Uzlaboti keramikas materiāli prasīgiem pakalpojumu lietojumiem

Mēs izmantojam sīkfailus, lai uzlabotu jūsu pieredzi. Turpinot pārlūkot šo vietni, jūs piekrītat sīkdatņu izmantošanai. Vairāk informācijas.
Nav oficiālas stingras apkalpošanas definīcijas. To var saprast kā darbības apstākļus, kad vārstu nomaiņas izmaksas ir augstas vai apstrādes jauda ir samazināta.
Pasaulē ir jāsamazina procesa ražošanas izmaksas, lai palielinātu visu sliktos apkalpošanas apstākļos iesaistīto nozaru rentabilitāti. Tie svārstās no naftas un gāzes un naftas ķīmijas produktiem līdz kodolenerģijai un elektroenerģijas ražošanai, minerālu pārstrādei un kalnrūpniecībai.
Dizaineri un inženieri cenšas sasniegt šo mērķi dažādos veidos. Vispiemērotākā metode ir palielināt darbības laiku un efektivitāti, efektīvi kontrolējot procesa parametrus (piemēram, efektīvu izslēgšanu un optimizētu plūsmas kontroli).
Svarīga loma ir arī drošības optimizācijai, jo nomaiņas samazināšana var radīt drošāku ražošanas vidi. Turklāt uzņēmums strādā pie tā, lai pēc iespējas samazinātu aprīkojuma krājumus, tostarp sūkņus un vārstus, un nepieciešamo utilizāciju. Tajā pašā laikā objektu īpašnieki sagaida milzīgas izmaiņas savos aktīvos. Rezultātā, palielinot apstrādes jaudu, ir mazāk cauruļu un aprīkojuma (bet lielāka diametra) un mazāk instrumentu vienai un tai pašai produktu plūsmai.
Tas norāda, ka papildus tam, ka lielākam caurules diametram ir jābūt lielākam, vienam sistēmas komponentam ir arī jāiztur ilgstoša iedarbība skarbā vidē, lai samazinātu vajadzību pēc ekspluatācijas apkopes un nomaiņas.
Komponentiem, tostarp vārstiem un vārstu lodītēm, jābūt izturīgiem, lai tie atbilstu vajadzīgajam lietojumam, taču tie var arī nodrošināt ilgāku kalpošanas laiku. Tomēr lielākajai daļai lietojumu galvenā problēma ir tā, ka metāla daļas ir sasniegušas savu veiktspējas robežu. Tas norāda, ka dizaineri var atrast alternatīvas nemetāliskiem materiāliem, īpaši keramikas materiāliem, prasīgiem pakalpojumu lietojumiem.
Tipiski parametri, kas nepieciešami komponentu darbībai smagos ekspluatācijas apstākļos, ir termiskā triecienizturība, izturība pret koroziju, izturība pret nogurumu, cietība, izturība un stingrība.
Izturība ir galvenais parametrs, jo komponenti, kas ir mazāk elastīgi, var katastrofāli sabojāt. Keramikas materiālu stingrība tiek definēta kā izturība pret plaisu izplatīšanos. Dažos gadījumos to var izmērīt, izmantojot ievilkšanas metodi, kā rezultātā tiek iegūtas mākslīgi augstas vērtības. Vienpusējas griezuma sijas izmantošana var nodrošināt precīzus mērījumus.
Stiprums ir saistīts ar stingrību, bet attiecas uz vienu punktu, kurā materiāls katastrofāli sabojājas, kad tiek pielietots spriegums. To parasti dēvē par “plīsuma moduli”, un to mēra, veicot trīspunktu vai četru punktu lieces stiprības mērījumu uz testa stieņa. Trīs punktu tests nodrošina vērtību, kas ir par 1% augstāka nekā četru punktu pārbaude.
