Bahan seramik termaju untuk aplikasi perkhidmatan yang keras

Tiada definisi perkhidmatan formal. Ia boleh dianggap merujuk kepada kos tinggi untuk menggantikan injap atau keadaan kerja yang mengurangkan kapasiti pemprosesan. Keperluan global untuk mengurangkan kos pengeluaran proses untuk meningkatkan keuntungan semua sektor yang terlibat dalam keadaan perkhidmatan yang teruk. Ini terdiri daripada minyak dan gas, petrokimia kepada kuasa nuklear dan penjanaan kuasa, pemprosesan mineral dan perlombongan. Pereka bentuk dan jurutera cuba mencapai matlamat ini dengan cara yang berbeza. Kaedah yang paling sesuai adalah untuk meningkatkan masa dan kecekapan dengan mengawal parameter proses secara berkesan (seperti penutupan berkesan dan kawalan aliran yang dioptimumkan). Pengoptimuman keselamatan juga memainkan peranan penting, kerana mengurangkan bilangan penggantian boleh membawa kepada persekitaran pengeluaran yang lebih selamat. Di samping itu, syarikat sedang berusaha untuk mengurangkan inventori peralatan (termasuk pam dan injap) dan pelupusan yang diperlukan. Pada masa yang sama, pemilik kemudahan mengharapkan perolehan yang besar daripada aset mereka. Oleh itu, kapasiti pemprosesan yang meningkat akan menghasilkan paip dan peralatan yang lebih sedikit (tetapi diameter lebih besar) dan instrumen yang lebih sedikit untuk aliran produk yang sama. Ini menunjukkan bahawa, di samping perlu menggunakan komponen sistem individu yang lebih besar untuk diameter paip yang lebih luas, ia juga perlu untuk menahan pendedahan yang berpanjangan kepada persekitaran yang keras untuk mengurangkan keperluan penyelenggaraan dan penggantian dalam perkhidmatan. Komponen termasuk injap dan bola injap perlu teguh untuk disesuaikan dengan aplikasi yang diingini, tetapi ia juga boleh memanjangkan hayatnya. Walau bagaimanapun, masalah utama dengan kebanyakan aplikasi ialah bahagian logam telah mencapai had prestasinya. Ini menunjukkan bahawa pereka boleh mencari alternatif kepada bahan bukan logam dalam aplikasi yang menuntut, terutamanya bahan seramik. Parameter biasa yang diperlukan untuk mengendalikan komponen dalam keadaan yang keras termasuk rintangan kejutan haba, rintangan kakisan, rintangan keletihan, kekerasan, kekuatan dan keliatan. Ketahanan adalah parameter utama, kerana komponen yang kurang berdaya tahan boleh gagal secara besar-besaran. Keliatan bahan seramik ditakrifkan sebagai rintangan kepada penyebaran retak. Dalam sesetengah kes, ia boleh diukur menggunakan kaedah lekukan untuk mendapatkan nilai buatan yang tinggi. Penggunaan rasuk hirisan satu sisi boleh memberikan hasil pengukuran yang tepat. Kekuatan berkaitan dengan keliatan, tetapi merujuk kepada satu titik di mana bahan rosak secara besar-besaran apabila tekanan dikenakan. Ia biasanya dirujuk sebagai "modulus pecah" dan diperoleh dengan mengukur kekuatan lentur tiga mata atau empat mata pada rod ujian. Nilai ujian tiga mata adalah 1% lebih tinggi daripada nilai ujian empat mata. Walaupun banyak skala termasuk penguji kekerasan Rockwell dan penguji kekerasan Vickers boleh digunakan untuk mengukur kekerasan, skala mikrokekerasan Vickers sangat sesuai untuk bahan seramik termaju. Kekerasan berubah mengikut perkadaran dengan rintangan haus bahan. Dalam injap yang beroperasi secara kitaran, keletihan adalah kebimbangan utama disebabkan oleh pembukaan dan penutupan berterusan injap. Keletihan adalah ambang kekuatan. Melepasi ambang ini, bahan cenderung gagal di bawah kekuatan lentur biasa. Rintangan kakisan bergantung pada persekitaran operasi dan medium yang mengandungi bahan. Sebagai tambahan kepada "degradasi hidroterma", banyak bahan seramik termaju adalah lebih baik daripada logam dalam bidang ini, dan bahan berasaskan zirkonia tertentu akan mengalami "degradasi hidroterma" selepas terdedah kepada wap suhu tinggi. Geometri, pekali pengembangan haba, kekonduksian terma, keliatan dan kekuatan komponen dipengaruhi oleh kejutan haba. Kawasan ini kondusif kepada kekonduksian terma yang tinggi dan keliatan, jadi komponen logam boleh berfungsi dengan berkesan. Walau bagaimanapun, kemajuan dalam bahan seramik kini memberikan tahap rintangan kejutan haba yang boleh diterima. Seramik