Күрделі қызметтік қолданбаларға арналған жетілдірілген керамикалық материалдар

Біз сіздің тәжірибеңізді жақсарту үшін cookie файлдарын пайдаланамыз. Осы веб-сайтты қарауды жалғастыра отырып, сіз cookie файлдарын пайдалануымызға келісесіз. Көбірек ақпарат. Күрделі қызметтің ресми анықтамасы жоқ. Оны клапанды ауыстыру құны жоғары немесе өңдеу қабілеті төмендейтін жұмыс жағдайлары деп түсінуге болады. Нашар қызмет көрсету жағдайларымен айналысатын барлық секторлардың табыстылығын арттыру үшін технологиялық өндіріс шығындарын азайтудың жаһандық қажеттілігі бар. Бұл мұнай-газ және мұнай-химиядан атомдық энергия мен электр энергиясын өндіруге, пайдалы қазбаларды өңдеу мен өндіруге дейін. Дизайнерлер мен инженерлер бұл мақсатқа әртүрлі жолдармен жетуге тырысады. Ең қолайлы әдіс - процесс параметрлерін тиімді басқару арқылы жұмыс уақыты мен тиімділікті арттыру (мысалы, тиімді өшіру және оңтайландырылған ағынды басқару). Қауіпсіздікті оңтайландыру да маңызды рөл атқарады, өйткені ауыстыруды азайту қауіпсіз өндіріс ортасына әкелуі мүмкін. Сонымен қатар, компания сорғылар мен клапандарды қоса алғанда, жабдықтың қорын және қажетті кәдеге жаратуды азайту бойынша жұмыс істейді. Сонымен қатар, нысан иелері өз активтерінің үлкен өзгерісін күтеді. Нәтижесінде өңдеу қуатының артуы құбырлар мен жабдықтың азаюына (бірақ диаметрі үлкенірек) және бірдей өнім ағынына арналған құралдардың аз болуына әкеледі. Бұл кеңірек құбыр диаметрі үшін үлкенірек болуымен қатар, бір жүйе құрамдас бөлігі қызмет барысында техникалық қызмет көрсету және ауыстыру қажеттілігін азайту үшін қатал ортаның ұзақ әсер етуіне төтеп беруі қажет екенін көрсетеді. Құрамдас бөліктер, соның ішінде клапандар мен клапан шарлары қажетті қолданбаға сай болуы үшін берік болуы керек, бірақ сонымен бірге ұзақ қызмет ету мерзімін қамтамасыз ете алады. Дегенмен, көптеген қолданбалардағы негізгі мәселе - металл бөлшектердің өнімділік шегіне жетуі. Бұл дизайнерлер талап етілетін қызметтік қолданбалар үшін металл емес материалдарға, әсіресе керамикалық материалдарға балама таба алатынын көрсетеді. Күрделі қызмет көрсету жағдайында құрамдастарды пайдалану үшін қажетті типтік параметрлерге термиялық соққыға төзімділік, коррозияға төзімділік, шаршауға төзімділік, қаттылық, беріктік және қаттылық жатады. Тұрақтылық негізгі параметр болып табылады, өйткені төзімділігі аз құрамдас бөліктер апатты түрде істен шығуы мүмкін. Керамикалық материалдардың қаттылығы жарықшақтардың таралуына төзімділік ретінде анықталады. Кейбір жағдайларда оны шегініс әдісі арқылы өлшеуге болады, нәтижесінде жасанды жоғары мәндер алынады. Бір жақты кесілген сәулені пайдалану дәл өлшемдерді қамтамасыз ете алады. Күш қаттылықпен байланысты, бірақ кернеу қолданылған кезде материал апатты түрде істен шығатын жалғыз нүктеге сілтеме жасайды. Ол әдетте «жарылу модулі» деп аталады және сынақ шыбықта үш нүктелік немесе төрт нүктелік иілу күшін өлшеу арқылы өлшенеді. Үш ұпайлық тест төрт ұпайлық сынақтан 1% жоғары мән береді. Қаттылықты әртүрлі таразылармен, соның ішінде Роквелл мен Виккерспен өлшеуге болатынына қарамастан, Викерс