Der er ingen formel servicedefinition. Det kan anses for at henvise til de høje omkostninger ved at udskifte ventilen eller arbejdsforholdene, der reducerer forarbejdningskapaciteten.
Det globale behov for at reducere procesproduktionsomkostningerne for at forbedre rentabiliteten for alle sektorer, der er involveret i barske serviceforhold. Disse spænder fra olie og gas, petrokemikalier til atomkraft og elproduktion, mineralforarbejdning og minedrift.
Designere og ingeniører forsøger at nå dette mål på forskellige måder. Den mest passende metode er at øge oppetiden og effektiviteten ved effektivt at kontrollere procesparametre (såsom effektiv nedlukning og optimeret flowkontrol).
Sikkerhedsoptimering spiller også en afgørende rolle, fordi reduktion af antallet af udskiftninger kan føre til et sikrere produktionsmiljø. Derudover arbejder virksomheden på at reducere udstyr (inklusive pumper og ventiler) lagerbeholdning og nødvendig bortskaffelse. Samtidig forventer anlægsejere en enorm omsætning fra deres aktiver. Derfor vil øget forarbejdningskapacitet resultere i færre (men større diameter) rør og udstyr og færre instrumenter til den samme produktstrøm.
Dette viser, at ud over at de skal være større for bredere rørdiametre, skal de forskellige systemkomponenter også tåle langvarig udsættelse for barske miljøer for at reducere behovet for vedligeholdelse og udskiftning under drift.
Komponenter, herunder ventiler og ventilkugler, skal være robuste for at passe til den ønskede anvendelse, men de kan også forlænge deres levetid. Men hovedproblemet med de fleste applikationer er, at metaldele har nået deres ydeevnegrænser. Dette indikerer, at designere kan finde alternativer til ikke-metalliske materialer i krævende applikationer, især keramiske materialer.
Typiske parametre, der kræves for at betjene komponenter under barske forhold, omfatter termisk stødmodstand, korrosionsbestandighed, udmattelsesbestandighed, hårdhed, styrke og sejhed.
Resiliens er en nøgleparameter, fordi komponenter, der er mindre modstandsdygtige, kan svigte katastrofalt. Sejheden af keramiske materialer er defineret som modstanden mod revneudbredelse. I nogle tilfælde kan det måles ved hjælp af indrykningsmetoden for at opnå en kunstig høj værdi. Brugen af en enkeltsidet snitstråle kan give nøjagtige måleresultater.
Styrke er relateret til sejhed, men henviser til et enkelt punkt, hvor et materiale ødelægges katastrofalt, når der påføres stress. Det omtales almindeligvis som "brudmodulet", som opnås ved at udføre en tre- eller firepunkts bøjningsstyrkemåling på en teststang. Værdien af trepunktstesten er 1 % højere end værdien af firepunktstesten.
Selvom mange skalaer inklusive Rockwell hårdhed og Vickers hårdhed kan bruges til at måle hårdhed, er Vickers mikrohårdhedsskala meget velegnet til avancerede keramiske materialer. Hårdheden ændres i forhold til materialets slidstyrke.
I ventiler, der fungerer på en cyklisk måde, er træthed den største bekymring på grund af den kontinuerlige åbning og lukning af ventilen. Træthed er tærsklen til styrke. Ud over denne tærskel har materialet en tendens til at svigte under dets normale bøjningsstyrke.
Korrosionsbestandighed afhænger af driftsmiljøet og mediet, der indeholder materialet. Ud over "hydrotermisk nedbrydning" er mange avancerede keramiske materialer metaller overlegne på dette område, og visse zirconiumoxid-baserede materialer vil gennemgå "hydrotermisk nedbrydning" efter at være blevet udsat for højtemperaturdamp.
Komponenternes geometri, termiske udvidelseskoefficient, termiske ledningsevne, sejhed og styrke påvirkes af termisk stød. Dette område er befordrende for høj varmeledningsevne og sejhed, så metalkomponenterne kan fungere effektivt. Fremskridt inden for keramiske materialer giver imidlertid nu acceptable niveauer af modstand mod termisk stød.
