Correlation between mass loss on the cavitation erosion and the fatigue stress level for a martensitic stainless steel

The effect of fatigue on the cavitation erosion was examined for a martensitic stainless steel used in manufacturing 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 material 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, therefore it appear a cumulative damage. The analysis of the cavitation erosion was done taking into account simultaneously the mass losses time dependence, the surface roughness and the modifications in the microstructure of the specimens. For the material subjected previously to fatigue cycles the final mass loss (after 150 minutes of cavitation exposure) increases with approximately 30% and the depth of penetration with 25%. In the microstructural analyses there were observed numerous cracks at grain boundaries. Finally, a mathematical model for the dependence of mass losses with the applied stress was developed. Se 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 Bulb de las turbinas de la Planta de Energía "Iron Gates II". Para las pruebas de cavitación se fabricaron dos tipos de especímenes: desde el material original (que no estaba sometido a fatiga) y 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, 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.