termaju telah digunakan selama bertahun-tahun dan popular di kalangan jurutera kebolehpercayaan, jurutera loji dan pereka injap yang memerlukan prestasi tinggi dan nilai tinggi. Mengikut keperluan aplikasi khusus, ia sesuai untuk formulasi yang berbeza dalam pelbagai industri. Walau bagaimanapun, empat seramik termaju adalah sangat penting dalam bidang penyelenggaraan injap yang rapi, termasuk silikon karbida (SiC), silikon nitrida (Si3N4), alumina dan zirkonia. Bahan-bahan injap dan bola injap dipilih mengikut keperluan aplikasi tertentu. Injap menggunakan dua bentuk utama zirkonia, yang mempunyai pekali pengembangan terma dan kekakuan yang sama seperti keluli. Magnesium oksida separa stabil zirkonia (Mg-PSZ) mempunyai rintangan renjatan terma dan keliatan tertinggi, manakala yttria tetragonal zirconia polycrystalline (Y-TZP) lebih sukar, tetapi terdedah kepada degradasi hidroterma. Silikon nitrida (Si3N4) mempunyai formulasi yang berbeza. Gas pressure sintered silicon nitride (GPPSN) ialah bahan yang paling biasa digunakan untuk injap dan komponen injap. Sebagai tambahan kepada keliatan puratanya, ia juga mempunyai kekerasan dan kekuatan yang tinggi, rintangan kejutan haba yang sangat baik dan kestabilan terma. Di samping itu, dalam persekitaran wap suhu tinggi, Si3N4 boleh menggantikan zirkonia untuk mengelakkan degradasi hidroterma. Dengan bajet yang lebih ketat, penumpu boleh memilih daripada SiC atau alumina. Kedua-dua bahan mempunyai kekerasan yang tinggi, tetapi tidak lebih keras daripada zirkonia atau silikon nitrida. Ini menunjukkan bahawa bahan itu sangat sesuai untuk aplikasi komponen statik, seperti pelapik injap dan tempat duduk injap, berbanding bola injap atau cakera yang tertakluk kepada tekanan yang lebih tinggi. Berbanding dengan bahan logam yang digunakan dalam aplikasi injap yang menuntut (termasuk ferrochrome (CrFe), tungsten karbida, Hastelloy dan Stellite), bahan seramik termaju mempunyai keliatan yang lebih rendah dan kekuatan yang serupa. Aplikasi perkhidmatan yang menuntut melibatkan penggunaan injap berputar, seperti injap rama-rama, trunnion, injap bola terapung dan spring. Dalam aplikasi sedemikian, Si3N4 dan zirkonia mempunyai rintangan kejutan haba, keliatan dan kekuatan, dan boleh menyesuaikan diri dengan persekitaran yang paling mencabar. Oleh kerana kekerasan dan rintangan kakisan bahan, hayat perkhidmatan komponen adalah beberapa kali ganda daripada komponen logam. Faedah lain termasuk ciri prestasi sepanjang hayat injap, terutamanya di kawasan di mana keupayaan pemotongan dan kawalan dikekalkan. Ini ditunjukkan dalam kes bola kynar/RTFE injap 65mm (2.6 inci) dan pelapik terdedah kepada 98% asid sulfurik ditambah ilmenit, ilmenit ditukar kepada pigmen titanium oksida. Sifat menghakis media bermakna hayat komponen ini boleh selama enam minggu. Walau bagaimanapun, penggunaan trim injap sfera (magnesium oksida proprietari separa stabil zirkonia (Mg-PSZ)) yang dihasilkan oleh Nilcra™ (Rajah 1) mempunyai kekerasan dan rintangan kakisan yang sangat baik dan telah disediakan selama tiga tahun. Perkhidmatan sekejap-sekejap, tanpa sebarang haus dan lusuh yang dapat dikesan. Dalam injap linear (termasuk injap sudut, injap pendikit atau injap glob), disebabkan oleh ciri "kerusi keras" produk ini, zirkonia dan silikon nitrida sesuai untuk kedua-dua palam injap dan tempat duduk injap. Begitu juga, alumina boleh digunakan dalam lapisan dan sangkar tertentu. Melalui bola padanan pada cincin tempat duduk, tahap pengedap yang tinggi boleh dicapai. Untuk teras injap, termasuk injap kili, salur masuk dan alur keluar atau sesendal badan injap, mana-mana satu daripada empat bahan seramik utama boleh digunakan mengikut keperluan aplikasi. Kekerasan tinggi dan rintangan kakisan bahan telah terbukti bermanfaat dari segi prestasi produk dan hayat perkhidmatan. Ambil injap rama-rama DN150 yang digunakan di kilang penapisan bauksit Australia sebagai contoh. Kandungan silika yang tinggi dalam medium menyebabkan tahap haus yang tinggi pada sesendal injap. Cakera pelapik dan injap yang digunakan pada mulanya diperbuat daripada aloi CrFe 28% dan bertahan hanya lapan hingga sepuluh minggu. Walau bagaimanapun, disebabkan