Avanceret keramik har været brugt i mange år og er populær blandt pålidelighedsingeniører, anlægsingeniører og ventildesignere, som kræver høj ydeevne og høj værdi. I henhold til specifikke anvendelseskrav er det velegnet til forskellige formuleringer i en række forskellige industrier. Fire avancerede keramik har dog stor betydning inden for krævende vedligeholdelsesventiler, herunder siliciumcarbid (SiC), siliciumnitrid (Si3N4), alumina og zirconia. Materialerne til ventilen og ventilkuglen vælges i henhold til de specifikke anvendelseskrav.
Ventilen bruger to hovedformer af zirconia, som har samme termiske udvidelseskoefficient og stivhed som stål. Magnesiumoxid delvist stabiliseret zirconia (Mg-PSZ) har den højeste termiske stødmodstand og sejhed, mens yttria tetragonal zirconia polycrystalline (Y-TZP) er hårdere, men er modtagelig for hydrotermisk nedbrydning.
Siliciumnitrid (Si3N4) har forskellige formuleringer. Gastryksintret siliciumnitrid (GPPSN) er det mest almindelige materiale, der bruges til ventiler og ventilkomponenter. Ud over dens gennemsnitlige sejhed har den også høj hårdhed og styrke, fremragende termisk stødmodstand og termisk stabilitet. I dampmiljøer med høje temperaturer kan Si3N4 desuden erstatte zirconia for at forhindre hydrotermisk nedbrydning.
Med et strammere budget kan koncentratoren vælge mellem SiC eller aluminiumoxid. Begge materialer har høj hårdhed, men er ikke hårdere end zirconia eller siliciumnitrid. Dette viser, at materialet er meget velegnet til statiske komponentanvendelser, såsom ventilforinger og ventilsæder, frem for kugle eller skive, der er udsat for højere belastning.
Sammenlignet med de metalmaterialer, der bruges i krævende ventilapplikationer (herunder ferrochrom (CrFe), wolframcarbid, Hastelloy og Stellite), har avancerede keramiske materialer lavere sejhed og lignende styrke.
Krævende serviceapplikationer involverer brugen af roterende ventiler, såsom spjældventiler, tapp, flydende kugleventiler og fjedre. I sådanne applikationer har Si3N4 og zirconia termisk stødbestandighed, sejhed og styrke og kan tilpasse sig de mest krævende miljøer. På grund af materialets hårdhed og korrosionsbestandighed er komponentens levetid flere gange så lang som metalkomponenten. Andre fordele omfatter ydeevnekarakteristika over ventilens levetid, især i områder, hvor afskærings- og kontrolfunktioner opretholdes.
Dette blev demonstreret i tilfælde af en 65 mm (2,6 tommer) ventil kynar/RTFE kugle og liner udsat for 98 % svovlsyre plus ilmenit, hvor ilmenitten omdannes til titaniumoxidpigment. Mediernes ætsende karakter betyder, at disse komponenters levetid kan være helt op til seks uger. Imidlertid har brugen af sfærisk ventilbeklædning (en proprietær magnesiumoxid delvist stabiliseret zirconia (Mg-PSZ)) fremstillet af Nilcra™ (Figur 1) fremragende hårdhed og korrosionsbestandighed og har været leveret i tre år. Intermitterende service, uden nogen synlig slitage.
I lineære ventiler (inklusive vinkelventiler, drosselventiler eller kugleventiler) er zirkoniumoxid og siliciumnitrid velegnet til både ventilpropper og ventilsæder på grund af disse produkters "hårde tætnings"-egenskaber. På samme måde kan aluminiumoxid bruges i visse foringer og bure. Gennem den matchende kugle på sæderingen kan der opnås en høj grad af tætning.
Til ventilkernen, inklusive spoleventil, indløb og udløb eller ventilhusbøsning, kan et hvilket som helst af de fire keramiske hovedmaterialer anvendes i henhold til applikationskravene. Materialets høje hårdhed og korrosionsbestandighed har vist sig at være gavnlig i forhold til produktets ydeevne og levetid.
Tag DN150 sommerfugleventilen brugt i det australske bauxitraffinaderi som et eksempel. Det høje indhold af silica i mediet forårsager høje niveauer af slid på ventilbøsningerne. Foringen og ventilskiven, der blev brugt i starten, var lavet af 28% CrFe-legering og holdt kun otte til ti uger. Men på grund af introduktionen af ventiler lavet af Nilcra™ zirconia (Figur 2), er levetiden blevet øget til 70 uger.
