Gevorderde keramiekmateriaal vir harde dienstoepassings

Daar is geen formele diensdefinisie nie. Dit kan oorweeg word om te verwys na die hoë koste van die vervanging van die klep of die werksomstandighede wat die verwerkingskapasiteit verminder. Die wêreldwye behoefte om prosesproduksiekoste te verminder ten einde die winsgewendheid van alle sektore wat by strawwe diensomstandighede betrokke is, te verbeter. Dit wissel van olie en gas, petrochemikalieë tot kernkrag en kragopwekking, mineraalverwerking en mynbou. Ontwerpers en ingenieurs probeer hierdie doelwit op verskillende maniere bereik. Die mees geskikte metode is om uptyd en doeltreffendheid te verhoog deur prosesparameters effektief te beheer (soos effektiewe afsluiting en geoptimaliseerde vloeibeheer). Veiligheidsoptimering speel ook 'n belangrike rol, want die vermindering van die aantal vervangings kan lei tot 'n veiliger produksie-omgewing. Daarbenewens werk die maatskappy daaraan om toerusting (insluitend pompe en kleppe) se voorraad en vereiste wegdoening te verminder. Terselfdertyd verwag fasiliteiteienaars groot omset uit hul bates. Daarom sal verhoogde verwerkingskapasiteit minder (maar groter deursnee) pype en toerusting en minder instrumente vir dieselfde produkstroom tot gevolg hê. Dit wys dat, benewens om groter individuele stelselkomponente vir groter pypdiameters te gebruik, dit ook nodig is om langdurige blootstelling aan moeilike omgewings te verduur om in-diens onderhoud en vervangingsvereistes te verminder. Komponente insluitend kleppe en klepballe moet robuust wees om by die verlangde toepassing te pas, maar hulle kan ook hul lewensduur verleng. Die grootste probleem met die meeste toepassings is egter dat metaalonderdele hul prestasielimiete bereik het. Dit dui daarop dat ontwerpers alternatiewe vir nie-metaalmateriale in veeleisende toepassings kan vind, veral keramiekmateriale. Tipiese parameters wat nodig is om komponente onder moeilike toestande te bedryf, sluit in termiese skokweerstand, korrosiebestandheid, moegheidsweerstand, hardheid, sterkte en taaiheid. Veerkragtigheid is 'n sleutelparameter, want komponente wat minder veerkragtig is, kan katastrofies misluk. Die taaiheid van keramiekmateriaal word gedefinieer as die weerstand teen kraakvoortplanting. In sommige gevalle kan dit gemeet word deur die inkepingsmetode te gebruik om kunsmatige hoë waarde te verkry. Die gebruik van 'n enkelsydige insnydingsbalk kan akkurate metingsresultate verskaf. Sterkte hou verband met taaiheid, maar verwys na 'n enkele punt waar 'n materiaal katastrofies beskadig word wanneer spanning toegepas word. Dit word algemeen na verwys as die "breukmodulus" en word verkry deur die driepunt- of vierpuntbuigsterkte op 'n toetsstaaf te meet. Die waarde van die driepunttoets is 1% hoër as die waarde van die vierpunttoets. Alhoewel baie skale, insluitend Rockwell-hardheidstoetser en Vickers-hardheidstoetser, gebruik kan word om hardheid te meet, is die Vickers-mikrohardheidskaal baie geskik vir gevorderde keramiekmateriale. Die hardheid verander in verhouding met die slytvastheid van die materiaal. In kleppe wat op 'n sikliese manier werk, is moegheid die grootste bekommernis as gevolg van die voortdurende oop- en toemaak van die klep. Moegheid is die drumpel van krag. Anderkant hierdie drempel is die materiaal geneig om onder sy normale buigsterkte te misluk. Korrosiebestandheid hang af van die bedryfsomgewing en die medium wat die materiaal bevat. Benewens "hidrotermiese degradasie", is baie gevorderde keramiekmateriale beter as metale in hierdie veld, en sekere sirkonia-gebaseerde materiale sal "hidrotermiese afbraak" ondergaan nadat dit aan hoë-temperatuur stoom blootgestel is. Die geometrie, termiese uitsettingskoëffisiënt, termiese geleidingsvermoë, taaiheid en sterkte van die komponente word deur termiese skok beïnvloed. Hierdie area is bevorderlik vir hoë termiese geleidingsvermoë en taaiheid, sodat die metaalkomponente effektief kan funksioneer. Vooruitgang in keramiekmateriale bied egter nou aanvaarbare vlakke van termiese