Напредни керамички материјали за тешки сервисни апликации

Ние користиме колачиња за да го подобриме вашето искуство. Продолжувајќи да ја прелистувате оваа веб-локација, се согласувате со нашата употреба на колачиња. Повеќе информации. Не постои официјална дефиниција за сериозна услуга. Тоа може да се сфати како работни услови каде што цената за замена на вентилот е висока или капацитетот за обработка е намален. Постои глобална потреба да се намалат трошоците за процесно производство со цел да се зголеми профитабилноста на сите сектори вклучени во лоши услови за услуга. Тие се движат од нафта и гас и петрохемикалии до нуклеарна енергија и производство на електрична енергија, преработка на минерали и рударство. Дизајнерите и инженерите се обидуваат да ја постигнат оваа цел на различни начини. Најсоодветниот метод е да се зголеми времето на работа и ефикасноста со ефективно контролирање на параметрите на процесот (како што се ефективно исклучување и оптимизирана контрола на протокот). Безбедносната оптимизација, исто така, игра витална улога, бидејќи намалувањето на замената може да доведе до побезбедна средина за производство. Покрај тоа, компанијата работи на минимизирање на залихите на опремата, вклучувајќи пумпи и вентили, како и потребното отстранување. Во исто време, сопствениците на објекти очекуваат огромно поместување во нивните средства. Како резултат на тоа, зголемениот капацитет за обработка резултира со помалку цевки и опрема (но поголеми дијаметри) и помалку инструменти за истиот проток на производи. Ова покажува дека покрај тоа што треба да биде поголема за поширок дијаметар на цевката, една компонента на системот треба да издржи и продолжена изложеност на сурови средини за да се намали потребата за одржување и замена при работа. Компонентите вклучувајќи вентили и топчиња за вентили треба да бидат робусни за да одговараат на саканата апликација, но исто така може да обезбедат подолг работен век. Сепак, голем проблем со повеќето апликации е тоа што металните делови ја достигнаа границата на нивните перформанси. Ова укажува дека дизајнерите може да најдат алтернативи за неметалните материјали, особено керамичките материјали, за тешки сервисни апликации. Вообичаените параметри потребни за работа на компонентите во тешки услови на услуга вклучуваат отпорност на термички шок, отпорност на корозија, отпорност на замор, цврстина, цврстина и цврстина. Отпорноста е клучен параметар, бидејќи компонентите кои се помалку еластични може катастрофално да пропаднат. Цврстината на керамичките материјали се дефинира како отпорност на ширење на пукнатините. Во некои случаи, може да се мери со методот на вовлекување, што резултира со вештачки високи вредности. Употребата на едностран засек зрак може да обезбеди точни мерења. Силата е поврзана со цврстината, но се однесува на единствената точка каде што материјалот катастрофално пропаѓа кога се применува стрес. Најчесто се нарекува „модул на кинење“ и се мери со изведување на мерење на силата на свиткување во три или четири точки на тест прачка. Тестот со три точки обезбедува вредност која е за 1% повисока од тестот со четири точки. Иако цврстината може да се мери со различни скали, вклучувајќи ги Роквел и Викерс, Викерсовата скала за микротврдост е многу погодна за напредни керамички материјали. Тврдоста е директно пропорционална со отпорноста на абење на материјалот. Во вентил кој работи со циклична метода, заморот е главен проблем поради континуираното отворање и затворање на вентилот. Заморот е праг на јачина, над кој материјалот честопати ќе падне под неговата нормална јачина на свиткување. Отпорноста на корозија зависи од работната средина и од медиумот што го содржи материјалот. На ова поле, многу напредни керамички материјали имаат предности во однос на металите, освен за „хидротермална деградација“, што се случува кога некои материјали базирани на цирконија се изложени на висока температура на пареа. Геометријата на делот, коефициентот на термичка експанзија, топлинската спроводливост, цврстината и цврстината се под влијание на термички шок. Ова е област погодна за висока топлинска спроводливост и цврстина, така што металните делови можат