مواد سرامیکی پیشرفته برای کاربردهای خدمات سخت

ما از کوکی ها برای افزایش تجربه شما استفاده می کنیم. با ادامه مرور این سایت، با استفاده ما از کوکی ها موافقت می کنید. اطلاعات بیشتر.
سرویس جدی هیچ تعریف رسمی ندارد. می توان آن را به عنوان شرایط عملیاتی در نظر گرفت که در آن تعویض سوپاپ هزینه بر است یا توانایی فرآیند را کاهش می دهد.
نیاز جهانی به کاهش هزینه‌های تولید فرآیند برای بهبود سودآوری در تمام صنایعی که شرایط خدمات سختی دارند وجود دارد.
طراحان و مهندسان برای دستیابی به این امر از طرق مختلف تلاش می کنند. مناسب ترین رویکرد افزایش زمان کار و کارایی از طریق کنترل موثر پارامترهای فرآیند مانند خاموش شدن موثر و کنترل جریان بهینه است.
بهینه سازی ایمنی نیز نقش حیاتی ایفا می کند، زیرا جایگزینی کمتر می تواند منجر به محیط تولید ایمن تر شود. علاوه بر این، این شرکت در تلاش است تا موجودی تجهیزات، از جمله پمپ ها و شیرها، و جابجایی مورد نیاز را به حداقل برساند. در عین حال، صاحبان تاسیسات انتظار دارند. گردش مالی عظیم در دارایی های آنها. در نتیجه، افزایش ظرفیت پردازش منجر به لوله ها و تجهیزات کمتر (اما قطر بزرگتر) برای جریان محصول مشابه و متر کمتر می شود.
این نشان می‌دهد که علاوه بر بزرگ‌تر بودن برای قطر لوله‌های بزرگ‌تر، اجزای سیستم باید در معرض قرار گرفتن طولانی‌مدت در محیط‌های خشن مقاومت کنند تا نیاز به تعمیر و نگهداری و تعویض در حین کار کاهش یابد.
قطعات، از جمله دریچه‌ها و توپ‌ها، باید محکم باشند تا با کاربرد مورد نظر مطابقت داشته باشند، اما همچنین عمر مفید طولانی‌تری را ارائه می‌دهند. با این حال، یک مشکل عمده در اکثر برنامه‌ها این است که اجزای فلزی به محدودیت‌های قابلیت عملکرد خود رسیده‌اند. این نشان می‌دهد که طراحان ممکن است جایگزین هایی برای مواد غیر فلزی، به ویژه مواد سرامیکی، برای کاربردهای خدماتی سخت پیدا کنید.
پارامترهای معمولی مورد نیاز برای کارکرد قطعات تحت شرایط خدمات سخت شامل مقاومت در برابر شوک حرارتی، مقاومت در برابر خوردگی، مقاومت در برابر خستگی، سختی، استحکام و چقرمگی است.
انعطاف پذیری یک پارامتر کلیدی است زیرا اجزای کمتر انعطاف پذیر می توانند به طور فاجعه بار شکست بخورند. چقرمگی یک ماده سرامیکی به عنوان مقاومت در برابر انتشار ترک تعریف می شود. در برخی موارد می توان آن را با استفاده از روش فرورفتگی اندازه گیری کرد که منجر به یک مقدار مصنوعی بالا می شود. پرتو ناچ یک طرفه اندازه گیری های دقیقی را ارائه می دهد.
استحکام به چقرمگی مربوط می شود، اما به نقطه واحدی اشاره دارد که در آن یک ماده در هنگام اعمال تنش به طور فاجعه بار از کار می افتد. معمولاً به عنوان "مدول گسیختگی" نامیده می شود و با گرفتن مقاومت خمشی سه یا چهار نقطه ای اندازه گیری می شود. اندازه گیری روی نوار تست. تست سه نقطه ای 1% مقادیر بالاتری نسبت به تست چهار نقطه ای ارائه می دهد.
