Mga advanced na ceramic na materyales para sa hinihingi na mga aplikasyon ng serbisyo

Gumagamit kami ng cookies para mapahusay ang iyong karanasan. Sa pamamagitan ng patuloy na pag-browse sa website na ito, sumasang-ayon ka sa aming paggamit ng cookies. Karagdagang informasiyon.
Walang opisyal na kahulugan ng mahigpit na serbisyo. Maaari itong maunawaan bilang mga kondisyon sa pagpapatakbo kung saan mataas ang halaga ng pagpapalit ng balbula o nababawasan ang kapasidad sa pagproseso.
Mayroong pandaigdigang pangangailangan na bawasan ang mga gastos sa produksyon ng proseso upang mapataas ang kakayahang kumita ng lahat ng sektor na kasangkot sa mahihirap na kondisyon ng serbisyo. Ang mga ito ay mula sa langis at gas at mga produktong petrochemical hanggang sa nuclear energy at power generation, pagproseso ng mineral at pagmimina.
Sinusubukan ng mga taga-disenyo at inhinyero na makamit ang layuning ito sa iba't ibang paraan. Ang pinakaangkop na paraan ay ang pagtaas ng uptime at kahusayan sa pamamagitan ng epektibong pagkontrol sa mga parameter ng proseso (gaya ng epektibong pagsara at na-optimize na kontrol sa daloy).
Ang pag-optimize ng kaligtasan ay gumaganap din ng isang mahalagang papel, dahil ang pagbabawas ng pagpapalit ay maaaring humantong sa isang mas ligtas na kapaligiran sa produksyon. Bilang karagdagan, ang kumpanya ay nagtatrabaho upang mabawasan ang imbentaryo ng kagamitan, kabilang ang mga bomba at balbula, at ang kinakailangang pagtatapon. Kasabay nito, inaasahan ng mga may-ari ng pasilidad ang malaking pagbabago sa kanilang mga asset. Bilang resulta, ang pagtaas ng kapasidad sa pagproseso ay nagreresulta sa mas kaunting mga tubo at kagamitan (ngunit mas malalaking diameter) at mas kaunting mga instrumento para sa parehong stream ng produkto.
Ipinahihiwatig nito na bilang karagdagan sa pagkakaroon ng mas malaki para sa mas malawak na diameter ng pipe, kailangan din ng isang bahagi ng system na makatiis ng matagal na pagkakalantad sa malupit na kapaligiran upang mabawasan ang pangangailangan para sa in-service na pagpapanatili at pagpapalit.
Ang mga bahagi kabilang ang mga balbula at bola ng balbula ay kailangang maging matatag upang umangkop sa kinakailangang aplikasyon, ngunit maaari ring magbigay ng mas mahabang buhay ng serbisyo. Gayunpaman, ang isang malaking problema sa karamihan ng mga aplikasyon ay ang mga bahagi ng metal ay umabot sa limitasyon ng kanilang pagganap. Ito ay nagpapahiwatig na ang mga taga-disenyo ay maaaring makahanap ng mga alternatibo sa mga non-metallic na materyales, lalo na ang mga ceramic na materyales, para sa hinihingi na mga aplikasyon ng serbisyo.
Ang karaniwang mga parameter na kinakailangan upang patakbuhin ang mga bahagi sa ilalim ng malubhang kundisyon ng serbisyo ay kinabibilangan ng thermal shock resistance, corrosion resistance, fatigue resistance, tigas, lakas, at tigas.
Ang katatagan ay isang pangunahing parameter, dahil ang mga bahagi na hindi gaanong nababanat ay maaaring mabigo nang husto. Ang tibay ng mga ceramic na materyales ay tinukoy bilang ang paglaban sa pagpapalaganap ng crack. Sa ilang mga kaso, maaari itong masukat gamit ang paraan ng indentation, na nagreresulta sa mga artipisyal na mataas na halaga. Ang paggamit ng isang single-side incision beam ay maaaring magbigay ng tumpak na mga sukat.
Ang lakas ay nauugnay sa katigasan, ngunit tumutukoy sa nag-iisang punto kung saan ang isang materyal ay nabigo nang husto kapag inilapat ang stress. Ito ay karaniwang tinutukoy bilang "modulus of rupture" at sinusukat sa pamamagitan ng pagsasagawa ng three-point o four-point bending strength measurement sa isang test rod. Ang three-point test ay nagbibigay ng value na 1% na mas mataas kaysa sa four-point test.