Lai gan cietību var izmērīt ar dažādām skalām, tostarp Rockwell un Vickers, Vickers mikrocietības skala ir ļoti piemērota progresīviem keramikas materiāliem. Cietība ir tieši proporcionāla materiāla nodilumizturībai.
Vārstā, kas darbojas cikliskā veidā, nogurums ir galvenā problēma, ko izraisa nepārtraukta vārsta atvēršana un aizvēršana. Nogurums ir izturības slieksnis, kuru pārsniedzot, materiāls bieži sabojājas zem tā parastās lieces izturības.
Izturība pret koroziju ir atkarīga no darbības vides un materiālu saturošās vides. Šajā jomā daudziem uzlabotiem keramikas materiāliem ir priekšrocības salīdzinājumā ar metāliem, izņemot “hidrotermisko noārdīšanos”, kas rodas, kad daži materiāli uz cirkonija bāzes tiek pakļauti augstas temperatūras tvaika iedarbībai.
Termiskais trieciens ietekmē detaļas ģeometriju, termiskās izplešanās koeficientu, siltumvadītspēju, stingrību un stiprību. Šī ir vieta, kas nodrošina augstu siltumvadītspēju un izturību, tāpēc metāla daļas var darboties efektīvi. Tomēr keramisko materiālu sasniegumi tagad nodrošina pieņemamu termiskā trieciena pretestības līmeni.
Uzlabotā keramika ir izmantota daudzus gadus, un tā ir populāra starp uzticamības inženieriem, rūpnīcu inženieriem un vārstu projektētājiem, kuriem nepieciešama augsta veiktspēja un vērtība. Saskaņā ar īpašām pielietojuma prasībām ir dažādi individuālie preparāti, kas piemēroti dažādām nozarēm. Tomēr četrām uzlabotajām keramikām ir liela nozīme smagu apkopes vārstu jomā. Tie ietver silīcija karbīdu (SiC), silīcija nitrīdu (Si3N4), alumīnija oksīdu un cirkoniju. Vārsta un vārsta lodītes materiāli tiek izvēlēti atbilstoši konkrētajām pielietojuma prasībām.
Vārstos tiek izmantotas divas galvenās cirkonija formas, kurām abiem ir tāds pats termiskās izplešanās koeficients un stingrība kā tēraudam. Magnija oksīda daļēji stabilizētam cirkonija oksīdam (Mg-PSZ) ir visaugstākā termiskā triecienizturība un stingrība, savukārt itrija oksīda tetragonālais cirkonija polikristālisks (Y-TZP) ir cietāks un stiprāks, taču ir jutīgs pret hidrotermisku noārdīšanos.
Silīcija nitrīdam (Si3N4) ir dažādi formulējumi. Gāzes spiediena saķepinātais silīcija nitrīds (GPPSN) ir visbiežāk izmantotais materiāls vārstiem un vārstu sastāvdaļām. Papildus vidējai stingrībai tas nodrošina arī augstu cietību un izturību, lielisku termiskā trieciena izturību un termisko stabilitāti. Turklāt Si3N4 ir piemērots cirkonija oksīda aizstājējs augstas temperatūras tvaika vidē, lai novērstu hidrotermisko degradāciju.
Ja budžets ir ierobežots, speciālists var izvēlēties silīcija karbīdu vai alumīnija oksīdu. Abiem materiāliem ir augsta cietība, taču tie nav cietāki par cirkoniju vai silīcija nitrīdu. Tas parāda, ka materiāls ir ļoti piemērots statisku komponentu lietojumiem, piemēram, vārstu uzlikām un vārstu ligzdām, nevis vārstu lodēm vai diskiem, kas ir pakļauti lielākai slodzei.
Salīdzinot ar metāla materiāliem, ko izmanto skarbos apkopes vārstu lietojumos (tostarp ferohroms (CrFe), volframa karbīds, Hastelloy un Stellite), uzlabotajiem keramikas materiāliem ir zemāka stingrība un līdzīga izturība.
