Vol. 18, n.° 1, pp. 11-20, 2019 Revista UIS Ingenierías
AbstractThe effect of fatigue on the cavitation erosion was examined for a martensitic stainless steel used in the manufacture of the blades for the bulb turbines of the "Iron Gates II" Power Plant turbines. For the cavitation tests, two kinds of specimens were manufactured: from the original material (which was not subjected to fatigue) and samples of materials that were subjected to fatigue cycles with different amplitudes (from 170 to 255 MPa). It was observed that fatigue increases the tendency of cavitation erosion and thus, seems like a cumulative damage. The analysis of the cavitation erosion was done considering simultaneously the mass loss of the time dependence, the surface roughness and the modifications to the microstructure of the specimens. For the material previously subjected to fatigue cycles, the final mass loss (after 150 minutes of cavitation exposure) increases approximately by 30% and the depth of penetration by 25%. In the microstructural analyses, numerous cracks at grain boundaries were observed. Finally, a mathematical model for the dependence of mass losses with the applied stress was developed.Keywords: cavitation erosion; cumulative damage; fatigue; stainless steel; water turbine.
ResumenSe examinó el efecto de la fatiga en la erosión por cavitación para un acero inoxidable martensítico utilizado en la fabricación de palas para las turbinas Bulbo de las turbinas de la Planta de Energía "Iron Gates II." Para las pruebas de cavitación se fabricaron dos tipos de especímenes: tanto el material original (que no estaba sometido a fatiga) como muestras de material que se sometieron a ciclos de fatiga con diferentes amplitudes (de 170 a 255 MPa). Se observó que la fatiga aumenta la tendencia de la erosión por cavitación y por lo tanto, parece un daño acumulativo. El análisis de la erosión por cavitación se realizó teniendo en cuenta simultáneamente la pérdida de masa de la dependencia del tiempo, la rugosidad de la superficie y las modificaciones en la microestructura de las muestras. Para el material sometido previamente a ciclos de fatiga, la pérdida de masa final (después de 150 minutos de exposición a la cavitación) aumenta aproximadamente un 30 % y la profundidad de penetración con un 25 %. En los análisis microestructurales se observaron numerosas grietas en los límites de los granos. Finalmente, se desarrolló un modelo matemático para la dependencia de las pérdidas de masa con el estrés aplicado.Palabras clave: acero inoxidable; daño acumulativo; erosión por cavitación; fatiga; turbina de agua.
12M. Vodă, A. Pertuz-Comas, V. A Şerban