Materiale qeramike të avancuara për aplikime të ashpra të shërbimit

Nuk ka asnjë përkufizim zyrtar të shërbimit. Mund të konsiderohet se i referohet kostos së lartë të zëvendësimit të valvulës ose kushteve të punës që zvogëlojnë kapacitetin e përpunimit. Nevoja globale për të reduktuar kostot e prodhimit të procesit në mënyrë që të përmirësohet rentabiliteti i të gjithë sektorëve të përfshirë në kushte të vështira shërbimi. Këto variojnë nga nafta dhe gazi, petrokimikatet tek energjia bërthamore dhe gjenerimi i energjisë, përpunimi i mineraleve dhe minierat. Projektuesit dhe inxhinierët po përpiqen ta arrijnë këtë qëllim në mënyra të ndryshme. Metoda më e përshtatshme është rritja e kohës dhe efikasitetit duke kontrolluar në mënyrë efektive parametrat e procesit (siç është mbyllja efektive dhe kontrolli i optimizuar i rrjedhës). Optimizimi i sigurisë luan gjithashtu një rol jetësor, sepse zvogëlimi i numrit të zëvendësimeve mund të çojë në një mjedis prodhimi më të sigurt. Përveç kësaj, kompania po punon për të reduktuar inventarin e pajisjeve (përfshirë pompat dhe valvulat) dhe asgjësimin e kërkuar. Në të njëjtën kohë, pronarët e objekteve presin qarkullim të madh nga asetet e tyre. Prandaj, rritja e kapacitetit të përpunimit do të rezultojë në më pak (por me diametër më të madh) tuba dhe pajisje dhe më pak instrumente për të njëjtin rrymë produkti. Kjo tregon se, përveç përdorimit të komponentëve individualë më të mëdhenj të sistemit për diametra më të gjerë tubash, është gjithashtu e nevojshme të durohet ekspozimi i zgjatur në mjedise të vështira për të reduktuar kërkesat e mirëmbajtjes dhe zëvendësimit gjatë shërbimit. Komponentët duke përfshirë valvulat dhe topat e valvulave duhet të jenë të qëndrueshme për t'iu përshtatur aplikimit të dëshiruar, por ato gjithashtu mund të zgjasin jetën e tyre. Megjithatë, problemi kryesor me shumicën e aplikacioneve është se pjesët metalike kanë arritur kufijtë e tyre të performancës. Kjo tregon se projektuesit mund të gjejnë alternativa ndaj materialeve jometalike në aplikime kërkuese, veçanërisht materialet qeramike. Parametrat tipikë të nevojshëm për funksionimin e komponentëve në kushte të vështira përfshijnë rezistencën ndaj goditjes termike, rezistencën ndaj korrozionit, rezistencën ndaj lodhjes, fortësinë, forcën dhe rezistencën. Rezistenca është një parametër kyç, sepse komponentët që janë më pak elastikë mund të dështojnë në mënyrë katastrofike. Rezistenca e materialeve qeramike përcaktohet si rezistenca ndaj përhapjes së plasaritjes. Në disa raste, mund të matet duke përdorur metodën e dhëmbëzimit për të marrë vlerë artificialisht të lartë. Përdorimi i një rreze me prerje të njëanshme mund të sigurojë rezultate të sakta të matjes. Forca lidhet me qëndrueshmërinë, por i referohet një pike të vetme ku një material dëmtohet në mënyrë katastrofike kur ushtrohet stres. Zakonisht quhet "moduli i këputjes" dhe merret duke matur forcën e përkuljes me tre ose katër pika në një shufër provë. Vlera e testit me tre pikë është 1% më e lartë se vlera e testit me katër pikë. Edhe pse shumë peshore duke përfshirë testuesin e fortësisë Rockwell dhe testuesin e fortësisë Vickers mund të përdoren për të matur fortësinë, shkalla e mikrofortësisë Vickers është shumë e përshtatshme për materialet e avancuara qeramike. Fortësia ndryshon në përpjesëtim