Pažangios keraminės medžiagos, reikalingos reikliems aptarnavimo darbams

Mes naudojame slapukus, kad pagerintume jūsų patirtį. Toliau naršydami šioje svetainėje sutinkate su mūsų slapukų naudojimu. Daugiau informacijos.
Nėra oficialaus griežto aptarnavimo apibrėžimo. Tai gali būti suprantama kaip eksploatavimo sąlygos, kai vožtuvo keitimo kaina yra didelė arba apdorojimo pajėgumas yra sumažintas.
Pasaulinis poreikis mažinti proceso gamybos sąnaudas, siekiant padidinti visų sektorių, susijusių su prastomis aptarnavimo sąlygomis, pelningumą. Tai svyruoja nuo naftos ir dujų bei naftos chemijos produktų iki branduolinės energijos ir elektros energijos gamybos, mineralų perdirbimo ir kasybos.
Dizaineriai ir inžinieriai šį tikslą bando pasiekti įvairiais būdais. Tinkamiausias būdas yra padidinti veikimo laiką ir efektyvumą efektyviai kontroliuojant proceso parametrus (pvz., efektyvų išjungimą ir optimizuotą srauto valdymą).
Saugos optimizavimas taip pat atlieka gyvybiškai svarbų vaidmenį, nes sumažinus pakeitimo skaičių galima sukurti saugesnę gamybos aplinką. Be to, įmonė stengiasi kuo labiau sumažinti įrangos, įskaitant siurblius ir vožtuvus, atsargas ir reikalingą utilizavimą. Tuo pačiu metu objektų savininkai tikisi didžiulio savo turto pokyčio. Dėl to, padidėjus apdorojimo pajėgumams, mažiau vamzdžių ir įrangos (bet didesnio skersmens) ir mažiau instrumentų tam pačiam produktų srautui.
Tai rodo, kad be didesnio vamzdžio skersmens, vienas sistemos komponentas taip pat turi atlaikyti ilgalaikį atšiaurių sąlygų poveikį, kad sumažėtų eksploatacinės priežiūros ir keitimo poreikis.
Komponentai, įskaitant vožtuvus ir vožtuvų rutulius, turi būti tvirti, kad atitiktų reikiamą paskirtį, tačiau taip pat gali tarnauti ilgiau. Tačiau pagrindinė daugelio programų problema yra ta, kad metalinės dalys pasiekė savo veikimo ribą. Tai rodo, kad dizaineriai gali rasti alternatyvų nemetalinėms medžiagoms, ypač keraminėms medžiagoms, reikalingoms reikliems paslaugų teikimams.
Tipiški parametrai, reikalingi komponentams eksploatuoti sunkiomis eksploatavimo sąlygomis, yra atsparumas šiluminiam smūgiui, atsparumas korozijai, atsparumas nuovargiui, kietumas, stiprumas ir kietumas.
Atsparumas yra pagrindinis parametras, nes mažiau atsparūs komponentai gali katastrofiškai sugesti. Keraminių medžiagų kietumas apibrėžiamas kaip atsparumas įtrūkimų plitimui. Kai kuriais atvejais jį galima išmatuoti naudojant įdubimo metodą, todėl gaunamos dirbtinai didelės vertės. Naudojant vienos pusės pjūvio spindulį galima atlikti tikslius matavimus.
Stiprumas yra susijęs su kietumu, bet reiškia vienintelį tašką, kuriame medžiaga katastrofiškai sugenda, kai veikiamas įtempis. Jis paprastai vadinamas „plyšimo moduliu“ ir matuojamas atliekant trijų ar keturių taškų lenkimo stiprumo matavimą ant bandomojo strypo. Trijų taškų testas suteikia vertę, kuri yra 1% didesnė nei keturių balų testas.
Nors kietumą galima išmatuoti įvairiomis skalėmis, įskaitant Rockwell ir Vickers, Vickers mikrokietumo skalė labai tinka pažangioms keraminėms medžiagoms. Kietumas yra tiesiogiai proporcingas medžiagos atsparumui dilimui.
