Напредни керамички материјали за тешке услове рада

Не постоји формална дефиниција услуге. Може се сматрати да се односи на високе трошкове замене вентила или на услове рада који смањују капацитет обраде. Глобална потреба за смањењем трошкова процеса производње како би се побољшала профитабилност свих сектора укључених у тешке услове рада. Они се крећу од нафте и гаса, петрохемије до нуклеарне енергије и производње електричне енергије, прераде минерала и рударства. Дизајнери и инжењери покушавају да остваре овај циљ на различите начине. Најприкладнији метод је да се повећа време непрекидног рада и ефикасност ефективном контролом параметара процеса (као што су ефективно гашење и оптимизована контрола протока). Безбедносна оптимизација такође игра виталну улогу, јер смањење броја замена може довести до безбеднијег производног окружења. Поред тога, компанија ради на смањењу инвентара опреме (укључујући пумпе и вентиле) и потребног одлагања. Истовремено, власници објеката очекују огроман промет од своје имовине. Због тога ће повећан капацитет обраде резултирати мањим бројем (али већим пречником) цеви и опреме и мање инструмената за исти ток производа. Ово показује да је, поред употребе већих појединачних компоненти система за веће пречнике цеви, такође неопходно издржати продужено излагање тешким окружењима како би се смањили захтеви за одржавањем и заменом током рада. Компоненте укључујући вентиле и кугле вентила морају бити робусне да одговарају жељеној примени, али такође могу продужити свој животни век. Међутим, главни проблем код већине апликација је тај што су метални делови достигли своје границе перформанси. Ово указује да дизајнери могу пронаћи алтернативе неметалним материјалима у захтевним применама, посебно керамичким материјалима. Типични параметри потребни за рад компоненти у тешким условима укључују отпорност на топлотни удар, отпорност на корозију, отпорност на замор, тврдоћу, чврстоћу и жилавост. Отпорност је кључни параметар, јер компоненте које су мање отпорне могу катастрофално да покваре. Жилавост керамичких материјала се дефинише као отпорност на ширење пукотина. У неким случајевима, може се измерити методом удубљења да би се добила вештачки висока вредност. Употреба греде са једностраним урезима може пружити тачне резултате мерења. Чврстоћа је повезана са жилавошћу, али се односи на једну тачку где је материјал катастрофално оштећен када се примени стрес. Обично се назива "модул руптуре" и добија се мерењем чврстоће савијања у три или четири тачке на испитној шипки. Вредност теста у три поена је за 1% већа од вредности теста у четири поена. Иако се многе ваге, укључујући Роцквелл тестер тврдоће и Вицкерс тестер тврдоће, могу користити за мјерење тврдоће, Вицкерсова скала микротврдоће је врло погодна за напредне керамичке материјале. Тврдоћа се мења пропорционално отпорности материјала на хабање. Код вентила који раде на цикличан начин, замор је главна брига због непрекидног отварања и затварања вентила. Умор је праг снаге. Изнад овог прага, материјал има тенденцију да пропадне испод своје нормалне чврстоће на савијање. Отпорност на корозију зависи од радног окружења и медијума који садржи материјал. Поред "хидротермалне деградације", многи напредни керамички материјали су супериорнији од метала у овој области, а одређени материјали на бази цирконија ће бити подвргнути "хидротермалној деградацији" након што су изложени пари високе температуре. На геометрију, коефицијент топлотног ширења, топлотну проводљивост, жилавост и чврстоћу компоненти утиче топлотни удар. Ова област је погодна за високу топлотну проводљивост и жилавост, тако да металне компоненте могу ефикасно да функционишу. Међутим, напредак у керамичким материјалима сада обезбеђује прихватљив ниво отпорности на топлотни удар. Напредна керамика се користи дуги низ година и популарна је међу инжењерима поузданости, инжењерима постројења и