me rezistencën ndaj konsumit të materialit. Në valvulat që funksionojnë në mënyrë ciklike, lodhja është shqetësimi kryesor për shkak të hapjes dhe mbylljes së vazhdueshme të valvulës. Lodhja është pragu i forcës. Përtej këtij pragu, materiali tenton të dështojë nën forcën e tij normale të përkuljes. Rezistenca ndaj korrozionit varet nga mjedisi i funksionimit dhe mediumi që përmban materialin. Përveç "degradimit hidrotermik", shumë materiale qeramike të avancuara janë superiore ndaj metaleve në këtë fushë dhe disa materiale me bazë zirkoni do t'i nënshtrohen "degradimit hidrotermik" pasi të ekspozohen ndaj avullit me temperaturë të lartë. Gjeometria, koeficienti i zgjerimit termik, përçueshmëria termike, qëndrueshmëria dhe forca e komponentëve ndikohen nga goditja termike. Kjo zonë është e favorshme për përçueshmëri dhe qëndrueshmëri të lartë termike, kështu që përbërësit metalikë mund të funksionojnë në mënyrë efektive. Megjithatë, përparimet në materialet qeramike tani ofrojnë nivele të pranueshme të rezistencës ndaj goditjes termike. Qeramikat e avancuara janë përdorur për shumë vite dhe janë të njohura në mesin e inxhinierëve të besueshmërisë, inxhinierëve të impianteve dhe projektuesve të valvulave që kërkojnë performancë të lartë dhe vlerë të lartë. Sipas kërkesave specifike të aplikimit, është i përshtatshëm për formulime të ndryshme në industri të ndryshme. Megjithatë, katër qeramika të avancuara kanë një rëndësi të madhe në fushën e mirëmbajtjes rigoroze të valvulave, duke përfshirë karbidin e silikonit (SiC), nitridin e silikonit (Si3N4), aluminin dhe zirkonin. Materialet e valvulës dhe topit të valvulës zgjidhen sipas kërkesave specifike të aplikimit. Valvula përdor dy forma kryesore të zirkonit, të cilat kanë të njëjtin koeficient të zgjerimit termik dhe ngurtësi si çeliku. Zirkoni i stabilizuar pjesërisht me oksid magnezi (Mg-PSZ) ka rezistencën dhe qëndrueshmërinë më të lartë ndaj goditjes termike, ndërsa polikristaline e zirkonisë tetragonale të yttria (Y-TZP) është më e fortë, por është e ndjeshme ndaj degradimit hidrotermik. Nitridi i silikonit (Si3N4) ka formulime të ndryshme. Nitridi i silikonit i sinteruar me presion të gazit (GPPSN) është materiali më i përdorur për valvulat dhe komponentët e valvulave. Përveç rezistencës së tij mesatare, ai gjithashtu ka fortësi dhe forcë të lartë, rezistencë të shkëlqyer ndaj goditjeve termike dhe stabilitet termik. Përveç kësaj, në mjedise me avull me temperaturë të lartë, Si3N4 mund të zëvendësojë zirkonin për të parandaluar degradimin hidrotermik. Me një buxhet më të rreptë, përqendruesi mund të zgjedhë nga SiC ose alumin. Të dy materialet kanë fortësi të lartë, por nuk janë më të forta se zirkonia ose nitridi i silikonit. Kjo tregon se materiali është shumë i përshtatshëm për aplikime të komponentëve statikë, të tillë si veshjet e valvulave dhe sediljet e valvulave, në vend të topave të valvulave ose disqeve që i nënshtrohen stresit më të madh. Krahasuar me materialet metalike të përdorura në aplikimet e kërkuara të valvulave (përfshirë ferrokromin (CrFe), karabit tungsteni, Hastelloy dhe Stellite), materialet e avancuara qeramike kanë rezistencë më të ulët dhe forcë të ngjashme. Aplikacionet kërkuese të shërbimit përfshijnë përdorimin e valvulave rrotulluese, të tilla si valvulat fluturuese, trungjet, valvulat e topit