Cikliniu būdu veikiančiame vožtuve nuovargis yra pagrindinė problema dėl nuolatinio vožtuvo atidarymo ir uždarymo. Nuovargis yra stiprumo slenkstis, kurį peržengus, medžiaga dažnai sugenda žemiau įprasto stiprumo lenkimo.
Atsparumas korozijai priklauso nuo darbo aplinkos ir terpės, kurioje yra medžiaga. Šioje srityje daugelis pažangių keraminių medžiagų turi pranašumų prieš metalus, išskyrus „hidroterminį skilimą“, kuris atsiranda, kai kai kurios cirkonio oksido medžiagos yra veikiamos aukštos temperatūros garų.
Dėl šiluminio smūgio turi įtakos detalės geometrija, šiluminio plėtimosi koeficientas, šilumos laidumas, kietumas ir stiprumas. Tai vieta, kurioje yra didelis šilumos laidumas ir atsparumas, todėl metalinės dalys gali veikti efektyviai. Tačiau keraminių medžiagų pažanga dabar užtikrina priimtiną atsparumo šiluminiam smūgiui lygį.
Pažangi keramika buvo naudojama daugelį metų ir yra populiari tarp patikimumo inžinierių, gamyklų inžinierių ir vožtuvų projektuotojų, kuriems reikalingas didelis našumas ir vertė. Atsižvelgiant į konkrečius taikymo reikalavimus, yra įvairių individualių formulių, tinkančių įvairioms pramonės šakoms. Tačiau keturios pažangios keramikos yra labai svarbios sunkių aptarnavimo vožtuvų srityje. Jie apima silicio karbidą (SiC), silicio nitridą (Si3N4), aliuminio oksidą ir cirkonį. Vožtuvo ir vožtuvo rutulio medžiagos parenkamos pagal konkrečius taikymo reikalavimus.
Vožtuvuose naudojamos dvi pagrindinės cirkonio oksido formos, kurių abiejų šiluminio plėtimosi ir standumo koeficientas yra toks pat kaip ir plieno. Magnio oksidu iš dalies stabilizuotas cirkonis (Mg-PSZ) pasižymi didžiausiu atsparumu šiluminiam smūgiui ir kietumui, o itrio oksido tetragoninis polikristalinis cirkonis (Y-TZP) yra kietesnis ir stipresnis, tačiau yra jautrus hidroterminiam skilimui.
Silicio nitridas (Si3N4) turi skirtingas formules. Dujų slėgio sukepintas silicio nitridas (GPPSN) yra dažniausiai naudojama vožtuvų ir vožtuvų komponentų medžiaga. Be vidutinio kietumo, jis taip pat turi didelį kietumą ir stiprumą, puikų atsparumą šiluminiam smūgiui ir terminį stabilumą. Be to, Si3N4 yra tinkamas cirkonio pakaitalas aukštos temperatūros garų aplinkoje, kad būtų išvengta hidroterminio skilimo.
Kai biudžetas yra mažas, specialistas gali pasirinkti silicio karbidą arba aliuminio oksidą. Abi medžiagos turi didelį kietumą, tačiau nėra kietesnės už cirkonį ar silicio nitridą. Tai rodo, kad medžiaga labai tinka statiniams komponentams, pvz., vožtuvų įdėklams ir vožtuvų lizdams, o ne vožtuvo rutuliams ar diskams, kurie patiria didesnį įtempimą.
Palyginti su metalinėmis medžiagomis, naudojamomis sunkiais aptarnavimo vožtuvuose (įskaitant ferochromą (CrFe), volframo karbidą, Hastelloy ir Stellite), pažangios keraminės medžiagos turi mažesnį kietumą ir panašų stiprumą.
