Tidak ada definisi layanan formal. Definisi ini dapat dianggap merujuk pada tingginya biaya penggantian katup atau kondisi kerja yang mengurangi kapasitas pemrosesan.
Kebutuhan global untuk mengurangi biaya produksi proses guna meningkatkan profitabilitas semua sektor yang terlibat dalam kondisi layanan yang sulit. Sektor ini berkisar dari minyak dan gas, petrokimia hingga tenaga nuklir dan pembangkit listrik, pemrosesan mineral, dan pertambangan.
Para desainer dan teknisi berusaha mencapai tujuan ini dengan berbagai cara. Metode yang paling tepat adalah meningkatkan waktu aktif dan efisiensi dengan mengendalikan parameter proses secara efektif (seperti penghentian yang efektif dan kontrol aliran yang dioptimalkan).
Optimalisasi keselamatan juga memegang peranan penting, karena mengurangi jumlah penggantian dapat menghasilkan lingkungan produksi yang lebih aman. Selain itu, perusahaan berupaya mengurangi inventaris peralatan (termasuk pompa dan katup) dan pembuangan yang diperlukan. Pada saat yang sama, pemilik fasilitas mengharapkan perputaran aset yang besar. Oleh karena itu, peningkatan kapasitas pemrosesan akan menghasilkan lebih sedikit pipa dan peralatan (tetapi berdiameter lebih besar) serta lebih sedikit instrumen untuk aliran produk yang sama.
Hal ini menunjukkan bahwa, selain harus menggunakan komponen sistem individual yang lebih besar untuk diameter pipa yang lebih lebar, perlu juga menahan paparan jangka panjang terhadap lingkungan yang keras untuk mengurangi kebutuhan pemeliharaan dan penggantian selama servis.
Komponen termasuk katup dan bola katup harus kuat agar sesuai dengan aplikasi yang diinginkan, tetapi juga dapat memperpanjang masa pakainya. Akan tetapi, masalah utama pada sebagian besar aplikasi adalah komponen logam telah mencapai batas kinerjanya. Hal ini menunjukkan bahwa perancang dapat menemukan alternatif untuk bahan non-logam dalam aplikasi yang menuntut, terutama bahan keramik.
Parameter umum yang dibutuhkan untuk mengoperasikan komponen dalam kondisi yang keras meliputi ketahanan terhadap guncangan termal, ketahanan terhadap korosi, ketahanan terhadap kelelahan, kekerasan, kekuatan, dan ketangguhan.
Ketahanan merupakan parameter utama, karena komponen yang kurang tangguh dapat rusak parah. Ketahanan material keramik didefinisikan sebagai ketahanan terhadap perambatan retak. Dalam beberapa kasus, ketahanan dapat diukur menggunakan metode indentasi untuk memperoleh nilai yang tinggi secara artifisial. Penggunaan balok sayatan satu sisi dapat memberikan hasil pengukuran yang akurat.
Kekuatan berhubungan dengan ketangguhan, tetapi merujuk pada satu titik di mana material mengalami kerusakan parah saat tekanan diberikan. Hal ini umumnya disebut sebagai "modulus pecah" dan diperoleh dengan mengukur kekuatan tekuk tiga titik atau empat titik pada batang uji. Nilai uji tiga titik 1% lebih tinggi daripada nilai uji empat titik.
Meskipun banyak skala termasuk alat uji kekerasan Rockwell dan alat uji kekerasan Vickers dapat digunakan untuk mengukur kekerasan, skala mikrokekerasan Vickers sangat cocok untuk bahan keramik tingkat lanjut. Kekerasan berubah sebanding dengan ketahanan aus bahan tersebut.
Pada katup yang beroperasi secara siklikal, kelelahan merupakan masalah utama karena katup terus-menerus terbuka dan tertutup. Kelelahan merupakan ambang batas kekuatan. Di luar ambang batas ini, material cenderung gagal di bawah kekuatan tekuk normalnya.
Ketahanan terhadap korosi bergantung pada lingkungan pengoperasian dan media yang mengandung material tersebut. Selain "degradasi hidrotermal", banyak material keramik canggih yang lebih unggul daripada logam dalam bidang ini, dan material berbasis zirkonia tertentu akan mengalami "degradasi hidrotermal" setelah terkena uap bersuhu tinggi.
Geometri, koefisien ekspansi termal, konduktivitas termal, ketangguhan, dan kekuatan komponen dipengaruhi oleh guncangan termal. Area ini mendukung konduktivitas termal dan ketangguhan yang tinggi, sehingga komponen logam dapat berfungsi secara efektif. Namun, kemajuan dalam material keramik kini memberikan tingkat ketahanan guncangan termal yang dapat diterima.
