Kami menggunakan cookie untuk meningkatkan pengalaman Anda. Dengan terus menelusuri situs web ini, Anda menyetujui penggunaan cookie kami. Informasi lebih lanjut.
Tidak ada definisi resmi tentang pelayanan serius. Hal ini dapat dipahami sebagai kondisi pengoperasian dimana biaya penggantian katup tinggi atau kapasitas pemrosesan berkurang.
Terdapat kebutuhan global untuk mengurangi biaya proses produksi guna meningkatkan profitabilitas semua sektor yang terlibat dalam kondisi layanan yang buruk. Mulai dari minyak dan gas serta petrokimia hingga tenaga nuklir dan pembangkit listrik, pengolahan mineral dan pertambangan.
Desainer dan insinyur berusaha mencapai tujuan ini dengan cara yang berbeda. Metode yang paling tepat adalah meningkatkan waktu kerja dan efisiensi dengan mengontrol parameter proses secara efektif (seperti penghentian yang efektif dan kontrol aliran yang dioptimalkan).
Optimalisasi keselamatan juga memainkan peran penting, karena mengurangi penggantian dapat menghasilkan lingkungan produksi yang lebih aman. Selain itu, perusahaan berupaya meminimalkan inventaris peralatan, termasuk pompa dan katup, serta pembuangan yang diperlukan. Pada saat yang sama, pemilik fasilitas memperkirakan adanya perubahan besar dalam aset mereka. Akibatnya, peningkatan kapasitas pemrosesan menghasilkan lebih sedikit pipa dan peralatan (tetapi diameternya lebih besar) dan lebih sedikit instrumen untuk aliran produk yang sama.
Hal ini menunjukkan bahwa selain harus lebih besar untuk diameter pipa yang lebih lebar, satu komponen sistem juga harus tahan terhadap paparan lingkungan yang keras dalam waktu lama untuk mengurangi kebutuhan pemeliharaan dan penggantian dalam servis.
Komponen termasuk katup dan bola katup harus kuat agar sesuai dengan aplikasi yang diinginkan, namun juga dapat memberikan masa pakai yang lebih lama. Namun, masalah utama pada sebagian besar aplikasi adalah komponen logam telah mencapai batas kinerjanya. Hal ini menunjukkan bahwa desainer mungkin menemukan alternatif bahan non-logam, khususnya bahan keramik, untuk aplikasi layanan yang menuntut.
Parameter umum yang diperlukan untuk mengoperasikan komponen dalam kondisi servis yang parah meliputi ketahanan guncangan termal, ketahanan korosi, ketahanan lelah, kekerasan, kekuatan, dan ketangguhan.
Ketahanan merupakan parameter kunci, karena komponen yang kurang tangguh dapat mengalami kegagalan yang sangat besar. Ketangguhan bahan keramik diartikan sebagai ketahanan terhadap perambatan retak. Dalam beberapa kasus, ini dapat diukur menggunakan metode indentasi, sehingga menghasilkan nilai yang sangat tinggi. Penggunaan sinar sayatan satu sisi dapat memberikan pengukuran yang akurat.
Kekuatan berkaitan dengan ketangguhan, namun mengacu pada satu titik di mana suatu material mengalami kerusakan parah ketika diberikan tekanan. Hal ini biasa disebut sebagai “modulus pecah” dan diukur dengan melakukan pengukuran kekuatan lentur tiga titik atau empat titik pada batang uji. Tes tiga poin memberikan nilai 1% lebih tinggi dibandingkan tes empat poin.
Meskipun kekerasan dapat diukur dengan berbagai skala termasuk Rockwell dan Vickers, skala kekerasan mikro Vickers sangat cocok untuk material keramik tingkat lanjut. Kekerasan berbanding lurus dengan ketahanan aus material.
Pada katup yang beroperasi dengan metode siklik, kelelahan merupakan masalah utama akibat pembukaan dan penutupan katup secara terus menerus. Kelelahan merupakan ambang batas kekuatan, di luar batas tersebut material sering kali mengalami keruntuhan di bawah kekuatan lentur normalnya.
Ketahanan korosi tergantung pada lingkungan pengoperasian dan media yang mengandung material. Di bidang ini, banyak material keramik tingkat lanjut yang memiliki keunggulan dibandingkan logam, kecuali “degradasi hidrotermal”, yang terjadi ketika beberapa material berbasis zirkonia terkena uap bersuhu tinggi.
Geometri bagian, koefisien ekspansi termal, konduktivitas termal, ketangguhan dan kekuatan dipengaruhi oleh kejutan termal. Ini adalah area yang kondusif bagi konduktivitas dan ketangguhan termal yang tinggi, sehingga komponen logam dapat berfungsi secara efektif. Namun, kemajuan dalam bahan keramik kini memberikan tingkat ketahanan guncangan termal yang dapat diterima.
