Kehittyneet keraamiset materiaalit vaativiin huoltokohteisiin

Palvelulle ei ole virallista määritelmää. Sen voidaan katsoa viittaavan venttiilin korkeisiin vaihtokustannuksiin tai työskentelykapasiteettia alentaviin työolosuhteisiin. Maailmanlaajuinen tarve alentaa prosessin tuotantokustannuksia kaikkien ankariin palveluolosuhteisiin vaikuttavien sektoreiden kannattavuuden parantamiseksi. Ne vaihtelevat öljystä ja kaasusta, petrokemian tuotteista ydinvoimaan ja sähköntuotantoon, mineraalien käsittelyyn ja kaivostoimintaan. Suunnittelijat ja insinöörit yrittävät saavuttaa tämän tavoitteen eri tavoin. Sopivin tapa on lisätä käytettävyyttä ja tehokkuutta ohjaamalla tehokkaasti prosessiparametreja (kuten tehokas sammutus ja optimoitu virtauksen ohjaus). Myös turvallisuuden optimointi on tärkeässä roolissa, koska vaihtojen määrän vähentäminen voi johtaa turvallisempaan tuotantoympäristöön. Lisäksi yhtiö pyrkii vähentämään laitteiden (mukaan lukien pumput ja venttiilit) varastoa ja tarvittavaa hävittämistä. Samaan aikaan kiinteistönomistajat odottavat omaisuudelleen valtavaa kiertoa. Tästä syystä lisääntynyt jalostuskapasiteetti johtaa vähemmän (mutta halkaisijaltaan suurempia) putkia ja laitteita sekä vähemmän instrumentteja samaan tuotevirtaan. Tämä osoittaa, että sen lisäksi, että suurempia yksittäisiä järjestelmäkomponentteja on käytettävä leveämmille putkien halkaisijoille, on myös kestettävä pitkäaikainen altistuminen ankarille ympäristöille käytönaikaisten huolto- ja vaihtotarpeiden vähentämiseksi. Komponenttien, mukaan lukien venttiilit ja venttiilipallot, on oltava kestäviä, jotta ne sopivat haluttuun käyttötarkoitukseen, mutta ne voivat myös pidentää niiden käyttöikää. Suurin ongelma useimmissa sovelluksissa on kuitenkin se, että metalliosat ovat saavuttaneet suorituskykyrajansa. Tämä osoittaa, että suunnittelijat voivat löytää vaihtoehtoja ei-metallisille materiaaleille vaativissa sovelluksissa, erityisesti keraamisissa materiaaleissa. Tyypillisiä parametreja, joita vaaditaan komponenttien käyttämiseksi ankarissa olosuhteissa, ovat lämpöiskun kestävyys, korroosionkestävyys, väsymiskestävyys, kovuus, lujuus ja sitkeys. Kestävyys on keskeinen parametri, koska vähemmän kimmoisat komponentit voivat epäonnistua katastrofaalisesti. Keraamisten materiaalien sitkeys määritellään kestävyyksinä halkeamien leviämistä vastaan. Joissakin tapauksissa se voidaan mitata sisennysmenetelmällä keinotekoisen suuren arvon saamiseksi. Yksipuolisen viiltosäteen käyttö voi tuottaa tarkat mittaustulokset. Lujuus liittyy sitkeyteen, mutta viittaa yhteen pisteeseen, jossa materiaali vaurioituu katastrofaalisesti, kun sitä kohdistetaan. Sitä kutsutaan yleisesti "murtomoduuliksi" ja se saadaan mittaamalla kolmen tai neljän pisteen taivutuslujuus testisauvalla. Kolmipistetestin arvo on 1 % korkeampi kuin neljän pisteen testin arvo. Vaikka kovuuden mittaamiseen voidaan käyttää monia vaakoja, kuten Rockwell-kovuusmittaria ja Vickers-kovuusmittaria, Vickersin mikrokovuusasteikko sopii erittäin hyvin edistyneille keraamisille materiaaleille. Kovuus muuttuu suhteessa materiaalin kulutuskestävyyteen. Jaksottaisesti