Ùn ci hè micca una definizione di serviziu formale. Pò esse cunsideratu per riferite à l'altu costu di rimpiazzà a vàlvula o di e cundizioni di travagliu chì riducenu a capacità di trasfurmazioni.
A necessità glubale di riduce i costi di produzzione di prucessu per migliurà a prufittuità di tutti i settori implicati in cundizioni di serviziu duri. Quessi varianu da l'oliu è u gasu, a petrochimica à l'energia nucleare è a generazione di energia, u processu minerale è a minera.
I disinfettori è l'ingegneri cercanu di ottene stu scopu in modi diffirenti. U metudu più apprupriatu hè di aumentà u uptime è l'efficienza cuntrullendu in modu efficace i paràmetri di u prucessu (cum'è l'arrestu efficace è u cuntrollu di u flussu ottimizatu).
L'ottimisazione di a sicurezza ghjoca ancu un rolu vitale, perchè a riduzione di u nùmeru di rimpiazzamenti pò purtà à un ambiente di produzzione più sicuru. Inoltre, a cumpagnia travaglia per riduce l'inventariu di l'equipaggiu (cumprese e pompe è valvole) è l'eliminazione necessaria. À u listessu tempu, i pruprietarii di e facilità aspettanu un fatturatu enormu da i so assi. Dunque, a capacità di trasfurmazioni aumentata risulterà in menu (ma di diametru più grande) tubi è equipaghji è menu strumenti per u stessu flussu di produttu.
Questu mostra chì, in più di avè da esse più grande per diametri di tubi più larghi, i diversi cumpunenti di u sistema anu ancu bisognu di suppurtà l'esposizione prolongata à l'ambienti duri per riduce a necessità di mantenimentu è rimpiazzamentu in serviziu.
I cumpunenti cumpresi valvule è sfere di valvula deve esse robusti per adattà à l'applicazione desiderata, ma ponu ancu allargà a so vita. Tuttavia, u prublema principali cù a maiò parte di l'applicazioni hè chì e parti metalliche anu righjuntu i so limiti di rendiment. Questu indica chì i diseggiani ponu truvà alternative à i materiali non metallichi in applicazioni esigenti, in particulare i materiali ceramichi.
I paràmetri tipici necessarii per uperà cumpunenti in cundizioni duri includenu a resistenza di scossa termale, a resistenza à a corrosione, a resistenza à a fatigue, a durezza, a forza è a tenacità.
A resilienza hè un paràmetru chjave, perchè i cumpunenti chì sò menu resistenti ponu fallu catastroficamente. A durezza di i materiali ceramichi hè definitu cum'è a resistenza à a propagazione di crack. In certi casi, pò esse misurata cù u metudu di indentazione per ottene un valore artificiale altu. L'usu di un fasciu di incisione unilaterale pò furnisce risultati di misurazione precisi.
A forza hè ligata à a durezza, ma si riferisce à un puntu unicu induve un materiale hè catastròficamente danatu quandu u stress hè appiicatu. Hè comunmente chjamatu u "modulu di rupture", chì hè ottenutu da a misurazione di a forza di flessione in trè o quattru punti nantu à una barra di prova. U valore di a prova di trè punti hè 1% più altu ch'è u valore di a prova di quattru punti.
Ancu s'è parechje scale cumpresi a durezza Rockwell è a durezza Vickers ponu esse usate per misurà a durezza, a scala di microdurezza Vickers hè assai adattata per i materiali ceramichi avanzati. A durezza cambia in proporzione à a resistenza à l'usura di u materiale.
In i valvuli chì operanu in modu ciclicu, a fatigue hè a preoccupazione principale per l'apertura è a chjusa cuntinua di a valvula. A fatigue hè u limitu di forza. Al di là di stu limitu, u materiale tende à fallu sottu a so forza di curvatura normale.
A resistenza à a corrosione dipende da l'ambienti operativi è u mediu chì cuntene u materiale. In più di a "degradazione idrotermale", assai materiali ceramichi avanzati sò superiori à i metalli in questu campu, è certi materiali basati in zirconia subiranu "degradazione idrotermale" dopu esse esposti à vapore à alta temperatura.