På grund af dets sejhed og styrke fungerer keramik godt i de fleste ventilapplikationer. Det er dog deres hårdhed og korrosionsbestandighed, der hjælper med at forlænge ventilens levetid. Til gengæld øger dette sikkerheden ved at reducere nedetiden for reservedele, reduceret arbejdskapital og lagerbeholdning, minimal manuel håndtering og reduceret lækage, hvilket reducerer de samlede livscyklusomkostninger.
I lang tid har anvendelsen af keramiske materialer i højtryksventiler været en af de største bekymringer, fordi disse ventiler er udsat for høje aksiale eller torsionsbelastninger. Imidlertid udvikler store aktører på dette område ventilkugledesigns, der forbedrer overlevelsesevnen af aktiveringsmomentet.
Den anden store begrænsning er størrelsen. Størrelsen af det største ventilsæde og største ventilkugle (figur 3) produceret af delvist stabiliseret zirconia er henholdsvis DN500 og DN250. Imidlertid foretrækker de fleste nuværende specifikationer at bruge keramik til at fremstille dele, hvis dimensioner ikke overstiger disse dimensioner.
Selvom det nu er blevet bevist, at keramiske materialer kan bruges som et passende valg, er der stadig nogle enkle retningslinjer at følge for at maksimere dens ydeevne. Keramiske materialer bør kun anvendes først, hvis der er behov for at reducere omkostningerne. Både inde og ude bør undgå skarpe hjørner og stresskoncentration.
Enhver potentiel termisk ekspansionsmismatch skal tages i betragtning under designfasen. For at reducere bøjlespændingen er det nødvendigt at holde keramikken udenfor i stedet for inde. Endelig bør behovet for geometriske tolerancer og overfladebehandling nøje overvejes, da disse tolerancer kan øge unødvendige omkostninger markant.
Ved at følge disse retningslinjer og bedste praksis ved valg af materialer og koordinering med leverandører fra starten af projektet, kan der opnås en ideel løsning for hver krævende serviceapplikation.
Disse oplysninger er indhentet, gennemgået og tilpasset fra materialer leveret af Morgan Advanced Materials.
Morgan Advanced Materials-Teknisk Keramik. (28. november 2019). Avancerede keramiske materialer velegnet til seriøse serviceopgaver. AZoM. Hentet fra https://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=12305 den 9. marts 2021.
Morgan Advanced Materials-Teknisk Keramik. "Avancerede keramiske materialer til seriøse serviceapplikationer". AZoM. 9. marts 2021.
Morgan Advanced Materials-Teknisk Keramik. "Avancerede keramiske materialer til seriøse serviceapplikationer". AZoM. https://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=12305. (Få adgang den 9. marts 2021).
Morgan Advanced Materials-Teknisk Keramik. 2019. Avancerede keramiske materialer velegnet til seriøse serviceopgaver. AZoM, visningstidspunktet er 9. marts 2021, https://www.azom.com/article.aspx? Artikel-id = 12305.
Elodie Verzoli er produktchef for UHV-løsninger hos OSAY PHYSICS (et datterselskab af TOH). Hun blev interviewet om NanoSpaces hovedfunktioner, og hvorfor det blev en vigtig del af TOHs produktportefølje.
I dette interview diskuterede Rohit Ramnath, senior produktingeniør hos AZoM og Master Bond, emnet overfladebehandling og hvorfor den bedste vedhæftning anbefales.
I dette interview talte AZoM og TRB driftsleder Francis Arthur om TRB's transportløsninger og dets sammensatte produkter.
X500-25BC-600 er en kompakt desktop set-top box kompressionstester. Den leveres med 4 afbalancerede vejeceller for at forbedre nøjagtigheden og ujævn belastningstolerance. Computerstyring og kraftfulde servodrev kan opnå en imponerende nøjagtighed.
Evactron U50 Plasma Detergent er designet til faciliteter, der foretrækker at bruge en kablet berøringspanelgrænseflade til at programmere rengøringsparametre.
Thermo Scientific™ MIC-6 multi-instrument kalibrator er det perfekte supplement til den brancheførende TVA2020, som forbedrer nøjagtigheden og sparer tid til at optimere LDAR-overensstemmelsesovervågning.
Vi bruger cookies til at forbedre din oplevelse. Ved at fortsætte med at browse på denne hjemmeside accepterer du vores brug af cookies. Mere information.
Posttid: Mar-10-2021