микроқаттылық шкаласы озық керамикалық материалдар үшін өте қолайлы. Қаттылық материалдың тозуға төзімділігіне тура пропорционал. Циклдік әдіспен жұмыс істейтін клапанда клапанның үздіксіз ашылуы мен жабылуына байланысты шаршау үлкен мәселе болып табылады. Шаршау - бұл беріктік шегі, одан жоғары материал әдетте қалыпты иілу беріктігінен төмен болады. Коррозияға төзімділік жұмыс ортасына және материалды қамтитын ортаға байланысты. Бұл салада кейбір цирконий негізіндегі материалдар жоғары температуралы буға ұшыраған кезде пайда болатын «гидротермиялық деградациядан» басқа көптеген жетілдірілген керамикалық материалдар металдарға қарағанда артықшылықтарға ие. Бөлшектердің геометриясына, жылу кеңею коэффициентіне, жылу өткізгіштікке, қаттылыққа және беріктікке термиялық соққы әсер етеді. Бұл жоғары жылу өткізгіштік пен қаттылыққа қолайлы аймақ, сондықтан металл бөлшектер тиімді жұмыс істей алады. Дегенмен, керамикалық материалдардағы жетістіктер қазір термиялық соққыға төзімділіктің қолайлы деңгейін қамтамасыз етеді. Жетілдірілген керамика көптеген жылдар бойы қолданылып келеді және жоғары өнімділік пен құндылықты қажет ететін сенімділік инженерлері, зауыт инженерлері және клапан дизайнерлері арасында танымал. Арнайы қолдану талаптарына сәйкес, өнеркәсіптің кең ауқымына сәйкес келетін әртүрлі жеке құрамдар бар. Дегенмен, төрт жетілдірілген керамика ауыр қызмет көрсету клапандары саласында үлкен маңызға ие. Оларға кремний карбиді (SiC), кремний нитриді (Si3N4), алюминий тотығы және цирконий жатады. Клапан мен клапан шарының материалдары қолданудың нақты талаптарына сәйкес таңдалады. Клапандарда цирконийдің екі негізгі түрі қолданылады, олардың екеуінде де болат сияқты бірдей термиялық кеңею және қаттылық коэффициенті бар. Магний оксиді ішінара тұрақтандырылған цирконий (Mg-PSZ) ең жоғары термиялық соққыға төзімділік пен қаттылыққа ие, ал иттрий тетрагональды цирконий поликристалды (Y-TZP) қаттырақ және күштірек, бірақ гидротермиялық деградацияға бейім. Кремний нитриді (Si3N4) әртүрлі құрамға ие. Газ қысымымен өңделген кремний нитриді (GPPSN) клапандар мен клапан компоненттері үшін ең жиі қолданылатын материал болып табылады. Орташа қаттылықтан басқа, ол жоғары қаттылық пен беріктікті, тамаша термиялық соққыға төзімділікті және термиялық тұрақтылықты қамтамасыз етеді. Сонымен қатар, жоғары температуралы бу орталарында Si3N4 цирконийдің қолайлы алмастырғышы болып табылады, ол гидротермиялық деградацияны болдырмайды. Бюджет тығыз болған кезде спецификатор кремний карбиді немесе алюминий тотығын таңдай алады. Екі материалдың қаттылығы жоғары, бірақ цирконийден немесе кремний нитридінен қатты емес. Бұл материалдың жоғары кернеуге ұшырайтын клапан шарларына немесе дискілерге қарағанда, клапан төсемдері мен клапан орындықтары сияқты статикалық құрамдас қолданбалар үшін өте қолайлы екенін көрсетеді. Қатты қызмет көрсететін клапан қолданбаларында қолданылатын металл материалдармен салыстырғанда (соның ішінде феррохром (CrFe), вольфрам карбиді, Хастеллой және стеллит) жетілдірілген керамикалық материалдар төмен беріктікке және