Keramik canggih telah digunakan selama bertahun-tahun dan populer di kalangan teknisi keandalan, teknisi pabrik, dan perancang katup yang membutuhkan kinerja tinggi dan nilai tinggi. Sesuai dengan persyaratan aplikasi tertentu, keramik ini cocok untuk berbagai formulasi dalam berbagai industri. Namun, empat keramik canggih sangat penting dalam bidang perawatan katup yang ketat, termasuk silikon karbida (SiC), silikon nitrida (Si3N4), alumina, dan zirkonia. Bahan katup dan bola katup dipilih sesuai dengan persyaratan aplikasi tertentu.
Katup ini menggunakan dua bentuk utama zirkonia, yang memiliki koefisien ekspansi termal dan kekakuan yang sama dengan baja. Magnesium oksida zirkonia yang distabilkan sebagian (Mg-PSZ) memiliki ketahanan guncangan termal dan ketangguhan tertinggi, sedangkan yttria tetragonal zirkonia polikristalin (Y-TZP) lebih keras, tetapi rentan terhadap degradasi hidrotermal.
Silikon nitrida (Si3N4) memiliki formulasi yang berbeda. Silikon nitrida sinter tekanan gas (GPPSN) merupakan material yang paling umum digunakan untuk katup dan komponen katup. Selain ketangguhannya yang rata-rata, silikon nitrida juga memiliki kekerasan dan kekuatan yang tinggi, ketahanan terhadap guncangan termal yang sangat baik, dan stabilitas termal. Selain itu, dalam lingkungan uap bersuhu tinggi, Si3N4 dapat menggantikan zirkonia untuk mencegah degradasi hidrotermal.
Dengan anggaran yang lebih ketat, konsentrator dapat memilih SiC atau alumina. Kedua material tersebut memiliki kekerasan yang tinggi, tetapi tidak lebih keras dari zirconia atau silikon nitrida. Hal ini menunjukkan bahwa material tersebut sangat cocok untuk aplikasi komponen statis, seperti pelapis katup dan dudukan katup, daripada bola katup atau cakram yang mengalami tekanan lebih tinggi.
Dibandingkan dengan material logam yang digunakan dalam aplikasi katup yang menuntut (termasuk ferokrom (CrFe), karbida tungsten, Hastelloy, dan Stellite), material keramik canggih memiliki ketangguhan yang lebih rendah dan kekuatan yang serupa.
Aplikasi layanan yang menuntut melibatkan penggunaan katup putar, seperti katup kupu-kupu, trunnion, katup bola mengambang, dan pegas. Dalam aplikasi tersebut, Si3N4 dan zirkonia memiliki ketahanan terhadap guncangan termal, ketangguhan, dan kekuatan, serta dapat beradaptasi dengan lingkungan yang paling menuntut. Karena kekerasan dan ketahanan terhadap korosi material, masa pakai komponen beberapa kali lebih lama dari komponen logam. Manfaat lainnya termasuk karakteristik kinerja selama masa pakai katup, terutama di area tempat kemampuan pemutusan dan kontrol dipertahankan.
Hal ini ditunjukkan dalam kasus bola kynar/RTFE katup 65mm (2,6 inci) dan pelapis yang terpapar 98% asam sulfat ditambah ilmenit, ilmenit diubah menjadi pigmen titanium oksida. Sifat korosif media berarti bahwa masa pakai komponen ini dapat mencapai enam minggu. Namun, penggunaan trim katup bulat (zirkonia magnesium oksida yang distabilkan sebagian (Mg-PSZ)) yang diproduksi oleh Nilcra™ (Gambar 1) memiliki kekerasan dan ketahanan korosi yang sangat baik dan telah tersedia selama tiga tahun. Layanan terputus-putus, tanpa keausan yang terdeteksi.
Pada katup linier (termasuk katup sudut, katup gas, atau katup bola), karena karakteristik "dudukan keras" dari produk ini, zirkonia dan silikon nitrida cocok untuk sumbat katup dan dudukan katup. Demikian pula, alumina dapat digunakan pada lapisan dan sangkar tertentu. Melalui bola yang cocok pada cincin dudukan, tingkat penyegelan yang tinggi dapat dicapai.
Untuk inti katup, termasuk katup spul, saluran masuk dan keluar, atau bushing badan katup, salah satu dari empat bahan keramik utama dapat digunakan sesuai dengan persyaratan aplikasi. Kekerasan tinggi dan ketahanan korosi bahan tersebut telah 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 dalam medium menyebabkan tingkat keausan yang tinggi pada bushing katup. Liner dan cakram katup yang digunakan awalnya terbuat dari paduan CrFe 28% dan hanya bertahan selama delapan hingga sepuluh minggu. Namun, karena diperkenalkannya katup yang terbuat dari zirkonia Nilcra™ (Gambar 2), masa pakainya telah ditingkatkan menjadi 70 minggu.
