Täiustatud keraamilised materjalid nõudlikeks teenindusrakendusteks

Kasutame teie kasutuskogemuse parandamiseks küpsiseid. Selle veebisaidi sirvimist jätkates nõustute küpsiste kasutamisega. Rohkem informatsiooni. Tõsise teenuse ametlikku määratlust ei ole. Seda võib mõista töötingimustena, kus klapi vahetuskulud on suured või töötlemisvõimsus väheneb. Ülemaailmne vajadus vähendada protsessi tootmiskulusid, et tõsta kõigi kehvades teenindustingimustes tegutsevate sektorite kasumlikkust. Need ulatuvad naftast ja gaasist ning naftakeemiatoodetest tuumaenergia ja elektritootmise, mineraalide töötlemise ja kaevandamiseni. Disainerid ja insenerid püüavad seda eesmärki saavutada erineval viisil. Kõige sobivam meetod on suurendada tööaega ja tõhusust, kontrollides tõhusalt protsessi parameetreid (nt tõhus seiskamine ja optimeeritud voolu juhtimine). Olulist rolli mängib ka ohutuse optimeerimine, sest asendamise vähendamine võib kaasa tuua ohutuma tootmiskeskkonna. Lisaks töötab ettevõte selle nimel, et minimeerida seadmete, sealhulgas pumpade ja ventiilide laoseisu ning vajalikku utiliseerimist. Samal ajal ootavad rajatiste omanikud oma varade suurt muutust. Tänu suurenenud töötlemisvõimsusele on sama tootevoo jaoks vähem torusid ja seadmeid (kuid suurema läbimõõduga) ning vähem instrumente. See näitab, et lisaks sellele, et süsteemi üks komponent peab laiema toru läbimõõdu jaoks olema suurem, peab see vastu pidama ka pikaajalisele kokkupuutele karmides keskkondades, et vähendada hoolduse ja väljavahetamise vajadust. Komponendid, sealhulgas ventiilid ja klapikuulid, peavad olema vastupidavad, et need sobiksid soovitud rakendusega, kuid võivad pakkuda ka pikemat kasutusiga. Enamiku rakenduste peamine probleem on aga see, et metallosad on jõudnud oma jõudluse piirini. See näitab, et disainerid võivad nõudlike teenindusrakenduste jaoks leida alternatiive mittemetallilistele materjalidele, eriti keraamilistele materjalidele. Tüüpilised parameetrid, mis on vajalikud komponentide kasutamiseks rasketes kasutustingimustes, hõlmavad termilise šoki vastupidavust, korrosioonikindlust, väsimuskindlust, kõvadust, tugevust ja sitkust. Vastupidavus on võtmeparameeter, sest vähem vastupidavad komponendid võivad katastroofiliselt ebaõnnestuda. Keraamiliste materjalide sitkus on defineeritud kui vastupidavus pragude levikule. Mõnel juhul saab seda mõõta taandemeetodi abil, mille tulemuseks on kunstlikult kõrged väärtused. Ühepoolse sisselõigete tala kasutamine võib anda täpsed mõõtmised. Tugevus on seotud sitkusega, kuid viitab ühele punktile, kus materjal puruneb katastroofiliselt pinge rakendamisel. Seda nimetatakse tavaliselt "rebenemismooduliks" ja seda mõõdetakse kolme- või neljapunktilise paindetugevuse mõõtmise teel katsevardal. Kolmepunktiline test annab väärtuse, mis on 1% kõrgem kui neljapunktiline test. Kuigi kõvadust saab mõõta mitmesuguste skaaladega, sealhulgas Rockwelli ja Vickersi skaaladega, on Vickersi mikrokõvadusskaala väga sobiv täiustatud keraamiliste materjalide jaoks. Kõvadus on otseselt võrdeline materjali kulumiskindlusega. Tsüklilisel meetodil töötavas ventiilis on ventiili pideva avanemise ja sulgemise tõttu suureks probleemiks väsimus. Väsimus on tugevuslävi, mille ületamisel läheb materjal sageli alla oma normaalse paindetugevuse. Korrosioonikindlus sõltub töökeskkonnast ja materjali sisaldavast keskkonnast. Selles valdkonnas on paljudel täiustatud keraamilistel materjalidel eelised metallide ees, välja arvatud "hüdrotermiline lagunemine", mis tekib siis, kui mõned tsirkooniumoksiidipõhised materjalid puutuvad kokku kõrge temperatuuriga auruga. Soojusšokk mõjutab detaili geomeetriat, soojuspaisumistegurit, soojusjuhtivust, sitkust ja tugevust. See on ala, mis soodustab kõrget soojusjuhtivust ja vastupidavust, nii et metallosad võivad tõhusalt