Materiali ceramichi avanzati per applicazioni di serviziu esigenti

Utilizemu i cookies per migliurà a vostra sperienza. Cuntinuendu à navigà in stu situ web, accettate u nostru usu di i cookies. Più infurmazione. Ùn ci hè micca una definizione ufficiale di serviziu seriu. Pò esse capitu cum'è e cundizioni di u funziunamentu induve u costu di rimpiazzamentu di a valvula hè altu o a capacità di trasfurmazioni hè ridutta. Ci hè una necessità glubale di riduce i costi di produzzione di prucessu per aumentà a prufittuità di tutti i settori implicati in cundizioni di serviziu poveri. Quessi varienu da l'oliu è u gasu è a petrochimica à l'energia nucleare è a generazione di energia, u processu minerale è a minera. I disinfettori è l'ingegneri cercanu di ottene stu scopu in modi diffirenti. U metudu più apprupriatu hè di aumentà u uptime è l'efficienza cuntrullendu in modu efficace i paràmetri di u prucessu (cum'è l'arrestu efficace è u cuntrollu di u flussu ottimizatu). L'ottimisazione di a sicurità ghjoca ancu un rolu vitale, perchè a riduzione di a sostituzione pò purtà à un ambiente di produzzione più sicuru. Inoltre, a cumpagnia travaglia per minimizzà l'inventariu di l'equipaggiu, cumprese pompe è valvole, è a dispusizione necessaria. À u listessu tempu, i pruprietarii di e facilità aspettanu un grande cambiamentu in i so assi. In u risultatu, l'aumentu di a capacità di trasfurmazioni si traduce in menu tubi è equipaghji (ma diametri più grande) è menu strumenti per u stessu flussu di produttu. Questu mostra chì, in più di avè da esse più grande per un diametru di tubu più largu, un solu cumpunente di u sistema hà ancu bisognu di sustene l'esposizione prolongata à l'ambienti duri per riduce a necessità di mantenimentu è rimpiazzamentu in serviziu. I cumpunenti cumpresi valvule è sfere di valvula deve esse robusti per adattà à l'applicazione desiderata, ma ponu ancu furnisce una vita di serviziu più longa. Tuttavia, un prublema maiò cù a maiò parte di l'applicazioni hè chì e parti metalliche anu righjuntu u limitu di a so prestazione. Questu indica chì i diseggiani ponu truvà alternative à i materiali non metallichi, in particulare i materiali ceramichi, per applicazioni di serviziu esigenti. I paràmetri tipici necessarii per uperà cumpunenti in cundizioni severi di serviziu includenu a resistenza di scossa termale, a resistenza à a corrosione, a resistenza à a fatigue, a durezza, a forza è a tenacità. A resilienza hè un paràmetru chjave, perchè i cumpunenti chì sò menu resistenti ponu fallu catastroficamente. A durezza di i materiali ceramichi hè definitu cum'è a resistenza à a propagazione di crack. In certi casi, pò esse misurata cù u metudu di indentazione, risultatu in valori artificialmente altu. L'usu di un fasciu di incisione unilaterale pò furnisce misure precise. A forza hè ligata à a durezza, ma si riferisce à u puntu unicu induve un materiale falla catastròficamente quandu u stress hè appiicatu. Hè comunmente chjamatu u "modulu di rupture" è hè misuratu da a misurazione di a forza di curvatura di trè o quattru punti nantu à una barra di prova. A prova di trè punti furnisce un valore chì hè 1% più altu ch'è a prova di quattru punti. Ancu se a durezza pò esse misurata cù una varietà di scale cumpresi Rockwell è Vickers, a scala di microdurezza Vickers hè assai adattata per i materiali ceramichi avanzati. A durezza hè direttamente proporzionale à a resistenza à l'usura di u materiale. In una valvula chì opera in un metudu ciclicu, a fatigue hè un prublema maiò per via di l'apertura è a chjusa cuntinua di a valvula. A fatigue hè u limitu di forza, oltre chì u materiale spessu falla sottu a so forza di curvatura normale. A resistenza à a corrosione dipende da l'ambiente di u funziunamentu è u mediu chì cuntene u materiale. In questu campu, assai materiali ceramichi avanzati anu vantaghji annantu à i metalli, eccettu per a "degradazione idrotermale", chì si trova quandu certi materiali basati in zirconia sò esposti à vapore à alta temperatura. A geometria di a parte, u coefficient di espansione termale, a conduttività termale, a tenacità è a forza sò affettati da u scossa termale. Questa hè una zona chì conduce à una alta conductività termale è a tenacità, perchè e parti metalliche ponu