Pažangios keraminės medžiagos sudėtingoms eksploatavimo reikmėms

Nėra oficialaus paslaugos apibrėžimo. Galima manyti, kad tai susiję su didelėmis vožtuvo keitimo sąnaudomis arba darbo sąlygomis, dėl kurių sumažėja apdorojimo pajėgumas. Pasaulinis poreikis sumažinti proceso gamybos sąnaudas, siekiant pagerinti visų sektorių, susijusių su atšiauriomis paslaugų sąlygomis, pelningumą. Tai svyruoja nuo naftos ir dujų, naftos chemijos iki branduolinės energijos ir energijos gamybos, mineralų perdirbimo ir kasybos. Dizaineriai ir inžinieriai šį tikslą bando pasiekti įvairiais būdais. Tinkamiausias būdas yra padidinti veikimo laiką ir efektyvumą efektyviai kontroliuojant proceso parametrus (pvz., efektyvų išjungimą ir optimizuotą srauto valdymą). Saugos optimizavimas taip pat atlieka gyvybiškai svarbų vaidmenį, nes sumažinus pakeitimų skaičių galima sukurti saugesnę gamybos aplinką. Be to, įmonė stengiasi sumažinti įrangos (įskaitant siurblius ir vožtuvus) atsargas ir reikalingą utilizavimą. Tuo pačiu metu objektų savininkai iš savo turto tikisi didžiulės apyvartos. Todėl padidėjus perdirbimo pajėgumams bus mažiau (bet didesnio skersmens) vamzdžių ir įrangos bei mažiau prietaisų tam pačiam produktų srautui. Tai rodo, kad ne tik reikia naudoti didesnius atskirus sistemos komponentus, skirtus didesniam vamzdžių skersmeniui, bet ir ilgą laiką būti atšiaurioje aplinkoje, kad sumažėtų priežiūros ir keitimo reikalavimai. Komponentai, įskaitant vožtuvus ir vožtuvų rutulius, turi būti tvirti, kad atitiktų pageidaujamą paskirtį, tačiau jie taip pat gali pailginti savo eksploatavimo laiką. Tačiau pagrindinė daugelio programų problema yra ta, kad metalinės dalys pasiekė savo veikimo ribas. Tai rodo, kad dizaineriai gali rasti alternatyvų nemetalinėms medžiagoms sudėtingose ​​srityse, ypač keraminėms medžiagoms. Tipiški parametrai, reikalingi komponentams eksploatuoti atšiauriomis sąlygomis, yra atsparumas šiluminiam smūgiui, atsparumas korozijai, atsparumas nuovargiui, kietumas, stiprumas ir kietumas. Atsparumas yra pagrindinis parametras, nes mažiau atsparūs komponentai gali katastrofiškai sugesti. Keraminių medžiagų kietumas apibrėžiamas kaip atsparumas įtrūkimų plitimui. Kai kuriais atvejais jį galima išmatuoti naudojant įdubimo metodą, kad būtų gauta dirbtinai didelė vertė. Naudojant vienos pusės pjūvio spindulį galima gauti tikslius matavimo rezultatus. Stiprumas yra susijęs su kietumu, bet reiškia vieną tašką, kuriame medžiaga katastrofiškai pažeidžiama, kai veikiamas įtempis. Jis paprastai vadinamas „plyšimo moduliu“ ir gaunamas išmatuojant trijų ar keturių taškų lenkimo stiprumą ant bandomojo strypo. Trijų balų testo vertė yra 1% didesnė nei keturių balų testo vertė. Nors kietumui matuoti galima naudoti daugybę svarstyklių, įskaitant Rockwell kietumo matuoklį ir Vickers kietumo matuoklį, Vickers mikrokietumo skalė labai tinka pažangioms keraminėms medžiagoms. Kietumas kinta proporcingai medžiagos atsparumui dilimui. Vožtuvuose, veikiančiuose