Smagos apkopes gadījumos tiek izmantoti rotējošie vārsti, piemēram, droseļvārsti, stieņi, peldošie lodveida vārsti un atsperu vārsti. Šādos lietojumos Si3N4 un cirkonija oksīdam ir termiskā triecienizturība, stingrība un izturība, lai pielāgotos visprasīgākajām vidēm. Pateicoties materiāla cietībai un izturībai pret koroziju, detaļu kalpošanas laiks tiek palielināts vairākas reizes nekā metāla detaļām. Citas priekšrocības ietver vārsta darbības raksturlielumus tā kalpošanas laikā, jo īpaši vietās, kur tas saglabā savu aizvēršanas jaudu un kontroli.
Tas tika pierādīts lietojumprogrammā, kurā 65 mm (2,6 collas) vārsta kynar/RTFE lode un starplika tika pakļauta 98% sērskābes un ilmenīta iedarbībai, kas tiek pārveidota par titāna oksīda pigmentu. Mediju kodīgais raksturs nozīmē, ka šīs sastāvdaļas var kalpot līdz sešām nedēļām. Tomēr, izmantojot Nilcra ražoto lodveida vārstu apdari!" (1. attēls), kas ir patentēts ar magnija oksīdu daļēji stabilizēts cirkonijs (Mg-PSZ), ir izcila cietība un izturība pret koroziju, un tas var nodrošināt trīs gadu nepārtrauktu apkalpošanu bez nosakāma. nolietojums.
Lineārajos vārstos, ieskaitot leņķvārstus, droseļvārstus vai globusveida vārstus, cirkonija oksīds un silīcija nitrīds ir piemēroti vārstu aizbāžņiem un vārstu ligzdām, pateicoties šo izstrādājumu “cietā sēdekļa” īpašībām. Līdzīgi alumīnija oksīdu var izmantot dažām blīvēm un sprostiem. Pieskaņojot vārsta ligzdas slīpēšanas lodītes, var panākt augstu blīvējuma pakāpi.
Vārsta apšuvumam, ieskaitot vārsta serdi, ieplūdes un izplūdes atveri vai vārsta korpusa oderējumu, var izmantot jebkuru no četriem galvenajiem keramikas materiāliem atbilstoši pielietojuma prasībām. Materiāla augstā cietība un izturība pret koroziju izrādījās labvēlīga produkta veiktspējas un kalpošanas laika ziņā.
Ņemiet par piemēru Austrālijas boksīta pārstrādes rūpnīcā izmantoto droseļvārstu DN150. Augstais silīcija dioksīda saturs vidē nodrošina augstu vārsta starplikas nodiluma līmeni. Sākotnēji izmantotās blīves un diski ir izgatavoti no 28% CrFe sakausējuma un var kalpot tikai astoņas līdz desmit nedēļas. Tomēr ar vārstiem, kas izgatavoti no Nilcra!" cirkonija (2. attēls), kalpošanas laiks ir palielinājies līdz 70 nedēļām.
Pateicoties tās stingrībai un stiprībai, keramika labi darbojas lielākajā daļā vārstu lietojumu. Tomēr tā ir to cietība un izturība pret koroziju, kas palīdz palielināt vārsta kalpošanas laiku. Tas savukārt samazina visa dzīves cikla izmaksas, samazinot rezerves daļu dīkstāves laiku, samazinot apgrozāmos līdzekļus un krājumus, minimālu apstrādi ar rokām un uzlabojot drošību, samazinot noplūdes.
Keramikas materiālu izmantošana augstspiediena vārstos ilgu laiku ir bijusi viena no galvenajām bažām, jo ​​šie vārsti ir pakļauti lielām aksiālām vai vērpes slodzēm. Tomēr galvenie spēlētāji šajā jomā tagad izstrādā vārstu lodīšu konstrukcijas, lai uzlabotu braukšanas griezes momenta izturību.