در حالی که سختی را می توان در مقیاس های مختلف از جمله راکول و ویکرز اندازه گیری کرد، مقیاس میکروسختی ویکرز برای مواد سرامیکی پیشرفته مناسب است. سختی متناسب با مقاومت در برابر سایش مواد متفاوت است.
در شیرهایی که به صورت چرخه‌ای کار می‌کنند، خستگی به دلیل باز و بسته شدن مداوم شیر یک مشکل بزرگ است. خستگی آستانه مقاومتی است که بیش از آن یک ماده کمتر از مقاومت خمشی معمولی خود از بین می‌رود.
مقاومت در برابر خوردگی به محیط عملیاتی و محیط حاوی مواد بستگی دارد. بسیاری از مواد سرامیکی پیشرفته در این زمینه عملکرد بهتری نسبت به فلزات دارند، به استثنای برخی از مواد مبتنی بر زیرکونیا که هنگام قرار گرفتن در معرض بخار با دمای بالا "هیدروترمال تخریب می‌شوند".
هندسه قطعات، ضریب انبساط حرارتی، هدایت حرارتی، چقرمگی و استحکام همگی تحت تاثیر شوک حرارتی هستند. این ناحیه ای است که هدایت حرارتی و چقرمگی بالایی را افزایش می دهد و بنابراین، قطعات فلزی به طور موثر عمل می کنند. با این حال، پیشرفت در مواد سرامیکی در حال حاضر سطوح قابل قبولی از مقاومت شوک حرارتی را فراهم می کند.
سرامیک های پیشرفته سالهاست که مورد استفاده قرار می گیرند و در میان مهندسان قابلیت اطمینان، مهندسین کارخانه و طراحان شیر که خواهان عملکرد و ارزش بالایی هستند، محبوب هستند. بسته به نیازهای کاربردی خاص، فرمولاسیون های فردی متفاوتی وجود دارد که برای صنایع مختلف مناسب است. با این حال، چهار سرامیک پیشرفته وجود دارد. در زمینه شیرهای سرویس شدید اهمیت دارند و شامل کاربید سیلیکون (SiC)، نیترید سیلیکون (Si3N4)، آلومینا و زیرکونیا می شوند. مواد سوپاپ و توپ شیر بر اساس نیازهای کاربردی خاص انتخاب می شوند.
دو شکل اصلی زیرکونیا مورد استفاده در شیرهایی وجود دارد که دارای ضریب انبساط حرارتی و سختی مشابه فولاد هستند. زیرکونیای نیمه تثبیت شده با منیزیم (Mg-PSZ) دارای بالاترین مقاومت شوک حرارتی و چقرمگی است، در حالی که ایتریا زیرکونیا چهارضلعی پلی کریستالی (Y-TZP) ) سخت تر است اما مستعد تخریب هیدروترمال است.
نیترید سیلیکون (Si3N4) در فرمولاسیون های مختلف موجود است. نیترید سیلیکون زینتر شده با فشار گاز (GPPSN) متداول ترین ماده مورد استفاده برای شیرها و اجزای شیر است که دارای سختی و استحکام بالا، مقاومت در برابر شوک حرارتی عالی و پایداری حرارتی علاوه بر چقرمگی متوسط ​​است. علاوه بر این، Si3N4 جایگزین مناسبی برای زیرکونیا در محیط های بخار با دمای بالا فراهم می کند و از تخریب هیدروترمال جلوگیری می کند.
به دلیل بودجه‌های کم، مشخص‌کننده‌ها می‌توانند از بین SiC یا آلومینا انتخاب کنند. هر دو ماده سختی بالایی دارند، اما از زیرکونیا یا نیترید سیلیکون قوی‌تر نیستند. توپ ها یا دیسک های استرس بالاتر.
مواد سرامیکی پیشرفته دارای چقرمگی کمتر و استحکام مشابهی نسبت به مواد فلزی مورد استفاده در کاربردهای دریچه های خدماتی شدید هستند، از جمله آهن کروم (CrFe)، کاربید تنگستن، هاستلوی و استلیت.
