Напредни керамички материјали за груби сервисни апликации

Не постои формална дефиниција за услугата. Може да се смета дека се однесува на високата цена за замена на вентилот или работните услови кои го намалуваат капацитетот за обработка. Глобалната потреба да се намалат трошоците за процесно производство со цел да се подобри профитабилноста на сите сектори вклучени во сурови услови за услуга. Тие се движат од нафта и гас, петрохемикалии до нуклеарна енергија и производство на електрична енергија, преработка на минерали и рударство. Дизајнерите и инженерите се обидуваат да ја постигнат оваа цел на различни начини. Најсоодветниот метод е да се зголеми времето на работа и ефикасноста со ефективно контролирање на параметрите на процесот (како што се ефективно исклучување и оптимизирана контрола на протокот). Безбедносната оптимизација, исто така, игра витална улога, бидејќи намалувањето на бројот на замени може да доведе до побезбедна средина за производство. Покрај тоа, компанијата работи на намалување на залихите на опремата (вклучувајќи пумпи и вентили) и потребното отстранување. Во исто време, сопствениците на објекти очекуваат огромен промет од нивните средства. Затоа, зголемениот капацитет за обработка ќе резултира со помалку (но со поголем дијаметар) цевки и опрема и помалку инструменти за истиот проток на производи. Ова покажува дека, покрај тоа што треба да се користат поголеми индивидуални компоненти на системот за пошироки дијаметри на цевките, исто така е неопходно да се издржи продолжена изложеност на сурови средини за да се намалат барањата за одржување и замена при работа. Компонентите вклучувајќи вентили и топчиња за вентили треба да бидат робусни за да одговараат на саканата апликација, но тие исто така може да го продолжат својот животен век. Сепак, главниот проблем со повеќето апликации е тоа што металните делови ги достигнаа границите на нивните перформанси. Ова покажува дека дизајнерите може да најдат алтернативи за неметалните материјали во тешките апликации, особено керамичките материјали. Типични параметри потребни за работа на компонентите под тешки услови вклучуваат отпорност на термички шок, отпорност на корозија, отпорност на замор, цврстина, цврстина и цврстина. Отпорноста е клучен параметар, бидејќи компонентите кои се помалку еластични може катастрофално да пропаднат. Цврстината на керамичките материјали се дефинира како отпорност на ширење на пукнатините. Во некои случаи, може да се мери со помош на методот на вовлекување за да се добие вештачки висока вредност. Употребата на едностран засек зрак може да обезбеди точни резултати од мерењето. Јачината е поврзана со цврстината, но се однесува на една точка каде што материјалот е катастрофално оштетен кога се применува стрес. Најчесто се нарекува „модул на кинење“ и се добива со мерење на силата на свиткување од три или четири точки на тест прачка. Вредноста на тестот со три точки е за 1% повисока од вредноста на тестот со четири точки. Иако многу ваги, вклучително и Rockwell тестер за цврстина и Vickers тестер за цврстина, може да се користат за мерење на цврстината, Vickers-овата микротврдина е многу погодна за напредни керамички материјали. Тврдоста се менува пропорционално со отпорноста на абење на материјалот. Кај вентилите кои работат на цикличен начин, заморот е главната грижа поради континуираното отворање и затворање на вентилот. Заморот е прагот на силата. Надвор од овој праг, материјалот има тенденција да падне под неговата нормална цврстина на свиткување. Отпорноста на корозија зависи од работната средина и од медиумот што го содржи материјалот. Покрај „хидротермалната деградација“, многу напредни керамички материјали се супериорни во однос на металите во оваа област, а одредени материјали базирани на цирконија ќе претрпат „хидротермална деградација“ откако ќе бидат изложени на висока температура на пареа. Геометријата, коефициентот на термичка експанзија, топлинската спроводливост, цврстината и јачината на компонентите се под влијание на термички шок. Оваа област е погодна за висока топлинска спроводливост и цврстина, така што металните компоненти можат ефикасно да функционираат. Сепак, напредокот во керамичките материјали сега обезбедува прифатливи нивоа на отпорност на термички