A geometria, u coefficient di espansione termale, a conduttività termale, a tenacità è a forza di i cumpunenti sò affettati da u scossa termale. Questa zona conduce à una alta conductività termale è durezza, cusì i cumpunenti di metalli ponu funziunà in modu efficace. Tuttavia, l'avanzamenti in i materiali ceramichi avà furnisce livelli accettabili di resistenza di scossa termale.
A ceramica avanzata hè stata aduprata per parechji anni è hè populari trà l'ingegneri di affidabilità, l'ingegneri di pianta è i diseggiani di valvule chì necessitanu un altu rendiment è un altu valore. Sicondu esigenze specifiche di l'applicazione, hè adattatu per diverse formulazioni in una varietà di industrii. In ogni casu, quattru ceramichi avanzati sò di grande significazione in u campu di e valvole di mantenimentu esigenti, cumprese carburu di siliciu (SiC), nitruru di siliciu (Si3N4), allumina è zirconia. I materiali di a valvula è a sfera di a valvula sò scelti secondu e esigenze specifiche di l'applicazione.
A valvula usa dui formi principali di zirconia, chì anu u listessu coefficient di espansione termale è rigidità cum'è l'acciaio. A zirconia parzialmente stabilizzata di l'ossidu di magnesiu (Mg-PSZ) hà a più alta resistenza di scossa termale è a tenacità, mentri ittria tetragonal zirconia polycrystalline (Y-TZP) hè più dura, ma hè suscettibile à a degradazione idrotermale.
Nitruru di siliciu (Si3N4) hà diverse formulazioni. U nitruru di siliciu sinterizzatu à pressione di gas (GPPSN) hè u materiale più cumuni utilizatu per valvule è cumpunenti di valvula. In più di a so durezza media, hà ancu una alta durezza è forza, una eccellente resistenza di scossa termale è stabilità termale. Inoltre, in ambienti di vapore à alta temperatura, Si3N4 pò rimpiazzà a zirconia per impedisce a degradazione idrotermale.
Cù un budgetu più strettu, u cuncentratore pò sceglie da SiC o allumina. I dui materiali anu una durezza alta, ma ùn sò micca più duru di zirconia o nitruru di siliciu. Questu mostra chì u materiale hè assai adattatu per l'applicazioni di cumpunenti statici, cum'è i rivestimenti di valve è i sedi di valvula, piuttostu cà bola o discu chì hè sottumessu à un stress più altu.
In cunfrontu cù i materiali metallici utilizati in applicazioni di valvula esigenti (cumprese ferrochrome (CrFe), carburu di tungstenu, Hastelloy è Stellite), i materiali ceramichi avanzati anu una resistenza più bassa è una forza simili.
L'applicazioni di serviziu esigenti implicanu l'usu di valvole rotative, cum'è valvole a farfalla, perni, valvole a sfera flottante è molle. In tali applicazioni, Si3N4 è zirconia anu resistenza di scossa termale, tenacità è forza, è ponu adattà à l'ambienti più esigenti. A causa di a durezza è a resistenza à a corrosione di u materiale, a vita di serviziu di u cumpunente hè parechje volte quella di u cumpunente metallicu. L'altri benefici includenu e caratteristiche di rendiment nantu à a vita di a valvula, soprattuttu in i zoni induve si mantene e capacità di cut-off è di cuntrollu.
Questu hè statu dimustratu in u casu di 65 mm (2.6 inch) valve kynar / RTFE ball and liner esposti à 98% acid sulfuric plus ilmenite, l'ilmenite essendu cunvertitu in pigmentu d'ossidu di titaniu. A natura corrosiva di i media significa chì a vita di sti cumpunenti pò esse longu à sei simani. Tuttavia, l'usu di trim di valvula sferica (una zirconia parzialmente stabilizzata d'ossidu di magnesiu proprietariu (Mg-PSZ)) fabbricata da Nilcra™ (Figura 1) hà una durezza eccellente è resistenza à a corrosione è hè stata furnita per trè anni. Serviziu intermittente, senza alcuna usura rilevabile.
In valvule lineari (cumprese valvule d'angolo, valve di throttle o valve di globu), zirconia è nitruru di siliciu sò adattati per i tappi di valvula è per i sedi di valvula per via di e caratteristiche di "sigillatura dura" di questi prudutti. In listessu modu, l'alumina pò esse usata in certi linings è cages. Attraversu a bola currispondente nantu à l'anellu di u sediu, pò esse rializatu un altu gradu di sigillatura.