کاربردهای خدمات سخت شامل استفاده از دریچه های دوار مانند شیرهای پروانه ای، تراننیون ها، شیرهای توپی شناور و فنرها است. در چنین کاربردهایی، Si3N4 و زیرکونیا مقاومت در برابر شوک حرارتی، چقرمگی و استحکام را برای مقاومت در برابر سخت ترین محیط ها فراهم می کنند. به دلیل سختی و مقاومت در برابر خوردگی از مواد، عمر مفید قطعات چندین برابر بیشتر از قطعات فلزی است. از دیگر مزایای آن می توان به ویژگی های عملکرد شیر در طول عمر مفید آن، به ویژه در مناطقی که قابلیت بسته شدن و کنترل آن حفظ می شود، اشاره کرد.
این موضوع در استفاده از توپ و لاینر کینار/RTFE دریچه 65 میلی متری (2.6 اینچی) در معرض 98 درصد اسید سولفوریک و ایلمنیت، که به رنگدانه اکسید تیتانیوم تبدیل می شود، نشان داده شده است. ماهیت تهاجمی محیط به این معنی است که این اجزا می توانند تا شش هفته دوام می آورد. با این حال، با استفاده از روکش شیر توپی (شکل 1) ساخته شده از Nilcra!"، یک زیرکونیای اختصاصی نیمه تثبیت شده با منیزیم (Mg-PSZ) که سختی و مقاومت در برابر خوردگی عالی را فراهم می کند، خدمات سه ساله بدون وقفه را ارائه می دهد. سایش قابل تشخیص
در شیرهای خطی از جمله شیرهای زاویه، دریچه گاز یا گلوب، زیرکونیا و نیترید سیلیکون به دلیل ماهیت "صندلی سخت" این محصولات هم برای دوشاخه و هم برای نشیمنگاه مناسب هستند. همچنین می توان از اکسید آلومینیوم در برخی از آسترها و قفس ها استفاده کرد. آب بندی را می توان با تطبیق توپ های آسیاب روی نشیمنگاه سوپاپ به دست آورد.
برای بوش های سوپاپ، از جمله پلاگ سوپاپ، ورودی و خروجی، یا بوش های بدنه، هر یک از چهار ماده اصلی سرامیکی را می توان بسته به نیازهای کاربرد استفاده کرد. سختی و مقاومت در برابر خوردگی بالای مواد برای عملکرد و خدمات مفید است. عمر محصول
به عنوان مثال، شیر پروانه ای DN150 مورد استفاده در یک پالایشگاه بوکسیت استرالیایی را در نظر بگیرید. محتوای سیلیس بالا در محیط می تواند باعث سایش بالا در بوش های سوپاپ شود. آسترها و دیسک های اصلی از آلیاژ 28٪ CrFe ساخته شده بودند و فقط برای 8 تا 10 هفته. با این حال، با شیرهای ساخته شده از Nilcra!" زیرکونیا (شکل 2)، عمر مفید به 70 هفته افزایش یافت.
به دلیل چقرمگی و استحکام، سرامیک ها در اکثر کاربردهای شیر به خوبی کار می کنند. با این حال، این سختی و مقاومت در برابر خوردگی آنها است که به طول عمر شیر کمک می کند. این به نوبه خود هزینه های کلی چرخه عمر را با کاهش زمان خرابی قطعات جایگزین، کاهش سرمایه در گردش کاهش می دهد. و موجودی، کاهش جابجایی دستی، و بهبود ایمنی از طریق نشتی کمتر.
استفاده از مواد سرامیکی در شیرهای فشار قوی مدت‌هاست که یکی از نگرانی‌های اصلی بوده است زیرا این شیرها در معرض بارهای محوری یا پیچشی بالایی هستند.