toimivissa venttiileissä väsymys on suurin huolenaihe venttiilin jatkuvan avautumisen ja sulkeutumisen vuoksi. Väsymys on voiman kynnys. Tämän kynnyksen ylittävällä materiaalilla on taipumus pettää normaalin taivutuslujuutensa alapuolelle. Korroosionkestävyys riippuu käyttöympäristöstä ja materiaalia sisältävästä väliaineesta. "Hydrotermisen hajoamisen" lisäksi monet kehittyneet keraamiset materiaalit ovat metallia parempia tällä alalla, ja tietyt zirkoniumoksidipohjaiset materiaalit läpikäyvät "hydrotermisen hajoamisen" joutuessaan alttiiksi korkean lämpötilan höyrylle. Lämpöisku vaikuttaa komponenttien geometriaan, lämpölaajenemiskertoimeen, lämmönjohtavuuteen, sitkeyteen ja lujuuteen. Tämä alue edistää korkeaa lämmönjohtavuutta ja sitkeyttä, joten metalliosat voivat toimia tehokkaasti. Keraamisten materiaalien edistysaskeleet tarjoavat kuitenkin nyt hyväksyttävän lämpösokinkestävyyden. Edistynyttä keramiikkaa on käytetty useiden vuosien ajan, ja ne ovat suosittuja luotettavuusinsinöörien, laitosinsinöörien ja venttiilisuunnittelijoiden keskuudessa, jotka vaativat korkeaa suorituskykyä ja arvoa. Erityisten sovellusvaatimusten mukaan se soveltuu erilaisiin formulaatioihin useilla eri aloilla. Neljä edistynyttä keramiikkaa ovat kuitenkin erittäin tärkeitä venttiilien huolellisessa kunnossapidossa, mukaan lukien piikarbidi (SiC), piinitridi (Si3N4), alumiinioksidi ja zirkoniumoksidi. Venttiilin ja venttiilipallon materiaalit valitaan sovelluskohtaisten vaatimusten mukaan. Venttiili käyttää kahta päämuotoa zirkoniumoksidia, joilla on sama lämpölaajenemiskerroin ja jäykkyys kuin teräksellä. Magnesiumoksidilla osittain stabiloidulla zirkoniumoksidilla (Mg-PSZ) on korkein lämpöiskun kestävyys ja sitkeys, kun taas yttriumtetragonaalinen monikiteinen zirkoniumoksidi (Y-TZP) on kovempaa, mutta se on herkkä hydrotermiselle hajoamiselle. Piinitridillä (Si3N4) on erilaisia ​​formulaatioita. Kaasupainesintrattu piinitridi (GPPSN) on yleisimmin käytetty materiaali venttiileissä ja venttiilikomponenteissa. Keskimääräisen sitkeydensä lisäksi sillä on myös korkea kovuus ja lujuus, erinomainen lämpöiskunkestävyys ja lämpöstabiilisuus. Lisäksi korkean lämpötilan höyryympäristöissä Si3N4 voi korvata zirkoniumoksidia hydrotermisen hajoamisen estämiseksi. Tiukemmalla budjetilla rikastaja voi valita piikarbidista tai alumiinioksidista. Molemmilla materiaaleilla on korkea kovuus, mutta ne eivät ole kovempia kuin zirkoniumoksidi tai piinitridi. Tämä osoittaa, että materiaali soveltuu erittäin hyvin staattisiin komponenttisovelluksiin, kuten venttiilin vuorauksiin ja venttiilien istukkaisiin, pikemminkin kuin venttiilipalloihin tai -levyihin, joihin kohdistuu suurempi rasitus. Verrattuna vaativissa venttiilisovelluksissa käytettyihin metallimateriaaleihin (mukaan lukien ferrokromi (CrFe), volframikarbidi, Hastelloy ja Stellite), edistyksellisillä keraamisilla materiaaleilla on pienempi sitkeys ja vastaava lujuus. Vaativissa palvelusovelluksissa käytetään pyöriviä venttiileitä, kuten läppäventtiilejä, nivelventtiilejä, kelluvia palloventtiilejä ja jousia. Tällaisissa sovelluksissa