Bagama't masusukat ang katigasan gamit ang iba't ibang mga kaliskis kabilang ang Rockwell at Vickers, ang Vickers microhardness scale ay napaka-angkop para sa mga advanced na ceramic na materyales. Ang katigasan ay direktang proporsyonal sa wear resistance ng materyal.
Sa isang balbula na tumatakbo sa isang paikot na pamamaraan, ang pagkapagod ay isang pangunahing problema dahil sa patuloy na pagbubukas at pagsasara ng balbula. Ang pagkapagod ay ang threshold ng lakas, kung saan ang materyal ay madalas na mabibigo sa ibaba ng normal na lakas ng baluktot nito.
Ang paglaban sa kaagnasan ay depende sa operating environment at sa medium na naglalaman ng materyal. Sa larangang ito, maraming mga advanced na ceramic na materyales ang may mga pakinabang kaysa sa mga metal, maliban sa "hydrothermal degradation", na nangyayari kapag ang ilang mga materyales na nakabatay sa zirconia ay nalantad sa mataas na temperatura na singaw.
Ang geometry ng bahagi, thermal expansion coefficient, thermal conductivity, toughness at strength ay apektado ng thermal shock. Ito ay isang lugar na kaaya-aya sa mataas na thermal conductivity at tigas, kaya ang mga bahagi ng metal ay maaaring gumana nang epektibo. Gayunpaman, ang mga pagsulong sa mga ceramic na materyales ay nagbibigay na ngayon ng mga katanggap-tanggap na antas ng thermal shock resistance.
Ang mga advanced na ceramics ay ginamit sa loob ng maraming taon at sikat ito sa mga reliability engineer, plant engineer at valve designer na nangangailangan ng mataas na performance at value. Ayon sa mga partikular na kinakailangan sa aplikasyon, mayroong iba't ibang mga indibidwal na pormulasyon na angkop para sa isang malawak na hanay ng mga industriya. Gayunpaman, ang apat na advanced na keramika ay may malaking kahalagahan sa larangan ng malubhang mga balbula ng serbisyo. Kabilang dito ang silicon carbide (SiC), silicon nitride (Si3N4), alumina at zirconia. Ang mga materyales ng balbula at balbula ng bola ay pinili ayon sa mga tiyak na kinakailangan sa aplikasyon.
Dalawang pangunahing anyo ng zirconia ang ginagamit sa mga balbula, na parehong may parehong koepisyent ng thermal expansion at stiffness gaya ng bakal. Ang magnesium oxide na bahagyang na-stabilize na zirconia (Mg-PSZ) ay may pinakamataas na thermal shock resistance at toughness, habang ang yttrium oxide tetragonal zirconia polycrystalline (Y-TZP) ay mas mahirap at mas malakas, ngunit madaling kapitan ng hydrothermal degradation.
Ang Silicon nitride (Si3N4) ay may iba't ibang pormulasyon. Ang gas pressure sintered silicon nitride (GPPSN) ay ang pinakakaraniwang ginagamit na materyal para sa mga balbula at mga bahagi ng balbula. Bilang karagdagan sa average na tibay nito, nagbibigay din ito ng mataas na tigas at lakas, mahusay na thermal shock resistance at thermal stability. Bilang karagdagan, ang Si3N4 ay isang angkop na kapalit para sa zirconia sa mga kapaligiran ng singaw na may mataas na temperatura upang maiwasan ang pagkasira ng hydrothermal.
Kapag mahigpit ang badyet, maaaring pumili ang specifier ng silicon carbide o alumina. Ang parehong mga materyales ay may mataas na tigas, ngunit hindi mas mahirap kaysa sa zirconia o silicon nitride. Ipinapakita nito na ang materyal ay napaka-angkop para sa mga static na application ng bahagi, tulad ng mga valve lining at valve seat, sa halip na mga valve ball o disc na napapailalim sa mas mataas na stress.
Kung ikukumpara sa mga metal na materyales na ginagamit sa malupit na mga application ng balbula ng serbisyo (kabilang ang ferrochrome (CrFe), tungsten carbide, Hastelloy at Stellite), ang mga advanced na ceramic na materyales ay may mas mababang tibay at katulad na lakas.
