Non existe unha definición formal do servizo. Pódese considerar que se refire ao alto custo da substitución da válvula ou ás condicións de traballo que reducen a capacidade de procesamento.
A necesidade global de reducir os custos de produción dos procesos para mellorar a rendibilidade de todos os sectores implicados en duras condicións de servizo. Estes van desde petróleo e gas, petroquímica ata enerxía nuclear e xeración de enerxía, procesamento de minerais e minería.
Deseñadores e enxeñeiros están tentando acadar este obxectivo de diferentes xeitos. O método máis apropiado é aumentar o tempo de actividade e a eficiencia controlando eficazmente os parámetros do proceso (como o apagado efectivo e o control de fluxo optimizado).
A optimización da seguridade tamén xoga un papel vital, porque reducir o número de substitucións pode levar a un ambiente de produción máis seguro. Ademais, a empresa está a traballar para reducir o inventario de equipos (incluídas as bombas e as válvulas) e a eliminación necesaria. Ao mesmo tempo, os propietarios das instalacións esperan un gran volume de negocio dos seus activos. Polo tanto, o aumento da capacidade de procesamento dará lugar a menos (pero de maior diámetro) tubos e equipos e menos instrumentos para o mesmo fluxo de produtos.
Isto demostra que, ademais de ter que ser máis grandes para diámetros de tubos máis amplos, os distintos compoñentes do sistema tamén deben soportar unha exposición prolongada a ambientes duros para reducir a necesidade de mantemento e substitución en servizo.
Os compoñentes que inclúen as válvulas e as esferas de válvulas deben ser robustos para adaptarse á aplicación desexada, pero tamén poden prolongar a súa vida útil. Non obstante, o principal problema da maioría das aplicacións é que as pezas metálicas alcanzaron os seus límites de rendemento. Isto indica que os deseñadores poden atopar alternativas aos materiais non metálicos en aplicacións esixentes, especialmente materiais cerámicos.
Os parámetros típicos necesarios para operar compoñentes en condicións duras inclúen a resistencia ao choque térmico, a resistencia á corrosión, a resistencia á fatiga, a dureza, a resistencia e a tenacidade.
A resiliencia é un parámetro clave, porque os compoñentes que son menos resistentes poden fallar catastróficamente. A tenacidade dos materiais cerámicos defínese como a resistencia á propagación de fendas. Nalgúns casos, pódese medir mediante o método de sangría para obter un valor artificialmente alto. O uso dun feixe de incisión dun só lado pode proporcionar resultados de medición precisos.
A resistencia está relacionada coa tenacidade, pero refírese a un único punto no que un material está danado catastróficamente cando se aplica tensión. Denomínase comunmente como "módulo de rotura", que se obtén realizando unha medición da resistencia á flexión de tres ou catro puntos nunha varilla de proba. O valor da proba de tres puntos é un 1% superior ao valor da proba de catro puntos.
Aínda que se poden usar moitas escalas, incluíndo a dureza Rockwell e a dureza Vickers, para medir a dureza, a escala de microdureza Vickers é moi adecuada para materiais cerámicos avanzados. A dureza cambia en proporción á resistencia ao desgaste do material.
Nas válvulas que funcionan de forma cíclica, a fatiga é a principal preocupación debido á continua apertura e peche da válvula. A fatiga é o limiar da forza. Máis aló deste limiar, o material tende a fallar por debaixo da súa resistencia á flexión normal.
A resistencia á corrosión depende do ambiente operativo e do medio que contén o material. Ademais da "degradación hidrotérmica", moitos materiais cerámicos avanzados son superiores aos metais neste campo, e certos materiais a base de circonio sufrirán "degradación hidrotérmica" despois de estar expostos a vapor a alta temperatura.
A xeometría, o coeficiente de expansión térmica, a condutividade térmica, a dureza e a resistencia dos compoñentes vense afectadas polo choque térmico. Esta área é propicia para unha alta condutividade térmica e dureza, polo que os compoñentes metálicos poden funcionar de forma eficaz. Non obstante, os avances nos materiais cerámicos agora proporcionan niveis aceptables de resistencia ao choque térmico.