ұқсас беріктікке ие. Күрделі қызмет көрсету қолданбалары көбелек клапандары, труниондар, қалқымалы шарикті клапандар және серіппелі клапандар сияқты айналмалы клапандарды пайдалануды қамтиды. Мұндай қолданбаларда Si3N4 және цирконий ең талап етілетін ортаға бейімделу үшін термиялық соққыға төзімділік, қаттылық және беріктік көрсетеді. Материалдың қаттылығы мен коррозияға төзімділігіне байланысты бөлшектердің қызмет ету мерзімі металл бөлшектермен салыстырғанда бірнеше есе артады. Басқа артықшылықтарға клапанның қызмет ету мерзімі ішінде, әсіресе оның жабылу мүмкіндігін және бақылауын сақтайтын жерлерде өнімділік сипаттамалары жатады. Бұл 65 мм (2,6 дюйм) клапанның кинар/RTFE шары мен төсемі 98% күкірт қышқылына және титан оксиді пигментіне айналатын ильменитке ұшырайтын қолданбада көрсетілген. Баспа құралдарының коррозиялық сипаты бұл компоненттердің қызмет ету мерзімі алты аптаға дейін созылуы мүмкін екенін білдіреді. Дегенмен, Nilcra™ (1-сурет) жасаған шарикті клапанның әрлеуін пайдалану, ол меншікті магний тотығы ішінара тұрақтандырылған цирконий (Mg-PSZ) болып табылады, тамаша қаттылық пен коррозияға төзімділікке ие және ешбір анықталмайтын үзіліссіз үш жылдық қызмет көрсетуді қамтамасыз ете алады. тозу. Сызықтық клапандарда, оның ішінде бұрыштық клапандарда, дроссельдік клапандарда немесе глобус клапандарында, осы өнімдердің «қатты тығыздағыш» сипаттамаларына байланысты цирконий және кремний нитриді клапан тығындары мен клапан орындықтары үшін жарамды. Сол сияқты, алюминий тотығын кейбір тығыздағыштар мен торлар үшін пайдалануға болады. Клапанның отырғышында тегістеу шарларын сәйкестендіру арқылы тығыздаудың жоғары дәрежесіне қол жеткізуге болады. Клапанның өзегі, кіріс және шығыс немесе клапан корпусының төсемін қоса алғанда, клапан төсемі үшін төрт негізгі керамикалық материалдардың кез келгенін қолдану талаптарына сәйкес пайдалануға болады. Материалдың жоғары қаттылығы мен коррозияға төзімділігі өнімнің өнімділігі мен қызмет ету мерзіміне қатысты пайдалы болды. Мысал ретінде австралиялық боксит өңдеу зауытында қолданылатын DN150 көбелек клапанын алайық. Ортадағы кремнеземнің жоғары мөлшері клапан төсемінің тозуының жоғары деңгейін қамтамасыз етеді. Бастапқыда пайдаланылған тығыздағыштар мен дискілер 28% CrFe қорытпасынан жасалған және сегізден он аптаға дейін ғана жұмыс істеді. Дегенмен, Nilcra™ циркониясынан жасалған клапандармен (2-сурет) қызмет ету мерзімі 70 аптаға дейін артты. Өзінің қаттылығы мен беріктігіне байланысты керамика клапандардың көпшілігінде жақсы жұмыс істейді. Дегенмен, клапанның қызмет ету мерзімін арттыруға көмектесетін олардың қаттылығы мен коррозияға төзімділігі. Бұл өз кезегінде қосалқы бөлшектердің тоқтап қалу уақытын қысқарту, айналым қаражатын және тауарлық-материалдық қорларды қысқарту, ең аз қолмен өңдеу және ағып кетуді азайту арқылы қауіпсіздікті арттыру арқылы бүкіл өмірлік циклдің құнын төмендетеді. Ұзақ уақыт бойы керамикалық материалдарды жоғары қысымды клапандарда қолдану негізгі мәселелердің бірі болды, өйткені бұл клапандар жоғары осьтік немесе бұралу жүктемелеріне