funzionà in modu efficace. Tuttavia, l'avanzamenti in i materiali ceramichi avà furnisce livelli accettabili di resistenza di scossa termale. A ceramica avanzata hè stata aduprata per parechji anni è hè populari trà l'ingegneri di affidabilità, l'ingegneri di e piante è i diseggiani di valvule chì necessitanu altu rendiment è valore. Sicondu i bisogni specifichi di l'applicazione, ci sò diverse formulazioni individuali adattate per una larga gamma di industrii. Tuttavia, quattru ceramichi avanzati sò di grande significatu in u campu di valvule di serviziu severi. Ci sò carbure di siliciu (SiC), nitruru di siliciu (Si3N4), alumina è zirconia. I materiali di a valvula è a sfera di a valvula sò scelti secondu e esigenze specifiche di l'applicazione. Dui formi principali di zirconia sò aduprati in valvule, i dui chì anu u listessu coefficient di espansione termale è rigidità cum'è l'acciaio. L'ossidu di magnesiu parzialmente stabilizatu zirconia (Mg-PSZ) hà a più alta resistenza di scossa termale è tenacità, mentri ittria tetragonal zirconia polycrystalline (Y-TZP) hè più dura è più forte, ma hè suscettibile à a degradazione idrotermale. Nitruru di siliciu (Si3N4) hà diverse formulazioni. U nitruru di siliciu sinterizzatu à pressione di gas (GPPSN) hè u materiale più cumunimenti utilizatu per valvule è cumpunenti di valvula. In più di a so durezza media, furnisce ancu una alta durezza è forza, una eccellente resistenza à u scossa termale è stabilità termale. Inoltre, in ambienti di vapore à alta temperatura, Si3N4 hè un sustitutu adattatu per zirconia, chì pò prevene a degradazione idrotermale. Quandu u budgetu hè strettu, u specifier pò sceglie carburu di siliciu o allumina. I dui materiali anu una durezza alta, ma ùn sò micca più duru di zirconia o nitruru di siliciu. Questu mostra chì u materiale hè assai adattatu per l'applicazioni di cumpunenti statichi, cum'è i rivestimenti di valve è i sedi di valvula, piuttostu cà sfere di valve o dischi chì sò sottumessi à un stress più altu. In cunfrontu cù i materiali metallici utilizati in l'applicazioni di valvola di serviziu duru (cumprese ferrochrome (CrFe), carburu di tungstenu, Hastelloy è Stellite), i materiali ceramichi avanzati anu una durezza più bassa è una forza simile. L'applicazioni di serviziu severi implicanu l'usu di valvole rotative, cum'è valvole a farfalla, perni, valvole a sfera flottante e valvole di primavera. In tali applicazioni, Si3N4 è zirconia mostranu resistenza di scossa termale, tenacità è forza per adattà à l'ambienti più esigenti. A causa di a durezza è a resistenza à a corrosione di u materiale, a vita di serviziu di e parti hè aumentata parechje volte cumparatu cù e parti metalliche. Altri benefici includenu e caratteristiche di rendiment di a valvula per a so vita, soprattuttu in i zoni induve mantene a so capacità di chiusura è u cuntrollu. Questu hè dimustratu in una applicazione induve una sfera kynar / RTFE di valvola di 65 mm (2.6 in) è un liner sò esposti à l'acidu sulfuricu 98% è l'ilmenite, chì hè cunvertitu in pigmentu d'ossidu di titaniu. A natura corrosiva di i media significa chì a vita di sti cumpunenti pò esse longu à sei simani. Tuttavia, l'usu di a valvola di sfera di Nilcra™ (Figura 1), chì hè una zirconia parzialmente stabilizzata in oxidu di magnesiu patentatu (Mg-PSZ), hà una durezza eccellente è una resistenza à a corrosione, è ponu furnisce trè anni di serviziu ininterrottu senza alcunu detectable. usu è strappa. In valvule lineari, cumpresi valvule d'angolo, valve di throttle o valve di globu, per via di e caratteristiche di "sigillatura dura" di questi prudutti, zirconia è nitruru di siliciu sò adattati per tappi di valve è sedi di valvula. In listessu modu, l'alumina pò esse aduprata per certi gaskets è cage. Per currispondenza di sfere di macinazione nantu à u sediu di a valvula, pò esse ottenutu un altu gradu di sigillatura. Per u rivestimentu di a valvula, cumpresu u core di a valvula, l'ingressu è l'outlet o u rivestimentu di u corpu di a valvula, qualsiasi di i quattru materiali ceramichi principali pò esse usatu secondu e esigenze di l'applicazione. L'alta durezza è a resistenza à a corrosione di u materiale si sò dimustrati per esse benefiziu in quantu à u rendiment di u produttu è a vita di