шок. Напредната керамика се користи многу години и е популарна меѓу инженерите за доверливост, инженерите на постројки и дизајнерите на вентили кои бараат високи перформанси и висока вредност. Според специфичните барања за примена, тој е погоден за различни формулации во различни индустрии. Сепак, четири напредни керамички производи се од големо значење во областа на ригорозно одржување на вентилите, вклучувајќи силициум карбид (SiC), силициум нитрид (Si3N4), алуминиум и цирконија. Материјалите на вентилот и топката на вентилот се избираат според специфичните барања за апликација. Вентилот користи две главни форми на цирконија, кои имаат ист коефициент на термичка експанзија и вкочанетост како челикот. Делумно стабилизираната цирконија со магнезиум оксид (Mg-PSZ) има најголема отпорност и цврстина на термички шок, додека поликристалната итриа тетрагонална цирконија (Y-TZP) е потврда, но е подложна на хидротермална деградација. Силициум нитрид (Si3N4) има различни формулации. Силикон нитрид синтеруван под притисок на гас (GPPSN) е најчесто користениот материјал за вентили и компоненти на вентилите. Покрај просечната цврстина, има и висока цврстина и цврстина, одлична отпорност на термички удар и термичка стабилност. Покрај тоа, во средини со пареа со висока температура, Si3N4 може да го замени цирконија за да спречи хидротермална деградација. Со построг буџет, концентраторот може да избира од SiC или Алумина. Двата материјали имаат висока цврстина, но не се поцврсти од цирконија или силициум нитрид. Ова покажува дека материјалот е многу погоден за примена на статички компоненти, како што се облоги на вентили и седишта на вентили, наместо за топчиња на вентили или дискови кои се предмет на поголем стрес. Во споредба со металните материјали што се користат во примената на вентилите (вклучувајќи ферохром (CrFe), волфрам карбид, Hastelloy и Stellite), напредните керамички материјали имаат помала цврстина и слична цврстина. Побарувачките сервисни апликации вклучуваат употреба на ротациони вентили, како што се вентили за пеперутка, шипки, пловечки топчести вентили и пружини. Во такви апликации, Si3N4 и цирконија имаат отпорност на термички шок, цврстина и цврстина и можат да се прилагодат на најсложените средини. Поради тврдоста и отпорноста на корозија на материјалот, работниот век на компонентата е неколку пати поголем од оној на металната компонента. Други придобивки вклучуваат карактеристики на изведба во текот на животниот век на вентилот, особено во областите каде што се одржуваат можностите за исклучување и контрола. Ова беше докажано во случај на 65mm (2,6 инчи) вентил кинар/RTFE топка и облога изложена на 98% сулфурна киселина плус илменит, при што илменитот се претвора во пигмент од титаниум оксид. Корозивната природа на медиумот значи дека животниот век на овие компоненти може да биде долг и до шест недели. Сепак, употребата на сферична облога на вентилот (комерцијална цирконија со делумно стабилизирана магнезиум оксид (Mg-PSZ)) произведена од Nilcra™ (слика 1) има одлична цврстина и отпорност на корозија и е обезбедена три години. Наизменична услуга, без никакво забележливо абење и кинење. Во линеарните вентили (вклучувајќи аголни вентили, вентили за гас или вентили со глобус), поради карактеристиките на „тврдото седиште“ на овие производи, цирконија и силициум нитрид се погодни и за приклучоци за вентили и за седишта на вентилите. Слично на тоа, алумина може да се користи во одредени облоги и кафези. Преку соодветната топка на прстенот на седиштето, може да се постигне висок степен на запечатување. За јадрото на вентилот, вклучувајќи го вентилот со макара, влезот и излезот или черупката на телото на вентилот, може да се користи кој било од четирите главни керамички материјали во согласност со барањата за апликација. Високата цврстина и отпорност на корозија на материјалот се покажаа како корисни во однос на перформансите на производот и работниот век. Земете го како пример вентилот за пеперутка DN150 што се користи во австралиската рафинерија за боксит. Високата содржина на силициум диоксид во медиумот предизвикува високи нивоа на абење на чаурите на вентилите. Поставата и вентилскиот диск што се користеа првично беа направени од легура од 28% CrFe и траеја само осум до