ефикасно да функционираат. Сепак, напредокот во керамичките материјали сега обезбедува прифатливи нивоа на отпорност на термички шок. Напредната керамика се користи многу години и е популарна меѓу инженерите за доверливост, инженерите на постројки и дизајнерите на вентили кои бараат високи перформанси и вредност. Според специфичните барања за примена, постојат различни индивидуални формулации погодни за широк спектар на индустрии. Сепак, четири напредни керамички производи се од големо значење на полето на сериозни сервисни вентили. Тие вклучуваат силициум карбид (SiC), силициум нитрид (Si3N4), алумина и цирконија. Материјалите на вентилот и топката на вентилот се избираат според специфичните барања за апликација. Две главни форми на цирконија се користат во вентилите, од кои и двете имаат ист коефициент на термичка експанзија и вкочанетост како челикот. Делумно стабилизирана цирконија со магнезиум оксид (Mg-PSZ) има најголема отпорност и цврстина на термички удар, додека поликристалната итриа тетрагонална цирконија (Y-TZP) е потврда и посилна, но е подложна на хидротермална деградација. Силициум нитрид (Si3N4) има различни формулации. Силикон нитрид синтеруван под притисок на гас (GPPSN) е најчесто користениот материјал за вентили и компоненти на вентилите. Покрај просечната цврстина, обезбедува и висока цврстина и цврстина, одлична отпорност на термички удар и термичка стабилност. Покрај тоа, во средини со пареа со висока температура, Si3N4 е соодветна замена за цирконија, што може да спречи хидротермална деградација. Кога буџетот е тесен, спецификаторот може да избере силициум карбид или алуминиум. Двата материјали имаат висока цврстина, но не се поцврсти од цирконија или силициум нитрид. Ова покажува дека материјалот е многу погоден за примена на статички компоненти, како што се облогите на вентилите и седиштата на вентилите, наместо за топчиња на вентили или дискови кои се предмет на поголем стрес. Во споредба со металните материјали што се користат во апликациите на тешките сервисни вентили (вклучувајќи ферохром (CrFe), волфрам карбид, Hastelloy и Stellite), напредните керамички материјали имаат помала цврстина и слична цврстина. Тешките сервисни апликации вклучуваат употреба на ротациони вентили, како што се вентили со пеперутка, шипки, пловечки топчести вентили и вентили со пружини. Во такви апликации, Si3N4 и цирконија покажуваат отпорност на термички шок, цврстина и сила за да се прилагодат на најсложените средини. Поради тврдоста и отпорноста на корозија на материјалот, работниот век на деловите се зголемува неколку пати во споредба со металните делови. Други придобивки ги вклучуваат карактеристиките на изведбата на вентилот во текот на неговиот животен век, особено во областите каде што тој го одржува својот капацитет за затворање и контрола. Ова е докажано во апликација каде што 65 mm (2,6 инчи) вентил кинар/RTFE топка и облога се изложени на 98% сулфурна киселина и илменит, кој се претвора во пигмент од титаниум оксид. Корозивната природа на медиумот значи дека животниот век на овие компоненти може да биде долг и до шест недели. Сепак, употребата на облоги на топчести вентили направени од Nilcra™ (слика 1), која е сопствена цирконија со делумно стабилизирана магнезиум оксид (Mg-PSZ), има одлична цврстина и отпорност на корозија и може да обезбеди три години непрекинато сервисирање без никакви забележливи абење и кинење. Во линеарни вентили, вклучувајќи аголни вентили, вентили за гас или вентили со глобус, поради карактеристиките на „тврдото заптивање“ на овие производи, цирконија и силициум нитрид се погодни за приклучоци на вентили и седишта на вентили. Слично на тоа, алумина може да се користи за некои дихтунзи и кафези. Со усогласување на топчињата за мелење на седиштето на вентилот, може да се постигне висок степен на запечатување. За облогата на вентилите, вклучително и јадрото на вентилот, влезот и излезот или облогата на телото на вентилот, кој било од четирите главни керамички материјали може да се користи според барањата на апликацијата. Високата цврстина и отпорност на корозија на материјалот се покажаа како корисни во однос на перформансите на производот и работниот