serviziu. Pigliate a valvula a farfalla DN150 usata in a raffineria di bauxite australiana per esempiu. L'altu cuntenutu di silice in u mediu furnisce un altu livellu di usu nantu à u forru di a valvula. I gaskets è i dischi inizialmente utilizati eranu fatti di 28% alliage CrFe è durò solu ottu à deci settimane. In ogni casu, cù e valvuli fatti di Nilcra™ zirconia (Figura 2), a vita di serviziu hè aumentata à 70 settimane. A causa di a so durezza è forza, a ceramica funziona bè in a maiò parte di l'applicazioni di valvula. Tuttavia, hè a so durezza è a resistenza à a corrosione chì aiutanu à aumentà a vita di serviziu di a valvula. Questu, à u turnu, riduce u costu di u ciclu di vita tutale, riducendu i tempi di inattività per i pezzi di rimpianu, riducendu u capitale di travagliu è l'inventariu, una manipulazione manuale minima, è migliurà a sicurità riducendu a fuga. Per un bellu pezzu, l'applicazione di materiali ceramichi in valvule d'alta pressione hè stata unu di i prublemi principali, perchè sti valvule sò sottumessi à carichi assiali o torsionali elevati. Tuttavia, i principali attori in stu campu sò avà sviluppatu disinni di sfera di valvula per migliurà a sopravvivenza di u torque di guida. L'altra limitazione maiò hè a scala. A dimensione di a più grande sede di a valvula è a più grande bola di valvola (Figura 3) prodotta da zirconia parzialmente stabilizzata cù l'ossidu di magnesiu hè DN500 è DN250, rispettivamente. Tuttavia, a maiò parte di i specificatori attualmente preferanu a ceramica per i cumpunenti sottu à queste dimensioni. Ancu se i materiali ceramichi sò avà pruvati per esse una scelta adattata, alcune linee guida simplici deve esse seguitu per maximizà u so rendiment. I materiali ceramichi sò solu esse utilizati prima quandu i costi anu da esse minimizati. I cantoni sharp è a cuncentrazione di stress deve esse evitata sia in l'internu sia fora. Ogni eventuale discrepanza di espansione termica deve esse cunsiderata durante a fase di cuncepimentu. Per riduce u stress di u cercu, a ceramica deve esse guardata fora, micca in l'internu. Infine, a necessità di tolleranze geometriche è finitura di a superficia deve esse cunsiderata currettamente, postu chì questi aumentanu significativamente i costi inutili. Seguendu queste linee guida è e migliori pratiche per a selezzione di materiali è a coordinazione cù i fornitori da u principiu di u prugettu, una soluzione ideale pò esse ottenuta per ogni applicazione di serviziu duru. Questa infurmazione hè derivata da materiali furniti da Morgan Advanced Materials è hè stata rivista è adattata. Morgan Advanced Materials-Ceramica Tecnica. (2019, 28 nuvembre). Materiali ceramichi avanzati per applicazioni di serviziu esigenti. AZoM. Retrieved from https://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=12305 u 7 di lugliu 2021. Morgan Advanced Materials-Technical Ceramics. "Materiali ceramichi avanzati per applicazioni di serviziu esigenti". AZoM. 7 di lugliu di u 2021. . Morgan Advanced Materials-Ceramica Tecnica. "Materiali ceramichi avanzati per applicazioni di serviziu esigenti". AZoM. https://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=12305. (Accessed July 7, 2021). Morgan Advanced Materials-Ceramica Tecnica. 2019. Materiali ceramichi avanzati per applicazioni di serviziu esigenti. AZoM, vistu u 7 di lugliu 2021, https://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=12305. AZoM è u direttore generale di Camfil in u Regnu Unitu, David Moulton, anu discututu e soluzioni di filtrazione di l'aria di a cumpagnia è cumu ponu aiutà à furnisce un ambiente di travagliu più sicuru per e persone in l'industria di a custruzione. In questa entrevista, AZoM è ELTRA product manager Dr Alan Klostermeier hà parlatu di l'analisi O / N / H veloce è affidabile di pesi di mostra altu. In questa intervista, AZoM è Chuck Cimino, Senior Product Manager di Lake Shore Cryotronics, anu discututu i benefici di u so sistema di misurazione di fonte di sincronia M81. Zeus Bioweb™ hè una tecnulugia chì electrospun PTFE in fibre di polimeru cù diametri estremamente chjuchi chì varienu da nanometri à micrometri. U software di analisi termica STARe di METTLER TOLEDO furnisce una flessibilità incredibile è pussibulità di valutazione illimitate.