lundrues dhe sustat. Në aplikime të tilla, Si3N4 dhe zirkonia kanë rezistencë ndaj goditjes termike, rezistencë dhe forcë, dhe mund të përshtaten me mjediset më të kërkuara. Për shkak të ngurtësisë dhe rezistencës ndaj korrozionit të materialit, jeta e shërbimit të komponentit është disa herë më e madhe se ajo e komponentit metalik. Përfitime të tjera përfshijnë karakteristikat e performancës gjatë jetëgjatësisë së valvulës, veçanërisht në zonat ku ruhen aftësitë e ndërprerjes dhe kontrollit. Kjo u demonstrua në rastin e një topi valvul kynar/RTFE 65 mm (2,6 inç) dhe linja të ekspozuar ndaj acidit sulfurik 98% plus ilmenitit, ku ilmeniti shndërrohet në pigment oksid titani. Natyra gërryese e mediave do të thotë se jeta e këtyre komponentëve mund të jetë deri në gjashtë javë. Megjithatë, përdorimi i veshjes sferike të valvulave (një zirkon i poseduar me oksid magnezi i stabilizuar pjesërisht (Mg-PSZ)) i prodhuar nga Nilcra™ (Figura 1) ka fortësi të shkëlqyer dhe rezistencë ndaj korrozionit dhe është ofruar për tre vjet. Shërbim me ndërprerje, pa asnjë konsumim të dallueshëm. Në valvulat lineare (përfshirë valvulat këndore, valvulat e mbytjes ose valvulat e globit), për shkak të karakteristikave të "sediljes së fortë" të këtyre produkteve, zirkonia dhe nitridi i silikonit janë të përshtatshëm si për prizat e valvulave ashtu edhe për ndenjëset e valvulave. Në mënyrë të ngjashme, alumini mund të përdoret në shtresa dhe kafaze të caktuara. Nëpërmjet topit që përputhet në unazën e sediljes, mund të arrihet një shkallë e lartë vulosjeje. Për bërthamën e valvulës, duke përfshirë valvulën e bobinës, hyrjen dhe daljen ose mbështjellësin e trupit të valvulës, çdo një nga katër materialet kryesore qeramike mund të përdoret sipas kërkesave të aplikimit. Fortësia e lartë dhe rezistenca ndaj korrozionit të materialit janë provuar të jenë të dobishme për sa i përket performancës së produktit dhe jetëgjatësisë së shërbimit. Merrni si shembull valvulën flutur DN150 të përdorur në rafinerinë australiane të boksitit. Përmbajtja e lartë e silicës në medium shkakton nivele të larta konsumimi në tufat e valvulave. Astarja dhe disku i valvulës së përdorur fillimisht ishin bërë nga aliazh 28% CrFe dhe zgjatën vetëm tetë deri në dhjetë javë. Megjithatë, për shkak të prezantimit të valvulave të bëra nga zirkonia Nilcra™ (Figura 2), jetëgjatësia e shërbimit është rritur në 70 javë. Për shkak të qëndrueshmërisë dhe forcës së saj, qeramika funksionon mirë në shumicën e aplikacioneve të valvulave. Megjithatë, është ngurtësia e tyre dhe rezistenca ndaj korrozionit që ndihmojnë në zgjatjen e jetës së valvulës. Nga ana tjetër, kjo zvogëlon koston e të gjithë ciklit jetësor duke reduktuar kohën e ndërprerjes për pjesët e ndërrimit, reduktimin e kapitalit qarkullues dhe inventarit, trajtimin minimal manual dhe përmirësimin e sigurisë nëpërmjet reduktimit të rrjedhjeve. Për një kohë të gjatë, aplikimi i materialeve qeramike në valvulat me presion të lartë ka qenë një nga shqetësimet kryesore, sepse këto valvola i nënshtrohen ngarkesave të larta aksiale ose rrotulluese. Megjithatë, lojtarët kryesorë në këtë fushë po zhvillojnë modele të topave të valvulave që përmirësojnë mbijetesën e çift rrotullimit të aktivizimit. Kufizimi tjetër kryesor është madhësia. Madhësia e sediljes më të madhe të valvulës dhe topit më të madh