Si3N4:llä ja zirkoniumoksidilla on lämpöiskun kestävyys, sitkeys ja lujuus, ja ne voivat mukautua vaativimpiin ympäristöihin. Materiaalin kovuudesta ja korroosionkestävyydestä johtuen komponentin käyttöikä on moninkertainen metallikomponenttiin verrattuna. Muita etuja ovat suorituskykyominaisuudet venttiilin käyttöiän aikana, erityisesti alueilla, joilla katkaisu- ja ohjausominaisuudet säilyvät. Tämä osoitettiin 65 mm:n (2,6 tuuman) venttiilin kynar/RTFE-pallon ja vuorauksen tapauksessa, joka oli altistettu 98-prosenttiselle rikkihapolle ja ilmeniitille, jolloin ilmeniitti muuttui titaanioksidipigmentiksi. Median syövyttävä luonne tarkoittaa, että näiden komponenttien käyttöikä voi olla jopa kuusi viikkoa. Nilcra™:n valmistaman pallomaisen venttiilin sisäosan (omistettu magnesiumoksidilla osittain stabiloitu zirkoniumoksidi (Mg-PSZ)) käytöllä (kuva 1) on kuitenkin erinomainen kovuus ja korroosionkestävyys, ja sitä on tarjottu kolmen vuoden ajan. Satunnaista palvelua, ilman havaittavaa kulumista. Lineaarisissa venttiileissä (mukaan lukien kulmaventtiilit, kuristusventtiilit tai palloventtiilit) näiden tuotteiden "kovan istukan" ominaisuuksien vuoksi zirkoniumoksidi ja piinitridi sopivat sekä venttiilin tulpille että venttiilin istukkaille. Samoin alumiinioksidia voidaan käyttää tietyissä vuorauksissa ja häkeissä. Istuinrenkaassa olevan vastaavan pallon avulla voidaan saavuttaa korkea tiivistysaste. Venttiilin sydämessä, mukaan lukien luistiventtiili, tulo- ja ulostulo tai venttiilirungon holkki, mitä tahansa neljästä pääkeraamisesta materiaalista voidaan käyttää sovellusvaatimusten mukaisesti. Materiaalin korkea kovuus ja korroosionkestävyys ovat osoittautuneet hyödyllisiksi tuotteen suorituskyvyn ja käyttöiän kannalta. Otetaan esimerkkinä Australian bauksiittijalostamolla käytetty läppäventtiili DN150. Väliaineen korkea piidioksidipitoisuus aiheuttaa suurta kulumista venttiilin holkkeihin. Aluksi käytetty vuoraus ja venttiililevy tehtiin 28 % CrFe-seoksesta ja kestivät vain kahdeksasta kymmeneen viikkoa. Nilcra™-zirkoniumoksidista valmistettujen venttiilien käyttöönoton ansiosta (kuva 2) käyttöikä on kuitenkin pidennetty 70 viikkoon. Sitkeydensä ja lujuutensa ansiosta keramiikka toimii hyvin useimmissa venttiilisovelluksissa. Kuitenkin niiden kovuus ja korroosionkestävyys auttavat pidentämään venttiilin käyttöikää. Tämä puolestaan ​​vähentää koko elinkaaren kustannuksia vähentämällä varaosien seisokkeja, vähentämällä käyttöpääomaa ja varastoa, minimaalista manuaalista käsittelyä ja parantamalla turvallisuutta vähentämällä vuotoja. Keraamisten materiaalien käyttö korkeapaineventtiileissä on ollut pitkään yksi tärkeimmistä huolenaiheista, koska näihin venttiileihin kohdistuu suuria aksiaalisia tai vääntökuormia. Tämän alan suuret toimijat kehittävät kuitenkin venttiilipallomalleja, jotka parantavat käyttömomentin kestävyyttä. Toinen suuri rajoitus on koko. Magnesiumoksidilla osittain stabiloidulla zirkoniumoksidilla tuotetun suurimman venttiilin istukan ja suurimman venttiilipallon (kuva 3) koko on DN500 ja DN250. Useimmat nykyiset määrittäjät kuitenkin käyttävät mieluummin