ұшырайды. Дегенмен, осы саладағы негізгі ойыншылар қазір қозғалтқыш моментінің сақталуын жақсарту үшін клапан шарының конструкцияларын әзірлеуде. Басқа негізгі шектеу - бұл масштаб. Магний тотығы бар ішінара тұрақтандырылған циркониядан жасалған ең үлкен клапан орны мен ең үлкен клапан шарының өлшемі (3-сурет) сәйкесінше DN500 және DN250. Дегенмен, көптеген спецификаторлар қазіргі уақытта осы өлшемдерден төмен құрамдас бөліктер үшін керамикаға артықшылық береді. Керамикалық материалдар қазір қолайлы таңдау екені дәлелденгенімен, олардың өнімділігін арттыру үшін кейбір қарапайым нұсқауларды орындау қажет. Керамикалық материалдарды ең алдымен шығындарды барынша азайту қажет болғанда ғана пайдалану керек. Ішінде де, сыртында да өткір бұрыштар мен кернеулердің шоғырлануынан аулақ болу керек. Кез келген ықтимал термиялық кеңею сәйкессіздігі жобалау кезеңінде қарастырылуы керек. Құрсау кернеуін азайту үшін керамика ішінде емес, сыртында сақталуы керек. Ақырында, геометриялық төзімділік пен бетті өңдеу қажеттілігін мұқият қарастырған жөн, себебі бұл қажетсіз шығындарды айтарлықтай арттырады. Жобаның басынан бастап материалдарды таңдау және жеткізушілермен үйлестіру бойынша осы нұсқаулар мен үздік тәжірибелерді орындау арқылы әрбір қатал қызмет қолданбасы үшін тамаша шешімге қол жеткізуге болады. Бұл ақпарат Morgan Advanced Materials ұсынған материалдардан алынған және қаралған және бейімделген. Morgan Advanced Materials-Technical Ceramics. (2019 жыл, 28 қараша). Қызметтік қосымшаларды талап ететін жетілдірілген керамикалық материалдар. AZoM. https://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=12305 2021 жылдың 7 шілдесінде алынды. Morgan Advanced Materials-Technical Ceramics. «Қызметтік қосымшаларға арналған жетілдірілген керамикалық материалдар». AZoM. 7 шілде, 2021 жыл. . Morgan Advanced Materials-Technical Ceramics. «Қызметтік қосымшаларға арналған жетілдірілген керамикалық материалдар». AZoM. https://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=12305. (Қолданылуы 2021 жылдың 7 шілдесі). Morgan Advanced Materials-Technical Ceramics. 2019. Қызметтік қосымшаларды талап ететін жетілдірілген керамикалық материалдар. AZoM, 2021 жылдың 7 шілдесінде қаралды, https://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=12305. AZoM және Camfil компаниясының Ұлыбританиядағы басқарушы директоры Дэвид Мултон компанияның ауа сүзу шешімдерін және олардың құрылыс индустриясындағы адамдар үшін қауіпсіз жұмыс ортасын қамтамасыз етуге қалай көмектесетінін талқылады. Бұл сұхбатта AZoM және ELTRA өнім менеджері доктор Алан Клостермайер жоғары үлгі салмағының жылдам және сенімді O/N/H талдауы туралы айтты. Бұл сұхбатта AZoM және Chack Cimino, Lake Shore Cryotronics компаниясының аға өнім менеджері M81 синхрондау көзін өлшеу жүйесінің артықшылықтарын талқылады. Zeus Bioweb™ - бұл PTFE-ны нанометрден микрометрге дейінгі өте кішкентай диаметрі бар полимер талшықтарына электрмен иіретін технология. METTLER TOLEDO компаниясының STARe термиялық талдау бағдарламалық құралы керемет икемділік пен шексіз бағалау мүмкіндіктерін қамтамасыз етеді.