Kabilang sa mga malubhang aplikasyon ng serbisyo ang paggamit ng mga rotary valve, tulad ng mga butterfly valve, trunnion, floating ball valve, at spring valve. Sa ganitong mga aplikasyon, ang Si3N4 at zirconia ay nagpapakita ng thermal shock resistance, tibay at lakas upang umangkop sa mga pinaka-hinihingi na kapaligiran. Dahil sa katigasan at paglaban sa kaagnasan ng materyal, ang buhay ng serbisyo ng mga bahagi ay nadagdagan nang maraming beses kaysa sa mga bahagi ng metal. Kasama sa iba pang mga benepisyo ang mga katangian ng pagganap ng balbula sa buong buhay nito, lalo na sa mga lugar kung saan pinapanatili nito ang kapasidad at kontrol nito sa pagsasara.
Ipinakita ito sa isang aplikasyon kung saan ang 65 mm (2.6 in) na balbula na kynar/RTFE at liner ay nalantad sa 98% sulfuric acid at ilmenite, na kino-convert sa titanium oxide pigment. Ang kinakaing unti-unti ng media ay nangangahulugan na ang mga bahaging ito ay maaaring tumagal ng hanggang anim na linggo. Gayunpaman, ang paggamit ng ball valve trim na ginawa ng Nilcra!" (Figure 1), na isang proprietary magnesium oxide na bahagyang na-stabilize na zirconia (Mg-PSZ), ay may mahusay na tigas at resistensya sa kaagnasan at maaaring magbigay ng tatlong taon ng walang patid na Serbisyo nang walang anumang nakikita. magsuot at mapunit.
Sa mga linear valve kabilang ang angle valve, throttle valve o globe valve, ang zirconia at silicon nitride ay angkop para sa valve plugs at valve seats, salamat sa mga katangian ng "hard seat" ng mga produktong ito. Katulad nito, ang alumina ay maaaring gamitin para sa ilang mga gasket at cage. Sa pamamagitan ng pagtutugma ng mga nakakagiling na bola sa upuan ng balbula, ang isang mataas na antas ng sealing ay maaaring makamit.
Para sa valve lining, kabilang ang valve core, inlet at outlet o valve body lining, alinman sa apat na pangunahing ceramic na materyales ay maaaring gamitin ayon sa mga kinakailangan sa aplikasyon. Ang mataas na tigas at paglaban sa kaagnasan ng materyal ay napatunayang kapaki-pakinabang sa mga tuntunin ng pagganap ng produkto at buhay ng serbisyo.
Kunin ang DN150 butterfly valve na ginagamit sa Australian bauxite refinery bilang isang halimbawa. Ang mataas na nilalaman ng silica sa daluyan ay nagbibigay ng mataas na antas ng pagkasira sa valve liner. Ang mga gasket at disc na unang ginamit ay gawa sa 28% CrFe alloy at maaari lamang tumagal ng walo hanggang sampung linggo. Gayunpaman, sa mga balbula na gawa sa Nilcra!" zirconia (Larawan 2), ang buhay ng serbisyo ay tumaas sa 70 linggo.
Dahil sa tibay at lakas nito, mahusay na gumagana ang mga keramika sa karamihan ng mga aplikasyon ng balbula. Gayunpaman, ito ay ang kanilang katigasan at paglaban sa kaagnasan na tumutulong sa pagtaas ng buhay ng serbisyo ng balbula. Binabawasan naman nito ang gastos ng buong ikot ng buhay sa pamamagitan ng pagbabawas ng downtime para sa mga kapalit na bahagi, pagbabawas ng kapital at imbentaryo, kaunting manu-manong paghawak, at pagpapabuti ng kaligtasan sa pamamagitan ng pagbabawas ng pagtagas.
Sa mahabang panahon, ang paggamit ng mga ceramic na materyales sa mga high-pressure valve ay isa sa mga pangunahing alalahanin, dahil ang mga balbula na ito ay napapailalim sa mataas na axial o torsional load. Gayunpaman, ang mga pangunahing manlalaro sa larangang ito ay gumagawa na ngayon ng mga disenyo ng bola ng balbula upang mapabuti ang kaligtasan ng pagmamaneho ng metalikang kuwintas.