skokweerstand. Gevorderde keramiek word al vir baie jare gebruik en is gewild onder betroubaarheidsingenieurs, aanlegingenieurs en klepontwerpers wat hoë werkverrigting en hoë waarde vereis. Volgens spesifieke toepassingsvereistes is dit geskik vir verskillende formulerings in 'n verskeidenheid industrieë. Vier gevorderde keramiek is egter van groot belang op die gebied van streng instandhouding van kleppe, insluitend silikonkarbied (SiC), silikonnitried (Si3N4), alumina en sirkonium. Die materiaal van die klep en klepbal word gekies volgens die spesifieke toepassingsvereistes. Die klep gebruik twee hoofvorme van sirkonia, wat dieselfde termiese uitsettingskoëffisiënt en styfheid as staal het. Magnesiumoksied gedeeltelik gestabiliseerde sirkoniumoxide (Mg-PSZ) het die hoogste termiese skokweerstand en taaiheid, terwyl yttrium tetragonale sirkoniumoxide polikristallyne (Y-TZP) harder is, maar vatbaar is vir hidrotermiese degradasie. Silikonnitried (Si3N4) het verskillende formulerings. Gasdruk gesinterde silikonnitried (GPPSN) is die mees gebruikte materiaal vir kleppe en klepkomponente. Benewens sy gemiddelde taaiheid, het dit ook hoë hardheid en sterkte, uitstekende termiese skokweerstand en termiese stabiliteit. Daarbenewens, in hoë-temperatuur stoom omgewings, Si3N4 kan sirkonium vervang om hidrotermiese degradasie te voorkom. Met 'n strenger begroting kan die konsentrator kies uit SiC of alumina. Albei materiale het 'n hoë hardheid, maar is nie harder as sirkonium of silikonnitried nie. Dit wys dat die materiaal baie geskik is vir statiese komponenttoepassings, soos klepvoerings en klepsitplekke, eerder as klepballe of -skywe wat aan hoër spanning onderhewig is. In vergelyking met die metaalmateriale wat in veeleisende kleptoepassings gebruik word (insluitend ferrochroom (CrFe), wolframkarbied, Hastelloy en Stellite), het gevorderde keramiekmateriale 'n laer taaiheid en soortgelyke sterkte. Veeleisende dienstoepassings behels die gebruik van roterende kleppe, soos vlinderkleppe, tappype, drywende balkleppe en vere. In sulke toepassings het Si3N4 en sirkonia termiese skokweerstand, taaiheid en sterkte, en kan aanpas by die mees veeleisende omgewings. As gevolg van die hardheid en korrosiebestandheid van die materiaal is die lewensduur van die komponent 'n paar keer dié van die metaalkomponent. Ander voordele sluit in prestasie-eienskappe oor die leeftyd van die klep, veral in gebiede waar afsny- en beheervermoëns gehandhaaf word. Dit is gedemonstreer in die geval van 'n 65 mm (2.6 duim) klep kynar/RTFE bal en voering blootgestel aan 98% swaelsuur plus ilmeniet, die ilmeniet word omgeskakel na titaanoksied pigment. Die korrosiewe aard van die media beteken dat die lewensduur van hierdie komponente so lank as ses weke kan wees. Die gebruik van sferiese klepafwerking ('n eie magnesiumoksied gedeeltelik gestabiliseerde sirkoniumoxide (Mg-PSZ)) vervaardig deur Nilcra™ (Figuur 1) het egter uitstekende hardheid en weerstand teen korrosie en word vir drie jaar voorsien. Onderbroke diens, sonder enige waarneembare slytasie. In lineêre kleppe (insluitend hoekkleppe, smoorkleppe of aardkleppe), as gevolg van die "harde sitplek" eienskappe van hierdie produkte, is sirkonia en silikonnitried geskik vir beide klepproppe en klepsitplekke. Net so kan alumina in sekere voerings en hokke gebruik word. Deur die bypassende bal op die sitplekring kan 'n hoë mate van verseëling bereik word. Vir die klepkern, insluitend spoelklep, inlaat en uitlaat of klepliggaambus, kan enige een van die vier hoofkeramiekmateriale volgens die toepassingsvereistes gebruik word. Die hoë hardheid en korrosiebestandheid van die materiaal het bewys dat dit voordelig is in terme van produkprestasie en lewensduur. Neem die DN150-vlinderklep wat in die Australiese bauxietraffinadery gebruik word as 'n voorbeeld. Die hoë silika-inhoud in die medium veroorsaak hoë vlakke van slytasie op die klepbusse. Die voering en klepskyf wat aanvanklik gebruik is, is van 28% CrFe-legering gemaak en het net agt tot tien weke gehou. As gevolg van die bekendstelling van kleppe