Otrs galvenais ierobežojums ir mērogs. Lielākā vārsta ligzdas un lielākās vārsta lodītes izmērs (3. attēls), ko ražo daļēji stabilizēts magnēzija cirkonijs, ir attiecīgi DN500 un DN250. Tomēr lielākā daļa speciālistu pašlaik dod priekšroku šāda izmēra keramikas sastāvdaļām.
Lai gan tagad ir pierādīts, ka keramikas materiāls ir piemērota izvēle, joprojām ir jāievēro daži vienkārši norādījumi, lai palielinātu tā veiktspēju. Keramikas materiāli vispirms jāizmanto tikai tad, ja izmaksas ir jāsamazina līdz minimumam. Jāizvairās no asiem stūriem un stresa koncentrācijas gan iekšpusē, gan ārpusē.
Jebkāda iespējamā termiskās izplešanās neatbilstība ir jāņem vērā projektēšanas posmā. Lai samazinātu loka spriegumu, keramika jātur ārpusē, nevis iekšpusē. Visbeidzot, rūpīgi jāapsver nepieciešamība pēc ģeometriskām pielaidēm un virsmas apdares, jo tas ievērojami palielinās nevajadzīgas izmaksas.
Ievērojot šīs vadlīnijas un labāko praksi materiālu atlasē un saskaņošanā ar piegādātājiem jau no projekta sākuma, ir iespējams sasniegt ideālu risinājumu katram skarbajam pakalpojuma pielietojumam.
Šī informācija ir iegūta no Morgan Advanced Materials nodrošinātajiem materiāliem, un tā ir pārskatīta un pielāgota.
Morgan Advanced Materials-Technical Ceramics. (2019, 28. novembris). Uzlaboti keramikas materiāli prasīgiem pakalpojumu lietojumiem. AZoM. Iegūts no https://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=12305 2021. gada 7. decembrī.
Morgan Advanced Materials-Technical Ceramics. “Progresīvi keramikas materiāli prasīgiem pakalpojumu lietojumiem”. AZoM. 2021. gada 7. decembris. .
Morgan Advanced Materials-Technical Ceramics. “Progresīvi keramikas materiāli prasīgiem pakalpojumu lietojumiem”. AZoM. https://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=12305. (Piekļuve 2021. gada 7. decembrī).
Morgan Advanced Materials-Technical Ceramics. 2019. gads. Uzlaboti keramikas materiāli prasīgiem pakalpojumu lietojumiem. AZoM, skatīts 2021. gada 7. decembrī, https://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=12305.
AZoM un profesors Guihua Yu no Teksasas Universitātes Ostinā apsprieda jauna veida hidrogēla loksnes, kas var ātri pārvērst piesārņoto ūdeni tīrā dzeramajā ūdenī. Šim jaunajam procesam var būt liela ietekme uz globālā ūdens trūkuma mazināšanu.
Šajā intervijā AZoM un Jurgen Schawe no METTLER TOLEDO runāja par ātrās skenēšanas mikroshēmas kalorimetriju un tās dažādajiem lietojumiem.
AZoM runāja ar profesoru Orenu Šermanu par viņa pētījumiem par jauna veida hidrogēlu, kas var sasniegt ārkārtēju saspiežamību augsta spiediena apstākļos.
StructureScan Mini XT ir ideāls rīks betona skenēšanai; ar to var precīzi un ātri noteikt metālisku un nemetālisku priekšmetu dziļumu un novietojumu betonā.
Miniflex XpC ir rentgenstaru difraktometrs (XRD), kas paredzēts kvalitātes kontrolei cementa rūpnīcās un citās darbībās, kurām nepieciešama tiešsaistes procesa kontrole (piemēram, medikamenti un baterijas).
Raman Building Block 1064 sastāv no šādām nepieciešamajām sastāvdaļām: spektrometrs, 1064 nm lāzers, paraugu ņemšanas zonde un citi papildu piederumi.