cikliškai, nuovargis kelia didžiausią susirūpinimą dėl nuolatinio vožtuvo atidarymo ir uždarymo. Nuovargis yra jėgos slenkstis. Peržengus šią ribą, medžiaga linkusi sugesti žemiau įprasto lenkimo stiprumo. Atsparumas korozijai priklauso nuo darbo aplinkos ir terpės, kurioje yra medžiaga. Be „hidroterminio skilimo“, daugelis pažangių keraminių medžiagų yra pranašesnės už metalus šioje srityje, o kai kurios cirkonio oksido pagrindu pagamintos medžiagos bus „hidrotermiškai skaidomos“, kai bus veikiamos aukštos temperatūros garų. Terminis šokas turi įtakos komponentų geometrijai, šiluminio plėtimosi koeficientui, šilumos laidumui, kietumui ir stiprumui. Ši sritis yra palanki aukštam šilumos laidumui ir tvirtumui, todėl metaliniai komponentai gali veikti efektyviai. Tačiau keraminių medžiagų pažanga dabar užtikrina priimtiną atsparumo šiluminiam smūgiui lygį. Pažangi keramika naudojama daugelį metų ir yra populiari tarp patikimumo inžinierių, gamyklų inžinierių ir vožtuvų projektuotojų, kuriems reikia didelio našumo ir didelės vertės. Atsižvelgiant į specifinius taikymo reikalavimus, jis tinkamas skirtingoms formulėms įvairiose pramonės šakose. Tačiau keturios pažangios keramikos yra labai svarbios griežtos vožtuvų priežiūros srityje, įskaitant silicio karbidą (SiC), silicio nitridą (Si3N4), aliuminio oksidą ir cirkonį. Vožtuvo ir vožtuvo rutulio medžiagos parenkamos pagal konkrečius taikymo reikalavimus. Vožtuvas naudoja dvi pagrindines cirkonio formas, kurių šiluminio plėtimosi koeficientas ir standumas yra toks pat kaip ir plieno. Magnio oksido iš dalies stabilizuotas cirkonis (Mg-PSZ) pasižymi didžiausiu atsparumu šiluminiam smūgiui ir kietumui, o polikristalinis itrio tetragoninis cirkonis (Y-TZP) yra kietesnis, tačiau yra jautrus hidroterminiam skilimui. Silicio nitridas (Si3N4) turi skirtingas formules. Dujų slėgio sukepintas silicio nitridas (GPPSN) yra dažniausiai naudojama vožtuvų ir vožtuvų komponentų medžiaga. Be vidutinio kietumo, jis taip pat turi didelį kietumą ir stiprumą, puikų atsparumą šiluminiam smūgiui ir terminį stabilumą. Be to, aukštos temperatūros garų aplinkoje Si3N4 gali pakeisti cirkonį, kad būtų išvengta hidroterminio skilimo. Turėdamas griežtesnį biudžetą, koncentratorius gali rinktis iš SiC arba aliuminio oksido. Abi medžiagos turi didelį kietumą, tačiau nėra kietesnės už cirkonį ar silicio nitridą. Tai rodo, kad medžiaga labai tinka statiniams komponentams, pvz., vožtuvų įdėklams ir vožtuvų lizdams, o ne vožtuvų rutuliams ar diskams, kurie patiria didesnį įtempimą. Palyginti su metalinėmis medžiagomis, naudojamomis sudėtinguose vožtuvuose (įskaitant ferochromą (CrFe), volframo karbidą, Hastelloy ir Stellite), pažangios keraminės medžiagos turi mažesnį kietumą ir panašų stiprumą. Reikalingos paslaugos apima sukamųjų vožtuvų, tokių kaip spyruokliniai vožtuvai, griebtuvai, plūduriuojantys rutuliniai vožtuvai ir spyruoklės, naudojimą. Tokiose srityse Si3N4 ir cirkonis turi atsparumą šiluminiam smūgiui, tvirtumą