Atliekant rimtus techninės priežiūros darbus, naudojami sukamieji vožtuvai, pvz., spyruokliniai vožtuvai, griebtuvai, plūduriuojantys rutuliniai vožtuvai ir spyruokliniai vožtuvai. Tokiose srityse Si3N4 ir cirkonis pasižymi atsparumu šiluminiam smūgiui, tvirtumui ir tvirtumui prisitaikyti prie pačių reikliausių aplinkos. Dėl medžiagos kietumo ir atsparumo korozijai dalių tarnavimo laikas pailgėja kelis kartus nei metalinių dalių. Kiti pranašumai apima vožtuvo veikimo charakteristikas per visą jo eksploatavimo laiką, ypač tose srityse, kuriose jis išlaiko savo uždarymo pajėgumą ir valdymą.
Tai buvo įrodyta naudojant 65 mm (2,6 colio) vožtuvo kynar/RTFE rutulį ir įdėklą, kuris buvo veikiamas 98% sieros rūgšties ir ilmenito, kuris paverčiamas titano oksido pigmentu. Dėl korozinio terpės pobūdžio šie komponentai gali tarnauti iki šešių savaičių. Tačiau naudojant Nilcra pagamintą rutulinio vožtuvo apdailą!" (1 pav.), kuris yra patentuotas magnio oksidu iš dalies stabilizuotas cirkonis (Mg-PSZ), pasižymi puikiu kietumu ir atsparumu korozijai ir gali užtikrinti nepertraukiamą trejų metų tarnavimą be jokių aptikimų. nusidėvėjimą.
Linijiniuose vožtuvuose, įskaitant kampinius vožtuvus, droselio vožtuvus ar rutulinius vožtuvus, cirkonis ir silicio nitridas tinka vožtuvų kamščiams ir vožtuvų lizdams dėl šių gaminių „kietos sėdynės“ savybių. Panašiai aliuminio oksidas gali būti naudojamas kai kurioms tarpinėms ir narveliams. Pritaikius šlifavimo rutulius ant vožtuvo lizdo, galima pasiekti aukštą sandarinimo laipsnį.
Vožtuvo pamušalui, įskaitant vožtuvo šerdį, įleidimo ir išleidimo angą arba vožtuvo korpuso pamušalą, pagal taikymo reikalavimus galima naudoti bet kurią iš keturių pagrindinių keraminių medžiagų. Didelis medžiagos kietumas ir atsparumas korozijai pasirodė esąs naudingi gaminio eksploatacinėms savybėms ir tarnavimo laikui.
Kaip pavyzdį paimkite Australijos boksito perdirbimo gamykloje naudojamą drugelio vožtuvą DN150. Didelis silicio dioksido kiekis terpėje užtikrina didelį vožtuvo įdėklo susidėvėjimą. Iš pradžių naudotos tarpinės ir diskai yra pagaminti iš 28 % CrFe lydinio ir gali tarnauti tik nuo aštuonių iki dešimties savaičių. Tačiau naudojant vožtuvus, pagamintus iš Nilcra!" cirkonio oksido (2 pav.), tarnavimo laikas pailgėjo iki 70 savaičių.
Dėl savo tvirtumo ir stiprumo keramika puikiai tinka daugeliui vožtuvų. Tačiau būtent jų kietumas ir atsparumas korozijai padeda pailginti vožtuvo tarnavimo laiką. Tai savo ruožtu sumažina viso gyvavimo ciklo sąnaudas, nes sumažina atsarginių dalių prastovos laiką, sumažina apyvartinį kapitalą ir atsargas, minimalų tvarkymą rankomis ir pagerina saugą, nes sumažėja nuotėkis.
Ilgą laiką keraminių medžiagų panaudojimas aukšto slėgio vožtuvuose buvo vienas iš pagrindinių rūpesčių, nes šie vožtuvai patiria dideles ašines arba sukimo apkrovas. Tačiau pagrindiniai šios srities žaidėjai dabar kuria vožtuvų rutuliukų konstrukcijas, kad pagerintų važiavimo sukimo momento patvarumą.