Keramik tingkat lanjut telah digunakan selama bertahun-tahun dan populer di kalangan insinyur keandalan, insinyur pabrik, dan perancang katup yang membutuhkan kinerja dan nilai tinggi. Menurut persyaratan aplikasi spesifik, terdapat formulasi individual berbeda yang cocok untuk berbagai industri. Namun, empat keramik canggih sangat penting dalam bidang katup servis yang parah. Bahan-bahan tersebut termasuk silikon karbida (SiC), silikon nitrida (Si3N4), alumina dan zirkonia. Bahan katup dan bola katup dipilih sesuai dengan persyaratan aplikasi spesifik.
Dua bentuk utama zirkonia digunakan dalam katup, keduanya memiliki koefisien muai panas dan kekakuan yang sama dengan baja. Zirkonia yang distabilkan sebagian magnesium oksida (Mg-PSZ) memiliki ketahanan dan ketangguhan guncangan termal tertinggi, sedangkan yttria tetragonal zirkonia polikristalin (Y-TZP) lebih keras dan kuat, tetapi rentan terhadap degradasi hidrotermal.
Silikon nitrida (Si3N4) memiliki formulasi yang berbeda-beda. Silikon nitrida sinter tekanan gas (GPPSN) adalah bahan yang paling umum digunakan untuk katup dan komponen katup. Selain ketangguhan rata-rata, ia juga memberikan kekerasan dan kekuatan tinggi, ketahanan guncangan termal yang sangat baik, dan stabilitas termal. Selain itu, di lingkungan uap bersuhu tinggi, Si3N4 merupakan pengganti zirkonia yang cocok, yang dapat mencegah degradasi hidrotermal.
Jika anggaran terbatas, penentu dapat memilih silikon karbida atau alumina. Kedua bahan tersebut memiliki kekerasan yang tinggi, namun tidak lebih keras dari zirkonia atau silikon nitrida. Hal ini menunjukkan bahwa material tersebut sangat cocok untuk aplikasi komponen statis, seperti pelapis katup dan dudukan katup, dibandingkan bola katup atau cakram yang mengalami tegangan lebih tinggi.
Dibandingkan dengan material logam yang digunakan dalam aplikasi katup servis yang keras (termasuk ferrochrome (CrFe), tungsten carbide, Hastelloy, dan Stellite), material keramik canggih memiliki ketangguhan yang lebih rendah dan kekuatan yang serupa.
Aplikasi servis yang berat melibatkan penggunaan katup putar, seperti katup kupu-kupu, trunnion, katup bola mengambang, dan katup pegas. Dalam aplikasi tersebut, Si3N4 dan zirkonia menunjukkan ketahanan terhadap guncangan termal, ketangguhan dan kekuatan untuk beradaptasi dengan lingkungan yang paling menuntut. Karena kekerasan dan ketahanan material terhadap korosi, masa pakai suku cadang meningkat beberapa kali lipat dibandingkan dengan suku cadang logam. Manfaat lainnya mencakup karakteristik kinerja katup selama masa pakainya, terutama di area di mana kapasitas penutupan dan kontrolnya tetap terjaga.
Hal ini ditunjukkan dalam aplikasi di mana bola dan liner katup kynar/RTFE berukuran 65 mm (2,6 in) terkena 98% asam sulfat dan ilmenit, yang diubah menjadi pigmen titanium oksida. Sifat media yang korosif membuat masa pakai komponen ini bisa mencapai enam minggu. Namun, penggunaan trim katup bola yang dibuat oleh Nilcra!" (Gambar 1), yang merupakan zirkonia magnesium oksida yang distabilkan sebagian (Mg-PSZ), memiliki kekerasan dan ketahanan korosi yang sangat baik, dan dapat memberikan Layanan tanpa gangguan selama tiga tahun tanpa gangguan apa pun. keausan yang dapat dideteksi.
Pada katup linier, termasuk katup sudut, katup throttle, atau katup globe, karena karakteristik “segel keras” dari produk ini, zirkonia dan silikon nitrida cocok untuk sumbat katup dan dudukan katup. Demikian pula, alumina dapat digunakan untuk beberapa gasket dan sangkar. Dengan mencocokkan bola gerinda pada dudukan katup, tingkat penyegelan yang tinggi dapat dicapai.
Untuk lapisan katup, termasuk inti katup, saluran masuk dan saluran keluar, atau lapisan badan katup, salah satu dari empat bahan keramik utama dapat digunakan sesuai dengan kebutuhan aplikasi. Kekerasan material yang tinggi dan ketahanan terhadap korosi terbukti bermanfaat dalam hal kinerja produk dan masa pakai.