ir stiprumą, todėl gali prisitaikyti prie pačių reikliausių aplinkos. Dėl medžiagos kietumo ir atsparumo korozijai komponento tarnavimo laikas yra kelis kartus didesnis nei metalinio komponento. Kiti pranašumai apima veikimo charakteristikas per visą vožtuvo eksploatavimo laiką, ypač tose srityse, kuriose palaikomos atjungimo ir valdymo galimybės. Tai buvo įrodyta, kai 65 mm (2,6 colio) vožtuvo kynar/RTFE rutulys ir įdėklas buvo veikiami 98% sieros rūgšties ir ilmenito, o ilmenitas paverčiamas titano oksido pigmentu. Žiniasklaidos korozinis pobūdis reiškia, kad šių komponentų tarnavimo laikas gali būti net šešios savaitės. Tačiau naudojant Nilcra™ pagamintą sferinį vožtuvo apdailą (patentuotą magnio oksidu iš dalies stabilizuotą cirkonio dioksidą (Mg-PSZ) (1 pav.)) yra puikus kietumas ir atsparumas korozijai, todėl jis buvo naudojamas trejus metus. Pertraukiamas aptarnavimas, be pastebimo nusidėvėjimo. Linijiniuose vožtuvuose (įskaitant kampinius vožtuvus, droselio vožtuvus ar rutulinius vožtuvus) dėl šių gaminių „kietos sėdynės“ savybių cirkonis ir silicio nitridas tinka tiek vožtuvų kamščiams, tiek vožtuvų lizdams. Panašiai aliuminio oksidas gali būti naudojamas tam tikruose pamušaluose ir narveliuose. Naudojant atitinkamą rutulį ant sėdynės žiedo galima pasiekti aukštą sandarinimo laipsnį. Vožtuvo šerdyje, įskaitant ritininį vožtuvą, įleidimo ir išleidimo angą arba vožtuvo korpuso įvorę, pagal taikymo reikalavimus galima naudoti bet kurią iš keturių pagrindinių keraminių medžiagų. Didelis medžiagos kietumas ir atsparumas korozijai pasirodė esąs naudingi gaminio eksploatacinėms savybėms ir tarnavimo laikui. Kaip pavyzdį paimkite Australijos boksito perdirbimo gamykloje naudojamą drugelio vožtuvą DN150. Didelis silicio dioksido kiekis terpėje sukelia didelį vožtuvo įvorių susidėvėjimą. Iš pradžių naudojamas įdėklas ir vožtuvo diskas buvo pagaminti iš 28% CrFe lydinio ir truko tik aštuonias–dešimt savaičių. Tačiau dėl vožtuvų, pagamintų iš Nilcra™ cirkonio oksido (2 pav.), eksploatavimo laikas pailgėjo iki 70 savaičių. Dėl savo tvirtumo ir stiprumo keramika puikiai tinka daugeliui vožtuvų. Tačiau būtent jų kietumas ir atsparumas korozijai padeda prailginti vožtuvo tarnavimo laiką. Tai savo ruožtu sumažina viso gyvavimo ciklo sąnaudas, nes sutrumpėja atsarginių dalių prastovos laikas, sumažinamas apyvartinis kapitalas ir atsargos, minimalus valdymas rankomis ir pagerinta sauga dėl mažesnio nuotėkio. Ilgą laiką keraminių medžiagų panaudojimas aukšto slėgio vožtuvuose buvo vienas iš pagrindinių rūpesčių, nes šie vožtuvai patiria dideles ašines arba sukimo apkrovas. Tačiau pagrindiniai šios srities žaidėjai kuria vožtuvų rutulio konstrukcijas, kurios pagerina sukimo momento patvarumą. Kitas svarbus apribojimas yra dydis. Didžiausios vožtuvo lizdo ir didžiausio vožtuvo rutulio (3 pav.), pagaminto iš magnezijos iš dalies stabilizuoto cirkonio oksido, dydis yra atitinkamai DN500 ir DN250. Tačiau dauguma dabartinių specialistų