gemaak van Nilcra™-sirconia (Figuur 2), is die dienslewe egter tot 70 weke verleng. As gevolg van sy taaiheid en sterkte, werk keramiek goed in die meeste kleptoepassings. Dit is egter hul hardheid en korrosiebestandheid wat die lewensduur van die klep help verleng. Op sy beurt verminder dit die koste van die hele lewensiklus deur stilstand vir vervangingsonderdele, verminderde bedryfskapitaal en voorraad, minimale handhantering en verbeterde veiligheid deur verminderde lekkasie te verminder. Vir 'n lang tyd was die aanwending van keramiekmateriaal in hoëdrukkleppe een van die grootste bekommernisse, want hierdie kleppe is onderhewig aan hoë aksiale of torsiebelastings. Groot rolspelers in hierdie veld ontwikkel egter klepbalontwerpe wat die oorlewingsvermoë van die aandryfwringkrag verbeter. Die ander groot beperking is grootte. Die grootte van die grootste klepsitplek en grootste klepbal (Figuur 3) wat deur magnesia gedeeltelik gestabiliseerde sirkoniumoxide vervaardig word, is onderskeidelik DN500 en DN250. Die meeste huidige spesifikasies verkies egter om keramiek te gebruik om onderdele te maak waarvan die afmetings nie hierdie afmetings oorskry nie. Alhoewel daar nou bewys is dat keramiekmateriaal 'n geskikte keuse is, is daar steeds 'n paar eenvoudige riglyne wat gevolg moet word om hul werkverrigting te maksimeer. Keramiekmateriaal moet eers gebruik word as dit nodig is om koste te verminder. Beide binne en buite moet skerp hoeke en streskonsentrasie vermy. Enige potensiële termiese uitsetting-wanaanpassing moet tydens die ontwerpfase in ag geneem word. Om die hoepelspanning te verminder, is dit nodig om die keramiek buite eerder as binne te hou. Laastens moet die behoefte aan geometriese toleransies en oppervlakafwerking noukeurig oorweeg word, aangesien hierdie toleransies onnodige koste aansienlik kan verhoog. Deur hierdie riglyne en beste praktyke te volg in die keuse van materiaal en koördinering met verskaffers vanaf die begin van die projek, kan 'n ideale oplossing vir elke veeleisende dienstoepassing bereik word. Hierdie inligting is verkry, hersien en aangepas uit materiaal verskaf deur Morgan Advanced Materials. Morgan Advanced Materials-Tegniese Keramiek. (28 November 2019). Gevorderde keramiekmateriaal geskik vir ernstige dienstoepassings. AZoM. Onttrek van https://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=12305 op 26 Mei 2021. Morgan Advanced Materials-Technical Ceramics. "Gevorderde keramiekmateriaal vir ernstige dienstoepassings". AZoM. 26 Mei 2021. Morgan Advanced Materials-Tegniese Keramiek. "Gevorderde keramiekmateriaal vir ernstige dienstoepassings". AZoM. https://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=12305. (Besoek op 26 Mei 2021). Morgan Advanced Materials-Tegniese Keramiek. 2019. Gevorderde keramiekmateriaal geskik vir ernstige dienstoepassings. AZoM, bekyk op 26 Mei 2021, https://www.azom.com/article.aspx? ArticleID = 12305. AZoM het met medeprofessore Arda Gozen, George en Joan Berry van Washington State University gesels. Arda is deel van 'n span van verskeie instellings wat toegewy is aan die skep van steiers van gemanipuleerde weefsels deur die eienskappe van menslike weefsels na te boots. In hierdie onderhoud het AZoM met Dr. Tim Nunney en Dr. Adam Bushell van Thermo Fisher Scientific oor die Nexsa G2-oppervlakanalisestelsel gesels. In hierdie onderhoud het AZoM en dr. Juan Araneda, hoof van toegepaste chemie van Nanalise, gepraat oor die toenemende gebruik en nut van KMR en hoe om die ontleding van litiumafsettings te help. Leco se GDS850-gloeiontladingsspektrometer kan gebruik word om verskeie metallurgiese materiale te ontleed. Dit bied ook 'n kwantitatiewe diepte-profilering van die materiaal. Dit het 'n reeks van 120-800 nm en is veelsydig. Hardinge® T-reeks draaisentrums en SUPER-PRECISION® T-reeks draaisentrums is erkende markleiers in ultra-presisie en harde draaitoepassings. Ons gebruik koekies om jou ervaring te verbeter. Deur voort te gaan om deur hierdie webwerf te blaai, stem jy in tot ons gebruik van koekies. Meer inligting.