A cerámica avanzada utilízase durante moitos anos e é popular entre os enxeñeiros de fiabilidade, enxeñeiros de plantas e deseñadores de válvulas que requiren un alto rendemento e un alto valor. Segundo os requisitos específicos de aplicación, é axeitado para diferentes formulacións nunha variedade de industrias. Non obstante, catro cerámicas avanzadas son de gran importancia no campo das válvulas de mantemento esixentes, incluíndo carburo de silicio (SiC), nitruro de silicio (Si3N4), alúmina e circonio. Os materiais da chave e da bola da chave son seleccionados segundo os requisitos específicos da aplicación.
A válvula usa dúas formas principais de circonio, que teñen o mesmo coeficiente de expansión térmica e rixidez que o aceiro. O zirconio parcialmente estabilizado de óxido de magnesio (Mg-PSZ) ten a maior resistencia ao choque térmico e tenacidade, mentres que o zirconio policristalino tetragonal de itria (Y-TZP) é máis duro, pero é susceptible á degradación hidrotermal.
O nitruro de silicio (Si3N4) ten diferentes formulacións. O nitruro de silicio sinterizado a presión de gas (GPPSN) é o material máis común usado para válvulas e compoñentes de válvulas. Ademais da súa dureza media, tamén ten alta dureza e resistencia, excelente resistencia ao choque térmico e estabilidade térmica. Ademais, en ambientes de vapor de alta temperatura, Si3N4 pode substituír o zirconio para evitar a degradación hidrotermal.
Cun orzamento máis estrito, o concentrador pode escoller entre SiC ou alúmina. Ambos materiais teñen unha alta dureza, pero non son máis duros que o zirconio ou o nitruro de silicio. Isto demostra que o material é moi axeitado para aplicacións de compoñentes estáticos, como revestimentos de válvulas e asentos de válvulas, en lugar de bola ou disco suxeito a unha maior tensión.
En comparación cos materiais metálicos utilizados en aplicacións de válvulas esixentes (incluíndo ferrocromo (CrFe), carburo de tungsteno, Hastelloy e Stellite), os materiais cerámicos avanzados teñen unha dureza máis baixa e unha resistencia similar.
As aplicacións de servizo esixentes implican o uso de válvulas rotativas, como válvulas de bolboreta, muelles, válvulas de bola flotantes e resortes. Nestas aplicacións, o Si3N4 e o zirconio teñen resistencia, tenacidade e resistencia ao choque térmico e poden adaptarse aos ambientes máis esixentes. Debido á dureza e resistencia á corrosión do material, a vida útil do compoñente é varias veces a do compoñente metálico. Outros beneficios inclúen as características de rendemento durante a vida útil da válvula, especialmente nas áreas onde se manteñen as capacidades de corte e control.
Isto demostrouse no caso dunha bola de kynar/RTFE con válvula de 65 mm (2,6 polgadas) e un forro expostos a ácido sulfúrico ao 98% máis ilmenita, converténdose a ilmenita en pigmento de óxido de titanio. A natureza corrosiva dos medios significa que a vida destes compoñentes pode ser de ata seis semanas. Non obstante, o uso de molduras de válvulas esféricas (un zirconio patentado de óxido de magnesio parcialmente estabilizado (Mg-PSZ)) fabricada por Nilcra™ (Figura 1) ten unha excelente dureza e resistencia á corrosión e fíxose durante tres anos. Servizo intermitente, sen desgaste detectable.
Nas válvulas lineais (incluíndo válvulas de ángulo, válvulas de aceleración ou válvulas de globo), o zirconio e o nitruro de silicio son axeitados tanto para os tapóns de válvulas como para os asentos das válvulas debido ás características de "selado duro" destes produtos. Do mesmo xeito, a alúmina pódese usar en certos revestimentos e gaiolas. A través da bola coincidente no anel do asento, pódese conseguir un alto grao de selado.
Para o núcleo da chave, incluíndo a chave de carrete, a entrada e saída ou o buxo do corpo da chave, pódese utilizar calquera dos catro materiais cerámicos principais segundo os requisitos da aplicación. A alta dureza e resistencia á corrosión do material demostraron ser beneficiosas en termos de rendemento do produto e vida útil.
Tome como exemplo a válvula de bolboreta DN150 utilizada na refinería de bauxita australiana. O alto contido de sílice no medio provoca altos niveis de desgaste nos casquiños das válvulas. O revestimento e o disco da válvula utilizados inicialmente estaban feitos de aliaxe CrFe ao 28% e só duraban de oito a dez semanas. Non obstante, debido á introdución de válvulas de circonio Nilcra™ (Figura 2), a vida útil aumentou a 70 semanas.