töötada. Kuid keraamiliste materjalide edusammud tagavad nüüd vastuvõetava soojuslöögikindluse. Täiustatud keraamikat on kasutatud juba aastaid ning see on populaarne töökindluse inseneride, tehaseinseneride ja klapidisainerite seas, kes nõuavad kõrget jõudlust ja väärtust. Vastavalt konkreetsetele rakendusnõuetele on olemas erinevad individuaalsed koostised, mis sobivad paljudele tööstusharudele. Neli täiustatud keraamikat on aga raskete hooldusventiilide valdkonnas väga olulised. Nende hulka kuuluvad ränikarbiid (SiC), ränitriid (Si3N4), alumiiniumoksiid ja tsirkooniumoksiid. Klapi ja klapikuuli materjalid valitakse vastavalt konkreetsetele rakendusnõuetele. Ventiilides kasutatakse kahte peamist tsirkooniumoksiidi vormi, millel mõlemal on sama soojuspaisumistegur ja jäikus kui terasel. Magneesiumoksiidiga osaliselt stabiliseeritud tsirkooniumoksiidil (Mg-PSZ) on kõrgeim termilise šoki vastupidavus ja sitkus, samas kui ütriumtetragonaalne polükristalliline tsirkooniumoksiid (Y-TZP) on kõvem ja tugevam, kuid on vastuvõtlik hüdrotermilisele lagunemisele. Räninitriidil (Si3N4) on erinevad koostised. Gaasisurvega paagutatud räninitriid (GPPSN) on ventiilide ja klapikomponentide jaoks kõige sagedamini kasutatav materjal. Lisaks keskmisele sitkusele tagab see ka suure kõvaduse ja tugevuse, suurepärase termilise löögikindluse ja termilise stabiilsuse. Lisaks on kõrge temperatuuriga aurukeskkonnas Si3N4 sobiv tsirkooniumoksiidi asendaja, mis võib takistada hüdrotermilist lagunemist. Kui eelarve on kitsas, saab spetsialist valida ränikarbiidi või alumiiniumoksiidi. Mõlemal materjalil on kõrge kõvadus, kuid need ei ole sitkemad kui tsirkooniumoksiid või räninitriid. See näitab, et materjal sobib väga hästi staatiliste komponentide jaoks, nagu klapi vooderdised ja klapipesad, mitte suurema pinge all olevate klapikuulikeste või ketaste jaoks. Võrreldes karmides hooldusventiilide rakendustes kasutatavate metallmaterjalidega (sh ferrokroom (CrFe), volframkarbiid, Hastelloy ja Stellite), on täiustatud keraamilistel materjalidel väiksem sitkus ja sarnane tugevus. Tõsised hooldusrakendused hõlmavad pöördventiilide, nagu liblikventiilid, rõngad, ujuvad kuulventiilid ja vedruventiilid, kasutamist. Sellistes rakendustes on Si3N4 ja tsirkooniumoksiidil soojuslöögikindlus, sitkus ja tugevus, et kohaneda kõige nõudlikumate keskkondadega. Materjali kõvaduse ja korrosioonikindluse tõttu pikeneb osade kasutusiga mitu korda võrreldes metallosadega. Muud eelised hõlmavad ventiili tööomadusi selle eluea jooksul, eriti piirkondades, kus see säilitab oma sulgemisvõime ja kontrolli. Seda demonstreeritakse rakenduses, kus 65 mm (2,6 tolli) klapi kynar/RTFE kuul ja vooder on kokku puutunud 98% väävelhappe ja ilmeniidiga, mis muundatakse titaanoksiidi pigmendiks. Kandja söövitav iseloom tähendab, et nende komponentide eluiga võib olla kuni kuus nädalat. Siiski kasutatakse Nilcra™ kuulventiili viimistlust (joonis 1), mis on patenteeritud magneesiumoksiidiga osaliselt stabiliseeritud tsirkooniumoksiid (Mg-PSZ), millel on suurepärane kõvadus ja korrosioonikindlus ning see võib pakkuda kolm aastat katkematut teenindust ilma tuvastatavata. kulumine. Lineaarsetes ventiilides, sealhulgas nurkventiilides, drosselklappides või keraklappides, sobivad nende toodete "kõva tihendi" omaduste tõttu tsirkooniumoksiid ja räninitriid klapikorkide ja klapipesade jaoks. Sarnaselt võib alumiiniumoksiidi kasutada mõnede tihendite ja puuride jaoks. Klapipesa lihvimiskuulikeste sobitamisega on võimalik saavutada kõrge tihendusaste. Klapi vooderduse, sealhulgas klapi südamiku, sisse- ja väljalaskeava või ventiili korpuse vooderduse jaoks võib vastavalt rakendusnõuetele kasutada üht neljast peamisest keraamilisest materjalist. Materjali kõrge kõvadus ja korrosioonikindlus osutus toote toimivuse ja kasutusea seisukohalt