Karena ketangguhan dan kekuatannya, keramik bekerja dengan baik di sebagian besar aplikasi katup. Namun, kekerasan dan ketahanannya terhadap korosi membantu memperpanjang umur katup. Pada gilirannya, ini mengurangi biaya seluruh siklus hidup dengan mengurangi waktu henti untuk suku cadang pengganti, mengurangi modal kerja dan inventaris, meminimalkan penanganan manual, dan meningkatkan keselamatan melalui berkurangnya kebocoran.
Selama ini, penerapan material keramik pada katup bertekanan tinggi telah menjadi salah satu perhatian utama, karena katup ini mengalami beban aksial atau torsi yang tinggi. Namun, pelaku utama di bidang ini tengah mengembangkan desain bola katup yang meningkatkan ketahanan torsi aktuasi.
Keterbatasan utama lainnya adalah ukuran. Ukuran dudukan katup terbesar dan bola katup terbesar (Gambar 3) yang diproduksi oleh zirkonia yang distabilkan sebagian dengan magnesia adalah DN500 dan DN250. Akan tetapi, sebagian besar penentu spesifikasi saat ini lebih suka menggunakan keramik untuk membuat komponen yang dimensinya tidak melebihi dimensi tersebut.
Meskipun material keramik kini telah terbukti menjadi pilihan yang tepat, masih ada beberapa panduan sederhana yang perlu diikuti untuk memaksimalkan kinerjanya. Material keramik sebaiknya digunakan terlebih dahulu hanya jika ada kebutuhan untuk mengurangi biaya. Baik di dalam maupun di luar ruangan, hindari sudut tajam dan konsentrasi tegangan.
Setiap potensi ketidaksesuaian ekspansi termal harus dipertimbangkan selama fase desain. Untuk mengurangi tekanan pada lingkaran, keramik harus tetap berada di luar daripada di dalam. Terakhir, kebutuhan akan toleransi geometri dan penyelesaian permukaan harus dipertimbangkan dengan saksama, karena toleransi ini dapat meningkatkan biaya yang tidak perlu secara signifikan.
Dengan mengikuti pedoman dan praktik terbaik ini dalam memilih material dan berkoordinasi dengan pemasok sejak awal proyek, solusi ideal dapat dicapai untuk setiap aplikasi layanan yang menuntut.
Informasi ini telah diperoleh, ditinjau dan diadaptasi dari materi yang disediakan oleh Morgan Advanced Materials.
Morgan Advanced Materials-Technical Ceramics. (28 November 2019). Material keramik canggih yang cocok untuk aplikasi layanan serius. AZoM. Diperoleh dari https://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=12305 pada 26 Mei 2021.
Morgan Advanced Materials-Technical Ceramics. “Material keramik canggih untuk aplikasi layanan serius”. AZoM. 26 Mei 2021.
Morgan Advanced Materials-Technical Ceramics. “Material keramik canggih untuk aplikasi layanan serius”. AZoM. https://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=12305. (Diakses pada 26 Mei 2021).
Morgan Advanced Materials-Technical Ceramics. 2019. Material keramik canggih yang cocok untuk aplikasi layanan serius. AZoM, dilihat pada 26 Mei 2021, https://www.azom.com/article.aspx? ArticleID = 12305.
AZoM berbincang dengan Associate Professor Arda Gozen, George, dan Joan Berry dari Washington State University. Arda merupakan bagian dari tim yang terdiri dari beberapa lembaga yang didedikasikan untuk menciptakan perancah jaringan rekayasa dengan meniru karakteristik jaringan manusia.
Dalam wawancara ini, AZoM berbicara dengan Dr. Tim Nunney dan Dr. Adam Bushell dari Thermo Fisher Scientific tentang sistem analisis permukaan Nexsa G2.
Dalam wawancara ini, AZoM dan Dr. Juan Araneda, kepala kimia terapan Nanalysis, berbicara tentang peningkatan penggunaan dan utilitas NMR dan cara membantu analisis endapan litium.
Spektrometer pelepasan pijar GDS850 dari Leco dapat digunakan untuk menganalisis berbagai material metalurgi. Alat ini juga menyediakan profil kedalaman kuantitatif material. Alat ini memiliki rentang 120-800 nm dan serbaguna.
Pusat pembubutan seri Hardinge® T dan pusat pembubutan seri SUPER-PRECISION® T diakui sebagai pemimpin pasar dalam aplikasi pembubutan keras dan presisi ultra.
Kami menggunakan cookie untuk meningkatkan pengalaman Anda. Dengan terus menjelajahi situs web ini, Anda setuju dengan penggunaan cookie oleh kami. Informasi selengkapnya.
Waktu posting: 26-Mei-2021