nori naudoti keramiką, kad gamintų dalis, kurių matmenys neviršija šių matmenų. Nors dabar buvo įrodyta, kad keraminės medžiagos yra tinkamas pasirinkimas, vis dar yra keletas paprastų nurodymų, kurių reikia laikytis norint maksimaliai padidinti jų veikimą. Keramines medžiagas pirmiausia reikėtų naudoti tik tuo atveju, jei reikia sumažinti išlaidas. Tiek viduje, tiek išorėje reikėtų vengti aštrių kampų ir susikaupti stresui. Projektavimo etape reikia atsižvelgti į bet kokį galimą šiluminio plėtimosi neatitikimą. Siekiant sumažinti lanko įtempimą, keramiką būtina laikyti išorėje, o ne viduje. Galiausiai, reikia atidžiai apsvarstyti geometrinių leistinų nuokrypių ir paviršiaus apdailos poreikį, nes šie leistini nuokrypiai gali žymiai padidinti nereikalingas išlaidas. Vadovaujantis šiomis gairėmis ir geriausios praktikos pavyzdžiais renkantis medžiagas ir derinant su tiekėjais nuo pat projekto pradžios, galima rasti idealų sprendimą kiekvienai sudėtingai paslaugai. Ši informacija buvo gauta, peržiūrėta ir pritaikyta iš „Morgan Advanced Materials“ pateiktos medžiagos. Morgan Advanced Materials-Technical Ceramics. (2019 m. lapkričio 28 d.). Pažangios keraminės medžiagos, tinkamos rimtiems aptarnavimo darbams. AZoM. Gauta iš https://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=12305 2021 m. gegužės 26 d. Morgan Advanced Materials-Technical Ceramics. „Pažangios keraminės medžiagos rimtiems aptarnavimo darbams“. AZoM. 2021 m. gegužės 26 d. Morgan Advanced Materials-Technical Ceramics. „Pažangios keraminės medžiagos rimtiems aptarnavimo darbams“. AZoM. https://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=12305. (Prieiga 2021 m. gegužės 26 d.). Morgan Advanced Materials-Technical Ceramics. 2019. Pažangios keraminės medžiagos, tinkamos rimtiems aptarnavimo darbams. AZoM, peržiūrėta 2021 m. gegužės 26 d., https://www.azom.com/article.aspx? ArticleID = 12305. AZoM kalbėjosi su docentais Arda Gozen, George'u ir Joan Berry iš Vašingtono valstijos universiteto. Arda priklauso kelių institucijų komandai, kurios tikslas yra sukurti inžinerinių audinių pastolius, imituojant žmogaus audinių savybes. Šiame interviu AZoM kalbėjosi su dr. Tim Nunney ir dr. Adam Bushell iš Thermo Fisher Scientific apie Nexsa G2 paviršiaus analizės sistemą. Šiame interviu AZoM ir Nanalysis taikomosios chemijos vadovas Juanas Araneda kalbėjo apie didėjantį BMR naudojimą ir naudingumą bei apie tai, kaip padėti analizuoti ličio nuosėdas. Leco GDS850 švytėjimo išlydžio spektrometras gali būti naudojamas įvairioms metalurginėms medžiagoms analizuoti. Taip pat pateikiamas kiekybinis medžiagos gylio profiliavimas. Jis turi 120–800 nm diapazoną ir yra universalus. Hardinge® T serijos tekinimo centrai ir SUPER-PRECISION® T serijos tekinimo centrai yra pripažinti itin tikslių ir kietų tekinimo įrenginių rinkos lyderiai. Mes naudojame slapukus, kad pagerintume jūsų patirtį. Toliau naršydami šioje svetainėje sutinkate su mūsų slapukų naudojimu. Daugiau informacijos.