kasulikuks. Võtke näiteks Austraalia boksiidi rafineerimistehases kasutatav liblikklapp DN150. Kõrge ränidioksiidi sisaldus söötmes tagab ventiili vooderdise kõrge kulumise. Algselt kasutatud tihendid ja kettad olid valmistatud 28% CrFe sulamist ja kestsid vaid kaheksa kuni kümme nädalat. Nilcra™ tsirkooniumoksiidist valmistatud ventiilide puhul (joonis 2) on aga kasutusiga pikenenud 70 nädalani. Tänu oma sitkusele ja tugevusele töötab keraamika hästi enamikus klapirakendustes. Kuid just nende kõvadus ja korrosioonikindlus aitavad ventiili kasutusiga pikendada. See omakorda vähendab kogu elutsükli kulusid, vähendades varuosade seisakuid, vähendades käibekapitali ja laoseisu, minimaalset käsitsi teisaldamist ning parandades ohutust, vähendades lekkeid. Pikka aega on keraamiliste materjalide kasutamine kõrgsurveventiilides olnud üks peamisi probleeme, kuna need klapid on allutatud suurele aksiaal- või väändekoormusele. Selle valdkonna peamised tegijad arendavad nüüd aga klapikuuli konstruktsioone, et parandada pöördemomendi vastupidavust. Teine oluline piirang on ulatus. Magneesiumoksiidiga osaliselt stabiliseeritud tsirkooniumoksiidist toodetud suurima klapipesa ja suurima klapikuuli (joonis 3) suurus on vastavalt DN500 ja DN250. Enamik spetsifikaatoreid eelistab praegu aga keraamikat nendest suurustest väiksemate komponentide jaoks. Kuigi keraamilised materjalid on nüüdseks osutunud sobivaks valikuks, tuleb nende toimivuse maksimeerimiseks järgida mõningaid lihtsaid juhiseid. Keraamilisi materjale tuleks esmalt kasutada ainult siis, kui kulusid on vaja minimeerida. Vältida tuleks teravaid nurki ja pingekontsentratsiooni nii sees kui väljas. Projekteerimisetapis tuleb arvesse võtta võimalikku soojuspaisumise mittevastavust. Rõnga pinge vähendamiseks tuleb keraamikat hoida väljas, mitte sees. Lõpuks tuleks hoolikalt kaaluda geomeetriliste tolerantside ja pinnaviimistluse vajadust, kuna need suurendavad oluliselt tarbetuid kulusid. Järgides neid juhiseid ja parimaid tavasid materjalide valimisel ja tarnijatega kooskõlastamisel projekti algusest peale, on võimalik saavutada ideaalne lahendus iga karmi teenuserakenduse jaoks. See teave pärineb ettevõtte Morgan Advanced Materials materjalidest ning on üle vaadatud ja kohandatud. Morgani täiustatud materjalid-tehniline keraamika. (2019, 28. november). Täiustatud keraamilised materjalid nõudlikeks teenindusrakendusteks. AZoM. Välja otsitud saidilt https://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=12305 7. juulil 2021. Morgan Advanced Materials-Technical Ceramics. "Täiustatud keraamilised materjalid nõudlikeks teenindusrakendusteks". AZoM. 7. juuli 2021. Morgani täiustatud materjalid-tehniline keraamika. "Täiustatud keraamilised materjalid nõudlikeks teenindusrakendusteks". AZoM. https://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=12305. (Kasutatud 7. juulil 2021). Morgani täiustatud materjalid-tehniline keraamika. 2019. Täiustatud keraamilised materjalid nõudlikeks teenindusrakendusteks. AZoM, vaadatud 7. juulil 2021, https://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=12305. AZoM ja Camfili Ühendkuningriigi tegevdirektor David Moulton arutasid ettevõtte õhufiltreerimislahendusi ja seda, kuidas need saavad aidata luua ehitustööstuse inimestele turvalisemat töökeskkonda. Selles intervjuus rääkisid AZoM ja ELTRA tootejuht dr Alan Klotermeier suure proovi kaalude kiirest ja usaldusväärsest O/N/H analüüsist. Selles intervjuus arutasid AZoM ja Lake Shore Cryotronicsi vanemtootejuht Chuck Cimino oma M81 sünkroonimisallika mõõtmissüsteemi eeliseid. Zeus Bioweb™ on tehnoloogia, mille abil elektrokedratakse PTFE polümeerkiududeks, mille läbimõõt ulatub nanomeetritest mikromeetriteni. METTLER TOLEDO termoanalüüsi tarkvara STRe pakub uskumatut paindlikkust ja piiramatud hindamisvõimalused.