Ang iba pang pangunahing limitasyon ay sukat. Ang laki ng pinakamalaking upuan ng balbula at pinakamalaking bola ng balbula (Larawan 3) na ginawa ng bahagyang nagpapatatag na magnesia zirconia ay DN500 at DN250, ayon sa pagkakabanggit. Gayunpaman, karamihan sa mga specifier ay kasalukuyang mas gusto ang mga ceramic na bahagi ng mga laki na ito.
Kahit na ang ceramic na materyal ay napatunayan na ngayon na isang angkop na pagpipilian, mayroon pa ring ilang simpleng mga alituntunin na dapat sundin upang mapakinabangan ang pagganap nito. Ang mga ceramic na materyales ay dapat lamang gamitin muna kapag ang mga gastos ay kailangang panatilihin sa pinakamababa. Ang mga matalim na sulok at konsentrasyon ng stress ay dapat na iwasan sa loob at labas.
Dapat isaalang-alang ang anumang potensyal na thermal expansion mismatch sa yugto ng disenyo. Upang mabawasan ang stress ng hoop, ang ceramic ay dapat itago sa labas, hindi sa loob. Sa wakas, ang pangangailangan para sa mga geometric na pagpapahintulot at pagtatapos sa ibabaw ay dapat na maingat na isaalang-alang, dahil ang mga ito ay makabuluhang magpapataas ng mga hindi kinakailangang gastos.
Sa pamamagitan ng pagsunod sa mga alituntuning ito at pinakamahuhusay na kagawian para sa pagpili ng mga materyales at pakikipag-ugnayan sa mga supplier mula sa simula ng proyekto, posibleng makamit ang perpektong solusyon para sa bawat malupit na aplikasyon ng serbisyo.
Ang impormasyong ito ay hinango mula sa mga materyal na ibinigay ng Morgan Advanced Materials at nasuri at inangkop.
Morgan Advanced Materials-Technical Ceramics. (2019, Nobyembre 28). Mga advanced na ceramic na materyales para sa hinihingi na mga aplikasyon ng serbisyo. AZoM. Nakuha mula sa https://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=12305 noong Disyembre 7, 2021.
Morgan Advanced Materials-Technical Ceramics. "Mga advanced na ceramic na materyales para sa hinihingi ng mga aplikasyon ng serbisyo". AZoM. Disyembre 7, 2021. .
Morgan Advanced Materials-Technical Ceramics. "Mga advanced na ceramic na materyales para sa hinihingi ng mga aplikasyon ng serbisyo". AZoM. https://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=12305. (Na-access noong Disyembre 7, 2021).
Morgan Advanced Materials-Technical Ceramics. 2019. Mga advanced na ceramic na materyales para sa hinihingi ng mga aplikasyon ng serbisyo. AZoM, tiningnan noong Disyembre 7, 2021, https://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=12305.
Tinalakay ng AZoM at Propesor Guihua Yu ng Unibersidad ng Texas sa Austin ang isang bagong uri ng hydrogel sheet na maaaring mabilis na magpalit ng kontaminadong tubig sa purong inuming tubig. Ang prosesong ito ng nobela ay maaaring magkaroon ng malaking epekto sa pagpapagaan ng pandaigdigang kakulangan sa tubig.
Sa panayam na ito, sina AZoM at Jurgen Schawe mula sa METTLER TOLEDO ay nag-usap tungkol sa mabilis na pag-scan ng calorimetry ng chip at sa iba't ibang mga aplikasyon nito.
Nakipag-usap ang AZoM kay Propesor Oren Scherman tungkol sa kanyang pananaliksik sa isang bagong uri ng hydrogel na maaaring makamit ang matinding compressibility sa ilalim ng mataas na presyon.
Ang StructureScan Mini XT ay ang perpektong tool para sa kongkretong pag-scan; maaari itong tumpak at mabilis na matukoy ang lalim at posisyon ng mga metal at di-metal na bagay sa kongkreto.
Ang Miniflex XpC ay isang X-ray diffractometer (XRD) na idinisenyo para sa kontrol sa kalidad sa mga planta ng semento at iba pang mga operasyon na nangangailangan ng online na kontrol sa proseso (tulad ng mga gamot at baterya).
Binubuo ang Raman Building Block 1064 ng mga sumusunod na kinakailangang bahagi: spectrometer, 1064 nm laser, sampling probe at iba pang opsyonal na accessories.