下一代涂层的测试和开发：高性能聚氨酯。

来源：美国陆军工兵部队

30多年来，我的组织进行了广泛的实验环氧树脂和聚氨酯加强对空化损害。(要了解更多关于空化的知识，请看空化科学:诊断与抗蚀方法)。在整个过程中，通过四种方法对空化阻力标杆进行评价:

超声波空化模拟，按照ASTM G32

这是一个相对简单的通过模拟空化的实验室测试超声波的意思。它可以显著提高局部区域的水温，因此经常需要额外的冷却。它的主要优点是允许对不同的材料进行快速的基准测试。

这个测试使用了一个圆柱体，当它与表面分离时，会产生两个空化区域，这样就可以测试圆柱体样品。的附着力测试由于涂层是连续的，水射流测试的能力受到限制。

图1所示。青铜试样水射流空化试验。

图2.半刚性涂层的水射流空化试验。

图1和2显示了测试完成后的两个样品，青铜和半刚性环氧树脂。

空化隧道是一种连续环，可用于优化流动建模和几何设计（英国艾默生隧道），或者材料测试在宾夕法尼亚州立大学的应用研究实验室（ARL）隧道。后一试点具有缩小直径试验部分，其允许使用60米/秒的速度和产生高强度空化的速度。有许多其他隧道模拟类似条件，但ARL隧道可能是已知最着名的独立隧道。

这是最现实的测试场景，因为它也旨在满足操作员的需求。然而，它的局限性在于，操作人员并不总是知道他们的设备的实际情况。由于这个原因，当在相同的操作条件和持续时间下对不同材料进行基准测试时，现场测试是最成功的。(更多关于涂层测试的信息，请阅读测量涂层强度的4种测试)。

最初的开发工作是使用半刚性环氧树脂进行的。这些表现出非常高的附着力，良好的耐腐蚀性能，可浸泡在140°F(60°C)，和优异阴极disbondment和电流耐腐蚀性。这些环氧树脂患有高空穴情景中的侵蚀问题。

图3。半刚性涂层的空泡洞损伤。

图4。Cr-Ni钢空泡洞损伤研究。

图3和图4显示了以Cr-Ni合金为基准的24小时空化隧道试验的效果，该试验耗时472小时。¹

使用橡胶和氨基甲酸乙酯修饰符使环氧树脂更柔韧在提高抗空化性能方面显示出希望。在同一基准测试中，柔性环氧树脂在500小时后没有磨损。¹

现场试验表明，这种材料与浸渍性能因此，从进一步测试中撤回。空化隧道测试之一是它并不总是提供模拟效果的持续时间浸这就是为什么实地测试很重要。

最初，聚氨酯在实验室ASTM G32超声波测试中表现出最佳性能，但是测试显示出两个关键问题：

这些观察有助于从设计的角度确定两个关键属性:粘连和耐温性．因此，进一步的测试通过两种方式进行:

硬度和耐热性-之前的样品有硬度价值范围从65到85岸A.解决这个问题，更难弹性体开发，能够提供87 Shore A;更强的弹性，而不会变得太困难而失去空化的好处。进一步的配方调整提高了干热电阻从149°F到194°F (65°C到90°C)，改进扩散反抗。然而，浸入性抗性仍然有限，并且大部分测试浓缩在104°F（40℃）的操作条件下。
附着力-从两个角度出发，使用了性能调节器。这提供了更高的扩散阻力和优化的附着力的钢。在大多数情况下，这种护发素就足够了。为了提高阴极分离性能，应采用a底漆环氧树脂具有较高的扩散阻力和附着力。

ASTM G32超声诱导的空化试验证明了这些要求，图5至8示出了不同涂层的比较。

图5。G32刚性环氧树脂测试结果;12小时后侵蚀。

图5:G32硬质环氧树脂测试结果;12小时后侵蚀。

图6。测试结果85 Shore A“硬”弹性体;2小时后受热损伤。

图6:G32测试结果85 Shore A“硬”弹性体;2小时后受热损伤。

图7。G32柔性环氧树脂测试结果;12小时后起泡。

图7。G32柔性环氧树脂测试结果;12小时后起泡。

图9。G32柔性环氧树脂测试结果;12小时后侵蚀。

图9。G32柔性环氧树脂测试结果;12小时后侵蚀。

由此产生的表现弹性体是在广泛的实验室和现场测试的基础上开发的。这种弹性体的独立测试已经证实:

上述弹性体技术已经应用和使用多年。年代文章中介绍了几个例子来说明这种抗空化弹性体是如何在服务中运行的一种新型弹性体进行空化阻力的案例研究．

＊＊＊
引用:

M Engelthardt，“空化试验报告第1部分和3，第三方（Belzona）版2000/2001”，2003-07-21-1E-Techber-Meng-Cav-Testresults_3rdParty Edition，福伊特西门子水电发电，2003年
D R Metrey，“比评价Belzona的空化侵蚀阻力2141”，文件01-071，PennState应用研究实验室，2001年
三星重工业，“Belzona的空化腐蚀测试结果2141”2004