të valvulës (Figura 3) të prodhuara nga zirkonia pjesërisht e stabilizuar me magnezi janë përkatësisht DN500 dhe DN250. Megjithatë, shumica e specifikuesve aktualë preferojnë të përdorin qeramikë për të bërë pjesë, dimensionet e të cilave nuk i kalojnë këto dimensione. Megjithëse materialet qeramike tani janë provuar të jenë një zgjedhje e përshtatshme, ka ende disa udhëzime të thjeshta që duhen ndjekur për të maksimizuar performancën e tyre. Materialet qeramike duhet të përdoren fillimisht vetëm nëse ka nevojë për të ulur kostot. Si brenda ashtu edhe jashtë duhet të shmangin qoshet e mprehta dhe përqendrimin e stresit. Çdo mospërputhje e mundshme e zgjerimit termik duhet të merret parasysh gjatë fazës së projektimit. Për të reduktuar stresin e rrethit, është e nevojshme që qeramika të mbahet jashtë dhe jo brenda. Së fundi, nevoja për toleranca gjeometrike dhe përfundimi i sipërfaqes duhet të merret parasysh me kujdes, pasi këto toleranca mund të rrisin ndjeshëm kostot e panevojshme. Duke ndjekur këto udhëzime dhe praktika më të mira në përzgjedhjen e materialeve dhe duke u koordinuar me furnitorët që nga fillimi i projektit, mund të arrihet një zgjidhje ideale për çdo aplikim shërbimi kërkues. Ky informacion është marrë, rishikuar dhe përshtatur nga materialet e ofruara nga Morgan Advanced Materials. Morgan Advanced Materials-Technical Qeramics. (28 nëntor 2019). Materiale qeramike të avancuara të përshtatshme për aplikime serioze shërbimi. AZoM. Marrë nga https://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=12305 më 26 maj 2021. Morgan Advanced Materials-Technical Ceramics. "Materiale qeramike të avancuara për aplikime serioze shërbimi". AZoM. 26 maj 2021. Morgan Advanced Materials-Technical Qeramics. "Materiale qeramike të avancuara për aplikime serioze të shërbimit". AZoM. https://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=12305. (Qasur më 26 maj 2021). Morgan Advanced Materials-Technical Qeramics. 2019. Materiale qeramike të avancuara të përshtatshme për aplikime serioze shërbimi. AZoM, parë më 26 maj 2021, https://www.azom.com/article.aspx? ArticleID = 12305. AZoM bisedoi me profesorët e asociuar Arda Gozen, George dhe Joan Berry nga Universiteti Shtetëror i Uashingtonit. Arda është pjesë e një ekipi institucionesh të shumta të dedikuara për krijimin e skelave të indeve të inxhinieruara duke imituar karakteristikat e indeve njerëzore. Në këtë intervistë, AZoM foli me Dr. Tim Nunney dhe Dr. Adam Bushell nga Thermo Fisher Scientific rreth sistemit të analizës së sipërfaqes Nexsa G2. Në këtë intervistë, AZoM dhe Dr. Juan Araneda, kreu i kimisë së aplikuar të Nanalysis, folën për përdorimin dhe dobinë në rritje të NMR dhe se si të ndihmohet analiza e depozitave të litiumit. Spektometri i shkarkimit të shkëlqimit të Leco-s GDS850 mund të përdoret për të analizuar materiale të ndryshme metalurgjike. Ai gjithashtu siguron një profilim të thellësisë sasiore të materialit. Ka një gamë prej 120-800 nm dhe është i gjithanshëm. Qendrat e tornimit të serisë Hardinge® T dhe qendrat e tornimit të serisë SUPER-PRECISION® T janë liderë të njohur të tregut në aplikimet e tornimeve me precizitet ultra të fortë dhe. Ne përdorim cookies për të përmirësuar përvojën tuaj. Duke vazhduar të shfletoni këtë faqe interneti, ju pranoni përdorimin tonë të cookies. Më shumë informacion.