дизајнерима вентила који захтевају високе перформансе и високу вредност. Према специфичним захтевима примене, погодан је за различите формулације у различитим индустријама. Међутим, четири напредне керамике су од великог значаја у области ригорозног одржавања вентила, укључујући силицијум карбид (СиЦ), силицијум нитрид (Си3Н4), глиницу и цирконијум. Материјали вентила и кугле вентила се бирају у складу са специфичним захтевима примене. Вентил користи два главна облика цирконија, који имају исти коефицијент топлотног ширења и крутост као и челик. Магнезијум оксид делимично стабилизован цирконијум (Мг-ПСЗ) има највећу отпорност на топлотни удар и жилавост, док је итриј тетрагонални поликристални цирконијум (И-ТЗП) тврђи, али је подложан хидротермалној деградацији. Силицијум нитрид (Си3Н4) има различите формулације. Синтеровани силицијум нитрид под притиском гаса (ГППСН) је најчешће коришћени материјал за вентиле и компоненте вентила. Поред своје просечне жилавости, такође има високу тврдоћу и чврстоћу, одличну отпорност на топлотни удар и термичку стабилност. Поред тога, у окружењима паре високе температуре, Си3Н4 може да замени цирконијум да би спречио хидротермалну деградацију. Са строжим буџетом, концентратор може да бира између СиЦ или глинице. Оба материјала имају високу тврдоћу, али нису тврђи од цирконијума или силицијум нитрида. Ово показује да је материјал веома погодан за апликације статичких компоненти, као што су облоге вентила и седишта вентила, а не куглице вентила или дискови који су подложни већем напрезању. У поређењу са металним материјалима који се користе у захтевним апликацијама вентила (укључујући ферохром (ЦрФе), волфрам карбид, Хастеллои и Стеллите), напредни керамички материјали имају мању жилавост и сличну снагу. Захтевне сервисне апликације укључују употребу ротационих вентила, као што су лептир вентили, клинови, плутајући куглични вентили и опруге. У таквим применама, Си3Н4 и цирконијум имају отпорност на термички удар, жилавост и снагу и могу се прилагодити најзахтевнијим окружењима. Због тврдоће и отпорности материјала на корозију, век трајања компоненте је неколико пута већи од металне компоненте. Остале предности укључују карактеристике перформанси током животног века вентила, посебно у областима где се одржавају могућности прекида и контроле. Ово је показано у случају 65 мм (2,6 инча) вентила кинар/РТФЕ куглице и облоге изложене 98% сумпорне киселине плус илменита, при чему је илменит претворен у пигмент титанијум оксида. Корозивна природа медија значи да животни век ових компоненти може бити и до шест недеља. Међутим, употреба сферичне облоге вентила (заштићени цирконијум делимично стабилизован магнезијум оксидом (Мг-ПСЗ)) који производи Нилцра™ (Слика 1) има одличну тврдоћу и отпорност на корозију и обезбеђен је већ три године. Сервис са прекидима, без икаквог уочљивог хабања. У линеарним вентилима (укључујући угаоне вентиле, пригушне вентиле или глобусне вентиле), због карактеристика „тврдог седишта“ ових производа, цирконијум и силицијум нитрид су погодни и за чепове вентила и за седишта вентила. Слично, глиница се може користити у одређеним облогама и кавезима. Кроз одговарајућу куглицу на прстену седишта може се постићи висок степен заптивања. За језгро вентила, укључујући калем вентил, улаз и излаз или чахуру тела вентила, може се користити било који од четири главна керамичка материјала у складу са захтевима примене. Висока тврдоћа и отпорност на корозију материјала су се показале корисним у погледу перформанси производа и века трајања. Узмите лептир вентил ДН150 који се користи у аустралској рафинерији боксита као пример. Висок садржај силицијум диоксида у медијуму изазива висок ниво хабања чаура вентила. Облога и диск вентила који су првобитно коришћени били су направљени од 28% легуре ЦрФе и трајали су само осам до десет недеља. Међутим, због увођења вентила направљених од