Per u nucleu di a valvula, cumpresa a valvola di spool, l'entrata è l'outlet o u bushing di u corpu di a valvula, qualsiasi di i quattru materiali ceramichi principali ponu esse aduprati secondu i requisiti di l'applicazione. L'alta durezza è a resistenza à a corrosione di u materiale anu dimustratu per esse benefiziu in quantu à u rendiment di u produttu è a vita di serviziu.
Pigliate a valvula a farfalla DN150 usata in a raffineria di bauxite australiana per esempiu. L'altu cuntenutu di silice in u mediu provoca un altu livellu di usura nantu à i bushings di valvula. U liner è u discu di a valvula utilizatu inizialmente eranu fatti di 28% alliage CrFe è durò solu ottu à deci settimane. In ogni casu, per via di l'intruduzioni di valvuli fatti di Nilcra™ zirconia (Figura 2), a vita di serviziu hè stata aumentata à 70 settimane.
A causa di a so durezza è forza, a ceramica funziona bè in a maiò parte di l'applicazioni di valvula. Tuttavia, hè a so durezza è a resistenza à a corrosione chì aiutanu à allargà a vita di a valvula. À u turnu, questu aumenta a sicurezza riducendu i tempi di inattività per i pezzi di ricambio, riduzzione di u capitale di travagliu è l'inventariu, una manipulazione manuale minima è una perdita ridutta, riducendu cusì i costi di u ciclu di vita generale.
Per un bellu pezzu, l'applicazione di materiali ceramichi in valvule d'alta pressione hè stata una di e prublemi principali, perchè sti valvule sò sottumessi à carichi assiali o torsionali elevati. Tuttavia, i principali attori in questu campu sviluppanu disinni di sfera di valvola chì migliurà a sopravvivenza di u torque di attuazione.
L'altra limitazione maiò hè a dimensione. A dimensione di u più grande sediu valve è più grande valve ball (Figura 3) pruduciutu da magnesia zirconia parzialmente stabilizzata sò DN500 è DN250, rispittivamenti. In ogni casu, a maiò parte di i specificatori attuali preferanu usà a ceramica per fà e parte chì e dimensioni ùn superanu micca queste dimensioni.
Ancu s'ellu hè statu pruvucatu chì i materiali ceramichi ponu esse utilizati cum'è una scelta approprita, ci sò ancu qualchi guida simplici per seguità per maximizà u so rendiment. U materiale ceramicu deve esse usatu prima solu s'ellu ci hè bisognu di riduce i costi. Sia l'internu sia l'esternu duveranu evità anguli sharp è cuncentrazione di stress.
Ogni eventuale discrepanza di espansione termica deve esse cunsiderata durante a fase di cuncepimentu. Per riduce l'estressi di u cercu, hè necessariu di mantene a ceramica fora invece di l'internu. Infine, a necessità di tolleranza geomètrica è finitura di a superficia deve esse cunsiderata currettamente, postu chì queste tolleranze ponu aumentà significativamente i costi inutili.
Seguendu queste linee guida è e migliori pratiche in a selezzione di materiali è a coordinazione cù i fornitori da u principiu di u prugettu, una soluzione ideale pò esse ottenuta per ogni applicazione di serviziu esigenti.
Questa informazione hè stata ottenuta, rivista è adattata da i materiali furniti da Morgan Advanced Materials.
Morgan Advanced Materials-Ceramica Tecnica. (28 nuvembre 2019). Materiali ceramichi avanzati adattati per applicazioni seri di serviziu. AZoM. Recuperatu da https://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=12305 u 9 di marzu di u 2021.
Morgan Advanced Materials-Ceramica Tecnica. "Materiali ceramichi avanzati per applicazioni seri di serviziu". AZoM. 9 di marzu di u 2021.
Morgan Advanced Materials-Ceramica Tecnica. "Materiali ceramichi avanzati per applicazioni seri di serviziu". AZoM. https://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=12305. (Accessed on March 9, 2021).
Morgan Advanced Materials-Ceramica Tecnica. 2019. Materiali ceramichi avanzati adattati per applicazioni di serviziu seriu. AZoM, u tempu di vista hè u 9 di marzu di u 2021, https://www.azom.com/article.aspx? ID articulu = 12305.
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Tempu di Postu: Mar-10-2021