десет недели. Сепак, поради воведувањето вентили изработени од Nilcra™ цирконија (Слика 2), работниот век е зголемен на 70 недели. Поради својата цврстина и цврстина, керамиката работи добро во повеќето апликации на вентили. Сепак, нивната цврстина и отпорност на корозија помагаат да се продолжи животниот век на вентилот. За возврат, ова ги намалува трошоците за целиот животен циклус со намалување на времето на застој за резервни делови, намален работен капитал и залихи, минимално рачно ракување и подобрена безбедност преку намалено истекување. Долго време, примената на керамички материјали во вентилите под висок притисок е една од главните грижи, бидејќи овие вентили се предмет на високи аксијални или торзиони оптоварувања. Сепак, главните играчи во оваа област развиваат дизајни на топчиња на вентили кои ја подобруваат опстанокот на вртежниот момент за активирање. Другото големо ограничување е големината. Големината на најголемото седиште на вентилот и најголемата топка на вентилот (Слика 3) произведени од делумно стабилизирана цирконија со магнезија се DN500 и DN250, соодветно. Сепак, повеќето сегашни спецификатори претпочитаат да користат керамика за да направат делови чии димензии не ги надминуваат овие димензии. Иако сега е докажано дека керамичките материјали се соодветен избор, сепак има некои едноставни упатства што треба да се следат за да се максимизираат нивните перформанси. Керамичките материјали треба да се користат прво само ако има потреба да се намалат трошоците. И внатре и надвор треба да избегнуваат остри агли и концентрација на стрес. Секое потенцијално несовпаѓање на термичката експанзија мора да се земе предвид во фазата на проектирање. За да се намали стресот на обрачот, потребно е керамиката да се чува надвор отколку внатре. Конечно, треба внимателно да се разгледа потребата од геометриски толеранции и завршна обработка на површината, бидејќи овие толеранции може значително да ги зголемат непотребните трошоци. Следејќи ги овие насоки и најдобри практики при изборот на материјали и координација со добавувачите од почетокот на проектот, може да се постигне идеално решение за секоја напорна апликација за услуги. Овие информации се добиени, прегледани и адаптирани од материјали обезбедени од Morgan Advanced Materials. Морган напредни материјали-техничка керамика. (28.11.2019). Напредни керамички материјали погодни за сериозни сервисни апликации. AZoM. Преземено од https://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=12305 на 26 мај 2021 година. Morgan Advanced Materials-Technical Ceramics. „Напредни керамички материјали за сериозни сервисни апликации“. AZoM. 26 мај 2021 година. Морган напредни материјали-техничка керамика. „Напредни керамички материјали за сериозни сервисни апликации“. AZoM. https://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=12305. (Пристапено на 26 мај 2021 година). Морган напредни материјали-техничка керамика. 2019. Напредни керамички материјали погодни за сериозни сервисни апликации. AZoM, видено на 26 мај 2021 година, https://www.azom.com/article.aspx? ArticleID = 12305. AZoM разговараше со вонредните професори Арда Гозен, Џорџ и Џоан Бери од Државниот универзитет во Вашингтон. Арда е дел од тимот од повеќе институции посветени на создавање скелиња од инженерски ткива преку имитација на карактеристиките на човечките ткива. Во ова интервју, AZoM разговараше со д-р Тим Нани и д-р Адам Бушел од Thermo Fisher Scientific за системот за анализа на површината на Nexsa G2. Во ова интервју, AZoM и д-р Хуан Аранеда, шеф на применета хемија на Nanalysis, зборуваа за зголемената употреба и корисноста на NMR и како да се помогне во анализата на депозитите на литиум. Спектрометарот за празнење на сјај GDS850 на Leco може да се користи за анализа на различни металуршки материјали. Обезбедува и квантитативно длабинско профилирање на материјалот. Има опсег од 120-800 nm и е разноврсна. Центрите за вртење од серијата Hardinge® T и центрите за вртење од серијата SUPER-PRECISION® T се признати лидери на пазарот во апликациите за ултра прецизност и тешко вртење. Ние користиме колачиња за да го подобриме вашето искуство. Продолжувајќи да ја прелистувате оваа веб-локација, се согласувате со нашата употреба на колачиња. Повеќе информации.