keramiikkaa sellaisten osien valmistukseen, joiden mitat eivät ylitä näitä mittoja. Vaikka keraamiset materiaalit on nyt osoittautunut sopivaksi valinnaksi, on silti joitain yksinkertaisia ​​ohjeita, joita on noudatettava niiden suorituskyvyn maksimoimiseksi. Keraamisia materiaaleja tulisi käyttää ensin vain, jos on tarve vähentää kustannuksia. Sekä sisällä että ulkona tulee välttää teräviä kulmia ja stressin keskittymistä. Kaikki mahdolliset lämpölaajenemishäiriöt on otettava huomioon suunnitteluvaiheessa. Vanteen jännityksen vähentämiseksi on välttämätöntä pitää keramiikka ulkopuolella eikä sisällä. Lopuksi geometristen toleranssien ja pinnan viimeistelyn tarve on harkittava huolellisesti, koska nämä toleranssit voivat merkittävästi lisätä tarpeettomia kustannuksia. Noudattamalla näitä ohjeita ja parhaita käytäntöjä materiaalien valinnassa ja koordinoinnissa toimittajien kanssa projektin alusta alkaen voidaan saavuttaa ihanteellinen ratkaisu jokaiseen vaativaan palvelusovellukseen. Nämä tiedot on hankittu, tarkistettu ja mukautettu Morgan Advanced Materialsin toimittamasta materiaalista. Morgan Advanced Materials-Technical Ceramics. (28. marraskuuta 2019). Edistykselliset keraamiset materiaalit soveltuvat vakaviin huoltosovelluksiin. AZoM. Haettu osoitteesta https://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=12305, 26. toukokuuta 2021. Morgan Advanced Materials-Technical Ceramics. "Kehittyneet keraamiset materiaalit vakaviin huoltosovelluksiin". AZoM. 26. toukokuuta 2021. Morgan Advanced Materials-Technical Ceramics. "Kehittyneet keraamiset materiaalit vakaviin huoltosovelluksiin". AZoM. https://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=12305. (Käytetty 26. toukokuuta 2021). Morgan Advanced Materials-Technical Ceramics. 2019. Edistykselliset keraamiset materiaalit soveltuvat vakaviin huoltosovelluksiin. AZoM, katsottu 26. toukokuuta 2021, https://www.azom.com/article.aspx? Artikkelin tunnus = 12305. AZoM keskusteli apulaisprofessorien Arda Gozenin, Georgen ja Joan Berryn kanssa Washingtonin osavaltion yliopistosta. Arda on osa useiden instituutioiden ryhmää, joka on omistautunut luomaan rakennelmia muokatuista kudosista jäljittelemällä ihmiskudosten ominaisuuksia. Tässä haastattelussa AZoM keskusteli tohtori Tim Nunneyn ja tohtori Adam Bushellin kanssa Thermo Fisher Scientificista Nexsa G2 -pinta-analyysijärjestelmästä. Tässä haastattelussa AZoM ja Nanalysis-sovelluksen soveltavan kemian päällikkö tohtori Juan Araneda puhuivat NMR:n lisääntyvästä käytöstä ja hyödyllisyydestä sekä siitä, kuinka auttaa litiumkerrostumien analysoinnissa. Lecon GDS850 hehkupurkausspektrometrillä voidaan analysoida erilaisia ​​metallurgisia materiaaleja. Se tarjoaa myös materiaalin kvantitatiivisen syvyysprofiloinnin. Sen toiminta-alue on 120-800 nm ja se on monipuolinen. Hardinge® T-sarjan sorvauskeskukset ja SUPER-PRECISION® T-sarjan sorvauskeskukset ovat tunnustettuja markkinajohtajia erittäin tarkoissa ja kovissa sorvaussovelluksissa. Käytämme evästeitä parantaaksemme käyttökokemustasi. Jatkamalla tämän sivuston selaamista hyväksyt evästeiden käytön. Lisää tietoa.