Нилцра™ цирконија (слика 2), век трајања је продужен на 70 недеља. Због своје жилавости и чврстоће, керамика добро функционише у већини апликација вентила. Међутим, њихова тврдоћа и отпорност на корозију помажу да се продужи животни век вентила. Заузврат, ово смањује трошкове целог животног циклуса смањујући време застоја за резервне делове, смањен обртни капитал и залихе, минимално ручно руковање и побољшану безбедност кроз смањено цурење. Примена керамичких материјала у вентилима високог притиска је дуго времена била једна од главних брига, јер су ови вентили подложни великим аксијалним или торзионим оптерећењима. Међутим, главни играчи у овој области развијају дизајн кугли вентила који побољшавају преживљавање момента активирања. Друго велико ограничење је величина. Величина највећег седишта вентила и највеће кугле вентила (слика 3) произведених од магнезијумом делимично стабилизованог цирконија су ДН500 и ДН250, респективно. Међутим, већина актуелних спецификација радије користи керамику за израду делова чије димензије не прелазе ове димензије. Иако је сада доказано да су керамички материјали прикладан избор, још увек постоје неке једноставне смернице које треба поштовати да би се максимизирао њихов учинак. Керамичке материјале треба прво користити само ако постоји потреба за смањењем трошкова. И унутра и споља треба избегавати оштре углове и концентрацију стреса. Свака потенцијална неусклађеност термичког ширења мора се узети у обзир током фазе пројектовања. Да би се смањио напрезање обруча, потребно је да се керамика држи споља, а не унутра. Коначно, потребно је пажљиво размотрити потребу за геометријским толеранцијама и завршном обрадом површине, јер ове толеранције могу значајно повећати непотребне трошкове. Пратећи ове смернице и најбоље праксе у одабиру материјала и координацији са добављачима од почетка пројекта, може се постићи идеално решење за сваку захтевну примену услуга. Ове информације су добијене, прегледане и прилагођене из материјала које је обезбедио Морган Адванцед Материалс. Морган напредни материјали-техничка керамика. (28. новембар 2019). Напредни керамички материјали погодни за озбиљне сервисне апликације. АЗоМ. Преузето са хттпс://ввв.азом.цом/артицле.аспк?АртицлеИД=12305 26. маја 2021. Морган Адванцед Материалс-Тецхницал Церамицс. „Напредни керамички материјали за озбиљне сервисне апликације“. АЗоМ. 26. маја 2021. Морган напредни материјали-техничка керамика. „Напредни керамички материјали за озбиљне сервисне апликације“. АЗоМ. хттпс://ввв.азом.цом/артицле.аспк?АртицлеИД=12305. (Приступљено 26. маја 2021.). Морган напредни материјали-техничка керамика. 2019. Напредни керамички материјали погодни за озбиљне сервисне апликације. АЗоМ, погледано 26. маја 2021, хттпс://ввв.азом.цом/артицле.аспк? Артикал ИД = 12305. АЗоМ је разговарао са ванредним професорима Ардом Гозен, Џорџом и Џоан Бери са Вашингтонског државног универзитета. Арда је део тима вишеструких институција посвећених стварању скела од пројектованих ткива имитацијом карактеристика људских ткива. У овом интервјуу, АЗоМ је разговарао са др Тимом Нуннеијем и др Адамом Бусхелл-ом из Тхермо Фисхер Сциентифиц-а о систему за површинску анализу Некса Г2. У овом интервјуу, АЗоМ и др Хуан Аранеда, шеф примењене хемије у Нанализи, говорили су о све већој употреби и корисности НМР-а и како помоћи у анализи наслага литијума. Лецо-ов ГДС850 спектрометар сјајног пражњења може се користити за анализу различитих металуршких материјала. Такође обезбеђује квантитативно профилисање дубине материјала. Има опсег од 120-800 нм и свестран је. Центри за стругање Хардинге® Т серије и центри за стругање СУПЕР-ПРЕЦИСИОН® Т серије су признати лидери на тржишту у ултра прецизним и тврдим апликацијама за стругање. Користимо колачиће да побољшамо ваше искуство. Ако наставите да претражујете ову веб страницу, слажете се са нашом употребом колачића. Више информација.