pengenalan injap yang diperbuat daripada zirkonia Nilcra™ (Rajah 2), hayat perkhidmatan telah meningkat kepada 70 minggu. Oleh kerana keliatan dan kekuatannya, seramik berfungsi dengan baik dalam kebanyakan aplikasi injap. Walau bagaimanapun, kekerasan dan rintangan kakisan mereka yang membantu memanjangkan hayat injap. Seterusnya, ini mengurangkan kos keseluruhan kitaran hayat dengan mengurangkan masa henti untuk alat ganti, mengurangkan modal kerja dan inventori, pengendalian manual yang minimum dan meningkatkan keselamatan melalui pengurangan kebocoran. Untuk masa yang lama, penggunaan bahan seramik dalam injap tekanan tinggi telah menjadi salah satu kebimbangan utama, kerana injap ini tertakluk kepada beban paksi atau kilasan yang tinggi. Walau bagaimanapun, pemain utama dalam bidang ini sedang membangunkan reka bentuk bola injap yang meningkatkan daya tahan tork penggerak. Batasan utama yang lain ialah saiz. Saiz tempat duduk injap terbesar dan bola injap terbesar (Rajah 3) yang dihasilkan oleh zirkonia terstabil separa magnesia ialah DN500 dan DN250, masing-masing. Walau bagaimanapun, kebanyakan penentu semasa lebih suka menggunakan seramik untuk membuat bahagian yang dimensinya tidak melebihi dimensi ini. Walaupun bahan seramik kini telah terbukti sebagai pilihan yang sesuai, masih terdapat beberapa garis panduan mudah yang perlu diikuti untuk memaksimumkan prestasinya. Bahan seramik hendaklah digunakan dahulu hanya jika terdapat keperluan untuk mengurangkan kos. Kedua-dua bahagian dalam dan luar harus mengelakkan sudut tajam dan kepekatan tekanan. Sebarang ketidakpadanan pengembangan terma yang berpotensi mesti dipertimbangkan semasa fasa reka bentuk. Untuk mengurangkan tekanan gelung, seramik perlu disimpan di luar dan bukannya di dalam. Akhir sekali, keperluan untuk toleransi geometri dan kemasan permukaan harus dipertimbangkan dengan teliti, kerana toleransi ini boleh meningkatkan kos yang tidak perlu dengan ketara. Dengan mengikuti garis panduan dan amalan terbaik dalam memilih bahan dan menyelaraskan dengan pembekal dari awal projek, penyelesaian ideal boleh dicapai untuk setiap permohonan perkhidmatan yang menuntut. Maklumat ini telah diperolehi, disemak dan disesuaikan daripada bahan yang disediakan oleh Morgan Advanced Materials. Bahan Termaju Morgan-Seramik Teknikal. (28 November 2019). Bahan seramik termaju sesuai untuk aplikasi perkhidmatan yang serius. AZoM. Diperoleh daripada https://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=12305 pada 26 Mei 2021. Morgan Advanced Materials-Technical Ceramics. "Bahan seramik termaju untuk aplikasi perkhidmatan yang serius". AZoM. 26 Mei 2021 . Bahan Termaju Morgan-Seramik Teknikal. "Bahan seramik termaju untuk aplikasi perkhidmatan yang serius". AZoM. https://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=12305. (Diakses pada 26 Mei 2021). Bahan Termaju Morgan-Seramik Teknikal. 2019. Bahan seramik termaju sesuai untuk aplikasi perkhidmatan yang serius. AZoM, dilihat pada 26 Mei 2021, https://www.azom.com/article.aspx? ArticleID = 12305. AZoM bercakap dengan Profesor Madya Arda Gozen, George dan Joan Berry dari Washington State University. Arda adalah sebahagian daripada pasukan berbilang institusi yang berdedikasi untuk mencipta perancah tisu kejuruteraan dengan meniru ciri-ciri tisu manusia. Dalam temu bual ini, AZoM berbincang dengan Dr. Tim Nunney dan Dr. Adam Bushell dari Thermo Fisher Scientific tentang sistem analisis permukaan Nexsa G2. Dalam temu bual ini, AZoM dan Dr. Juan Araneda, ketua kimia gunaan Nanalysis, bercakap tentang peningkatan penggunaan dan utiliti NMR dan bagaimana untuk membantu analisis deposit litium. Spektrometer nyahcas cahaya GDS850 Leco boleh digunakan untuk menganalisis pelbagai bahan metalurgi. Ia juga menyediakan profil kedalaman kuantitatif bahan. Ia mempunyai julat 120-800 nm dan serba boleh. Pusat pusingan siri Hardinge® T dan pusat pusingan siri SUPER-PRECISION® T adalah peneraju pasaran yang diiktiraf dalam aplikasi pusingan ultra ketepatan dan keras. Kami menggunakan kuki untuk meningkatkan pengalaman anda. Dengan meneruskan melayari laman web ini, anda bersetuju dengan penggunaan kuki kami. Maklumat lanjut.