век. Земете го како пример вентилот за пеперутка DN150 што се користи во австралиската рафинерија за боксит. Високата содржина на силициум диоксид во медиумот обезбедува високо ниво на абење на облогата на вентилот. Дихтунзите и дисковите што првично беа користени беа направени од легура од 28% CrFe и траеја само осум до десет недели. Меѓутоа, со вентилите направени од Nilcra™ цирконија (Слика 2), работниот век се зголеми на 70 недели. Поради својата цврстина и цврстина, керамиката работи добро во повеќето апликации на вентили. Сепак, нивната цврстина и отпорност на корозија помагаат да се зголеми работниот век на вентилот. Ова за возврат ги намалува трошоците за целиот животен циклус со намалување на времето на застој за резервни делови, намалување на обртниот капитал и залихите, минималното рачно ракување и подобрување на безбедноста со намалување на истекувањето. Долго време, примената на керамичките материјали во вентилите под висок притисок е еден од главните проблеми, бидејќи овие вентили подлежат на големи аксијални или торзиони оптоварувања. Сепак, главните играчи во оваа област сега развиваат дизајни на топчиња за вентили за да ја подобрат опстанокот на возниот вртежен момент. Другото големо ограничување е обемот. Големината на најголемото седиште на вентилот и најголемата топка на вентилот (Слика 3) произведени од делумно стабилизирана цирконија со магнезиум оксид е DN500 и DN250, соодветно. Сепак, повеќето спецификатори во моментов претпочитаат керамика за компоненти под овие големини. Иако сега е докажано дека керамичките материјали се соодветен избор, треба да се следат некои едноставни упатства за да се максимизираат нивните перформанси. Керамичките материјали треба да се користат прво само кога трошоците треба да се сведат на минимум. Треба да се избегнуваат остри агли и концентрација на стрес и внатре и надвор. Секое потенцијално несовпаѓање на термичката експанзија мора да се земе предвид во фазата на проектирање. За да се намали стресот на обрачот, керамиката мора да се чува надвор, а не внатре. Конечно, треба внимателно да се разгледа потребата од геометриски толеранции и завршна обработка на површината, бидејќи тие значително ќе ги зголемат непотребните трошоци. Следејќи ги овие упатства и најдобри практики за избор на материјали и координација со добавувачите од почетокот на проектот, може да се постигне идеално решение за секоја груба апликација за услуги. Овие информации се изведени од материјали обезбедени од Morgan Advanced Materials и се прегледани и приспособени. Морган напредни материјали-техничка керамика. (2019, 28 ноември). Напредни керамички материјали за тешки сервисни апликации. AZoM. Преземено од https://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=12305 на 7 јули 2021 година. Morgan Advanced Materials-Technical Ceramics. „Напредни керамички материјали за тешки сервисни апликации“. AZoM. 7 јули 2021 година. Морган напредни материјали-техничка керамика. „Напредни керамички материјали за тешки сервисни апликации“. AZoM. https://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=12305. (Пристапено на 7 јули 2021 година). Морган напредни материјали-техничка керамика. 2019. Напредни керамички материјали за тешки сервисни апликации. AZoM, видено на 7 јули 2021 година, https://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=12305. AZoM и управниот директор на Камфил во ОК, Дејвид Мултон, разговараа за решенијата за филтрирање на воздухот на компанијата и како тие можат да помогнат да се обезбеди побезбедна работна средина за луѓето во градежната индустрија. Во ова интервју, менаџерот за производи на AZoM и ELTRA, д-р Алан Клостермајер, зборуваше за брза и сигурна O/N/H анализа на големи тежини на примероци. Во ова интервју, AZoM и Чак Чимино, виш менаџер на производи во Lake Shore Cryotronics, разговараа за придобивките од нивниот систем за мерење на синхронизираниот извор M81. Zeus Bioweb™ е технологија со која се врти тефлонски полимерни влакна со екстремно мали дијаметри кои се движат од нанометри до микрометри. Софтверот за термичка анализа STARe на METTLER TOLEDO обезбедува неверојатна флексибилност и неограничени можности за евалуација.