یکی دیگر از محدودیت های اصلی اندازه است. بزرگترین صندلی و بزرگترین توپ (شکل 3) که از زیرکونیای نیمه تثبیت شده منیزیم تولید می شود، به ترتیب DN500 و DN250 هستند. با این حال، اکثر مشخصات در حال حاضر سرامیک را برای اجزای این اندازه ها ترجیح می دهند.
اگرچه اکنون ثابت شده است که مواد سرامیکی انتخاب مناسبی هستند، برخی از دستورالعمل‌های ساده برای به حداکثر رساندن عملکرد آنها باید دنبال شود. مواد سرامیکی فقط باید در ابتدا استفاده شوند که به حداقل رساندن هزینه ضروری باشد. از گوشه‌های تیز و تمرکز تنش باید هم در داخل و هم در داخل خودداری شود. خارجی
هر گونه عدم تطابق بالقوه انبساط حرارتی باید در مرحله طراحی در نظر گرفته شود. برای کاهش تنش حلقه، لازم است سرامیک را در خارج نگه دارید، نه در داخل. در نهایت، نیاز به تلرانس های هندسی و پرداخت سطح باید به دقت در نظر گرفته شود، زیرا این موارد می تواند هزینه های قابل توجه و غیر ضروری اضافه کند.
با پیروی از این دستورالعمل ها و بهترین شیوه ها برای انتخاب مواد و هماهنگی با تامین کنندگان از آغاز یک پروژه، می توان به یک راه حل ایده آل برای هر برنامه خدمات جدی دست یافت.
این اطلاعات از مطالب، بررسی‌ها و سازگاری‌های ارائه شده توسط Morgan Advanced Materials مشتق شده است.
Morgan Advanced Materials – Technical Ceramics.(28 نوامبر 2019).مواد سرامیکی پیشرفته برای کاربردهای خدماتی درخواستی.AZOM.بازیابی شده در 14 ژانویه 2022 از https://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=12305.
Morgan Advanced Materials – Technical Seramics.” Advanced Ceramic Materials for Harsh Service Applications”.AZOM. 14 ژانویه 2022..
Morgan Advanced Materials – Technical Ceramics."Advanced Ceramic Materials for Harsh Service Applications".AZOM.https://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=12305.(دسترسی در 14 ژانویه 2022).
Morgan Advanced Materials – Technical Ceramics.2019. مواد سرامیکی پیشرفته برای کاربردهای خدمات خشن.AZoM، دسترسی به ۱۴ ژانویه ۲۰۲۲، https://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=12305.
در این مصاحبه، AZoM با محمد رحمان، استاد بازنشسته علوم و مهندسی مواد دانشگاه علم و فناوری میسوری، در مورد بیوسرامیک و استفاده بالقوه آنها در مهندسی پزشکی صحبت می کند.
AZoM با دکتر Iolanda Duarte و Juliane Moura در مورد تحقیقات آنها صحبت کرد که حضور فلور افراطی بر روی پانل های فتوولتائیک را در نظر می گیرد.
AZoM با پروفسور Andrea Fratalocchi از KAUST در مورد تحقیقات خود صحبت کرد، که بر جنبه های قبلاً ناشناخته زغال سنگ تمرکز دارد.
استفاده نادرست از گریس می تواند منجر به خرابی های متعدد یاتاقان شود. با توجه به اینکه 40 درصد از عمر یاتاقان برای تامین ارزش مهندسی آن کافی نیست، روغن کاری زیر و روغن کاری بیش از حد از موارد کلیدی برای نظارت است. LUBExpert به شما امکان می دهد از روان کننده مناسب در مکان مناسب استفاده کنید. زمان مناسب.
این فویل مسی استاندارد JX Nippon Mining & Metals با انعطاف پذیری و مقاومت در برابر لرزش ایده آل است.
آنتون پار XRDynamic (XRD) 500 یک پراش سنج پرتو ایکس پودری چند منظوره خودکار است. این دستگاه XRD کارآمد و همه کاره است.