Debido á súa dureza e resistencia, a cerámica funciona ben na maioría das aplicacións de válvulas. Non obstante, é a súa dureza e resistencia á corrosión as que axudan a prolongar a vida útil da válvula. Á súa vez, isto aumenta a seguridade ao reducir o tempo de inactividade das pezas de substitución, o capital de traballo e o inventario reducidos, o manexo manual mínimo e as fugas reducidas, reducindo así os custos xerais do ciclo de vida.
Durante moito tempo, a aplicación de materiais cerámicos en válvulas de alta presión foi unha das principais preocupacións, porque estas válvulas están suxeitas a altas cargas axiais ou torsionales. Non obstante, os principais actores neste campo están a desenvolver deseños de bólas de válvulas que melloran a supervivencia do par de accionamento.
A outra gran limitación é o tamaño. O tamaño do asento de chave máis grande e da bola de chave máis grande (Figura 3) producidos por circonio parcialmente estabilizado de magnesia son DN500 e DN250, respectivamente. Non obstante, a maioría dos prescritores actuais prefiren utilizar cerámica para facer pezas cuxas dimensións non superen estas dimensións.
Aínda que agora está comprobado que os materiais cerámicos poden usarse como unha opción axeitada, aínda quedan algunhas pautas sinxelas a seguir para maximizar o seu rendemento. Os materiais cerámicos deben usarse primeiro só se hai que reducir os custos. Tanto dentro como fóra deben evitar cantos afiados e concentración de estrés.
Calquera posible desaxuste de expansión térmica debe ser considerado durante a fase de deseño. Para reducir a tensión do aro, é necesario manter a cerámica no exterior e non no interior. Por último, debe considerarse coidadosamente a necesidade de tolerancias xeométricas e de acabado superficial, xa que estas tolerancias poden aumentar significativamente os custos innecesarios.
Seguindo estas pautas e boas prácticas na selección de materiais e a coordinación cos provedores desde o inicio do proxecto, pódese conseguir unha solución ideal para cada aplicación de servizo esixente.
Esta información foi obtida, revisada e adaptada a partir de materiais proporcionados por Morgan Advanced Materials.
Morgan Advanced Materials-Technical Ceramics. (28 de novembro de 2019). Materiais cerámicos avanzados axeitados para aplicacións de servizos serios. AZoM. Recuperado de https://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=12305 o 9 de marzo de 2021.
Morgan Advanced Materials-Technical Ceramics. "Materiais cerámicos avanzados para aplicacións de servizos serios". AZoM. 9 de marzo de 2021.
Morgan Advanced Materials-Technical Ceramics. "Materiais cerámicos avanzados para aplicacións de servizos serios". AZoM. https://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=12305. (Consultado o 9 de marzo de 2021).
Morgan Advanced Materials-Technical Ceramics. 2019. Materiais cerámicos avanzados axeitados para aplicacións de servizos serios. AZoM, a hora de visualización é o 9 de marzo de 2021, https://www.azom.com/article.aspx? ID do artigo = 12305.
Elodie Verzoli é a xefa de produto de solucións UHV en OSAY PHYSICS (filial de TOH). Foi entrevistada sobre as principais funcións de NanoSpace e por que se converteu nunha parte importante da carteira de produtos de TOH.
Nesta entrevista, Rohit Ramnath, enxeñeiro senior de produtos en AZoM e Master Bond, discutiu o tema do tratamento de superficie e por que se recomenda a mellor adhesión.
Nesta entrevista, o director de operacións de AZoM e TRB, Francis Arthur, falaron sobre as solucións de transporte de TRB e os seus produtos compostos.
X500-25BC-600 é un probador de compresión de decodificador de escritorio compacto. Vén con 4 células de carga equilibradas para mellorar a precisión e tolerancia de carga desigual. O control por ordenador e as potentes servounidades poden acadar unha precisión impresionante.
O deterxente de plasma Evactron U50 está deseñado para instalacións que prefiren utilizar unha interface de panel táctil con cable para programar os parámetros de limpeza.
O calibrador multiinstrumento Thermo Scientific™ MIC-6 é o complemento perfecto para o TVA2020, líder da industria, que mellora a precisión e aforra tempo para optimizar a vixilancia do cumprimento de LDAR.
Usamos cookies para mellorar a túa experiencia. Ao continuar navegando neste sitio web, aceptas o noso uso de cookies. Máis información.
Hora de publicación: 10-mar-2021