Kitas svarbus apribojimas yra mastas. Didžiausios vožtuvo lizdo ir didžiausio vožtuvo rutulio (3 pav.), pagaminto iš iš dalies stabilizuoto magnezijos cirkonio oksido, dydis yra atitinkamai DN500 ir DN250. Tačiau dauguma specialistų šiuo metu teikia pirmenybę tokio dydžio keraminiams komponentams.
Nors dabar įrodyta, kad keraminė medžiaga yra tinkamas pasirinkimas, vis dar reikia laikytis kelių paprastų gairių, kad maksimaliai padidintumėte jos veikimą. Keraminės medžiagos pirmiausia turėtų būti naudojamos tik tada, kai reikia sumažinti išlaidas. Tiek viduje, tiek išorėje reikėtų vengti aštrių kampų ir susikaupti įtempiams.
Projektavimo etape reikia atsižvelgti į bet kokį galimą šiluminio plėtimosi neatitikimą. Siekiant sumažinti lanko įtempimą, keramika turi būti laikoma išorėje, o ne viduje. Galiausiai, reikia atidžiai apsvarstyti geometrinių nuokrypių ir paviršiaus apdailos poreikį, nes tai žymiai padidins nereikalingas išlaidas.
Vadovaujantis šiomis gairėmis ir geriausios praktikos pavyzdžiais renkantis medžiagas ir derinant su tiekėjais nuo pat projekto pradžios, galima rasti idealų sprendimą kiekvienam sudėtingam paslaugų pritaikymui.
Ši informacija yra gauta iš „Morgan Advanced Materials“ pateiktos medžiagos ir buvo peržiūrėta bei pritaikyta.
Morgan Advanced Materials-Technical Ceramics. (2019 m. lapkričio 28 d.). Pažangios keraminės medžiagos, reikalingos reikliems aptarnavimo darbams. AZoM. Gauta iš https://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=12305 2021 m. gruodžio 7 d.
Morgan Advanced Materials-Technical Ceramics. „Pažangios keraminės medžiagos reiklioms aptarnavimo reikmėms“. AZoM. 2021 m. gruodžio 7 d. .
Morgan Advanced Materials-Technical Ceramics. „Pažangios keraminės medžiagos reiklioms aptarnavimo reikmėms“. AZoM. https://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=12305. (Prieiga 2021 m. gruodžio 7 d.).
Morgan Advanced Materials-Technical Ceramics. 2019. Pažangios keraminės medžiagos reiklioms paslaugų sferoms. AZoM, peržiūrėta 2021 m. gruodžio 7 d., https://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=12305.
AZoM ir profesorius Guihua Yu iš Teksaso universiteto Ostine aptarė naujo tipo hidrogelio lakštą, kuris gali greitai paversti užterštą vandenį grynu geriamuoju vandeniu. Šis naujas procesas gali turėti didelį poveikį mažinant pasaulinį vandens trūkumą.
Šiame interviu AZoM ir Jurgen Schawe iš METTLER TOLEDO kalbėjo apie greito nuskaitymo lusto kalorimetriją ir įvairias jos programas.
AZoM kalbėjosi su profesoriumi Orenu Schermanu apie jo tyrimus, susijusius su naujo tipo hidrogeliu, kuris gali pasiekti itin didelį suspaudžiamumą esant aukštam slėgiui.
StructureScan Mini XT yra puikus įrankis betono skenavimui; jis gali tiksliai ir greitai nustatyti metalinių ir nemetalinių objektų gylį ir padėtį betone.
Miniflex XpC yra rentgeno spindulių difraktometras (XRD), skirtas kokybės kontrolei cemento gamyklose ir kitoms operacijoms, kurioms reikalinga internetinė procesų kontrolė (pvz., vaistai ir baterijos).
Raman Building Block 1064 susideda iš šių būtinų komponentų: spektrometro, 1064 nm lazerio, mėginių ėmimo zondo ir kitų pasirenkamų priedų.