Ambil contoh katup kupu-kupu DN150 yang digunakan di kilang bauksit Australia. Kandungan silika yang tinggi pada medium memberikan tingkat keausan yang tinggi pada lapisan katup. Gasket dan cakram yang awalnya digunakan terbuat dari paduan CrFe 28% dan hanya bertahan delapan hingga sepuluh minggu. Namun, dengan katup yang terbuat dari zirkonia Nilcra!" (Gambar 2), masa pakai meningkat hingga 70 minggu.
Karena ketangguhan dan kekuatannya, keramik bekerja dengan baik di sebagian besar aplikasi katup. Namun, kekerasan dan ketahanan terhadap korosilah yang membantu meningkatkan masa pakai katup. Hal ini pada gilirannya mengurangi biaya seluruh siklus hidup dengan mengurangi waktu henti untuk penggantian suku cadang, mengurangi modal kerja dan inventaris, meminimalkan penanganan manual, dan meningkatkan keselamatan dengan mengurangi kebocoran.
Sejak lama, penerapan material keramik pada katup bertekanan tinggi telah menjadi salah satu permasalahan utama, karena katup tersebut terkena beban aksial atau puntir yang tinggi. Namun, pemain utama di bidang ini kini mengembangkan desain bola katup untuk meningkatkan ketahanan torsi penggerak.
Keterbatasan utama lainnya adalah skala. Ukuran dudukan katup terbesar dan bola katup terbesar (Gambar 3) yang dihasilkan dari zirkonia yang distabilkan sebagian dengan magnesium oksida masing-masing adalah DN500 dan DN250. Namun, sebagian besar penentu saat ini lebih memilih keramik untuk komponen di bawah ukuran tersebut.
Meskipun bahan keramik kini terbukti menjadi pilihan yang tepat, beberapa pedoman sederhana perlu diikuti untuk memaksimalkan kinerjanya. Bahan keramik sebaiknya hanya digunakan pertama kali ketika biaya perlu ditekan seminimal mungkin. Sudut tajam dan konsentrasi tegangan harus dihindari baik di dalam maupun di luar.
Potensi ketidaksesuaian ekspansi termal harus dipertimbangkan selama tahap desain. Untuk mengurangi tekanan pada lingkaran, keramik harus disimpan di luar, bukan di dalam. Yang terakhir, kebutuhan akan toleransi geometrik dan finishing permukaan harus dipertimbangkan dengan hati-hati, karena hal ini akan meningkatkan biaya yang tidak diperlukan secara signifikan.
Dengan mengikuti pedoman dan praktik terbaik dalam memilih bahan dan berkoordinasi dengan pemasok sejak awal proyek, solusi ideal dapat dicapai untuk setiap penerapan layanan yang keras.
Informasi ini berasal dari materi yang disediakan oleh Morgan Advanced Materials dan telah ditinjau dan diadaptasi.
Keramik Teknis Bahan Canggih Morgan. (2019, 28 November). Bahan keramik canggih untuk aplikasi servis yang menuntut. AZoM. Diperoleh dari https://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=12305 pada 7 Juli 2021.
Keramik Teknis Bahan Canggih Morgan. “Bahan keramik canggih untuk aplikasi servis yang menuntut”. AZoM. 7 Juli 2021. .
Keramik Teknis Bahan Canggih Morgan. “Bahan keramik canggih untuk aplikasi servis yang menuntut”. AZoM. https://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=12305. (Diakses 7 Juli 2021).
Keramik Teknis Bahan Canggih Morgan. 2019. Bahan keramik canggih untuk aplikasi servis yang menuntut. AZoM, dilihat 7 Juli 2021, https://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=12305.
Direktur Pelaksana AZoM dan Camfil Inggris David Moulton membahas solusi penyaringan udara perusahaan dan bagaimana solusi tersebut dapat membantu menyediakan lingkungan kerja yang lebih aman bagi orang-orang di industri konstruksi.
Dalam wawancara ini, manajer produk AZoM dan ELTRA Dr. Alan Klostermeier berbicara tentang analisis O/N/H yang cepat dan andal pada bobot sampel yang tinggi.
Dalam wawancara ini, AZoM dan Chuck Cimino, Manajer Produk Senior di Lake Shore Cryotronics, membahas manfaat sistem pengukuran sumber sinkronisasi M81 mereka.
Zeus Bioweb!" adalah teknologi yang memutar PTFE secara elektro menjadi serat polimer dengan diameter sangat kecil mulai dari nanometer hingga mikrometer.
Perangkat lunak analisis termal STARe dari METTLER TOLEDO memberikan fleksibilitas luar biasa dan kemungkinan evaluasi tak terbatas.
Waktu posting: 08-Jul-2021
