Używamy plików cookie, aby poprawić Twoje doświadczenie. Kontynuując przeglądanie tej witryny, wyrażasz zgodę na używanie przez nas plików cookie.Więcej informacji.
Poważna usługa nie ma oficjalnej definicji. Można ją traktować jako odnoszącą się do warunków pracy, w których wymiana zaworu jest kosztowna lub zmniejsza wydajność procesu.
Istnieje globalna potrzeba obniżenia kosztów produkcji procesowej w celu poprawy rentowności we wszystkich gałęziach przemysłu, w których obowiązują trudne warunki świadczenia usług. Obejmują one od ropy i gazu, petrochemii, po wytwarzanie energii jądrowej i energetycznej, przetwórstwo minerałów i górnictwo.
Projektanci i inżynierowie pracują nad osiągnięciem tego na różne sposoby. Najbardziej odpowiednim podejściem jest zwiększenie czasu sprawności i wydajności poprzez skuteczną kontrolę parametrów procesu, takich jak skuteczne wyłączanie i zoptymalizowana kontrola przepływu.
Optymalizacja bezpieczeństwa również odgrywa kluczową rolę, ponieważ mniejsza liczba wymian może zapewnić bezpieczniejsze środowisko produkcyjne. Ponadto firma stara się minimalizować zapasy sprzętu, w tym pomp i zaworów, oraz minimalizować wymagane czynności związane z obsługą. Jednocześnie właściciele zakładów oczekują, że ogromne obroty swoimi aktywami. W rezultacie zwiększona moc przerobowa skutkuje mniejszą liczbą (ale większą średnicą) rur i sprzętu dla tego samego przepływu produktu i mniejszą liczbą metrów.
Sugeruje to, że oprócz konieczności stosowania większych średnic rur, poszczególne elementy systemu muszą wytrzymywać długotrwałe narażenie na trudne warunki środowiskowe, aby zmniejszyć potrzebę konserwacji i wymiany w trakcie eksploatacji.
Komponenty, w tym zawory i kule, muszą być wytrzymałe, aby odpowiadały żądanemu zastosowaniu, ale także zapewniać dłuższą żywotność. Jednakże głównym problemem w większości zastosowań jest to, że komponenty metalowe osiągnęły granice swoich możliwości. Sugeruje to, że projektanci mogą znaleźć alternatywy dla materiałów niemetalowych, zwłaszcza materiałów ceramicznych, do wymagających zastosowań serwisowych.
Typowe parametry wymagane do pracy komponentów w trudnych warunkach eksploatacyjnych obejmują odporność na szok termiczny, odporność na korozję, odporność na zmęczenie, twardość, wytrzymałość i udarność.
Odporność jest kluczowym parametrem, ponieważ mniej sprężyste elementy mogą ulec katastrofalnej awarii. Wytrzymałość materiału ceramicznego definiuje się jako odporność na propagację pęknięć. W niektórych przypadkach można ją zmierzyć metodą wcięcia, co daje sztucznie zawyżoną wartość. -stronna belka wycinająca zapewnia dokładne pomiary.
Wytrzymałość jest powiązana z ciągliwością, ale odnosi się do pojedynczego punktu, w którym materiał ulega katastrofalnemu zniszczeniu pod wpływem naprężenia. Jest powszechnie nazywany „modułem zerwania” i mierzony jest poprzez trzypunktową lub czteropunktową wytrzymałość na zginanie pomiar na pasku testowym. Test trzypunktowy dostarcza wartości o 1% wyższe niż test czteropunktowy.
Chociaż twardość można mierzyć w różnych skalach, w tym Rockwella i Vickersa, skala mikrotwardości Vickersa dobrze nadaje się do zaawansowanych materiałów ceramicznych. Twardość zmienia się proporcjonalnie do odporności materiału na zużycie.
W zaworach działających cyklicznie głównym problemem jest zmęczenie spowodowane ciągłym otwieraniem i zamykaniem zaworu. Zmęczenie to próg wytrzymałości, powyżej którego materiał ma tendencję do niszczenia poniżej swojej normalnej wytrzymałości na zginanie.
Odporność na korozję zależy od środowiska pracy i mediów zawierających materiał. Wiele zaawansowanych materiałów ceramicznych ma w tym obszarze lepsze właściwości niż metale, z wyjątkiem niektórych materiałów na bazie tlenku cyrkonu, które ulegają „degradacji hydrotermalnej” pod wpływem pary o wysokiej temperaturze.
Szok termiczny ma wpływ na geometrię części, współczynnik rozszerzalności cieplnej, przewodność cieplną, wytrzymałość i wytrzymałość. Jest to obszar, który sprzyja wysokiej przewodności cieplnej i wytrzymałości, a zatem części metalowe działają skutecznie. Jednakże obecnie następuje postęp w materiałach ceramicznych zapewniają akceptowalny poziom odporności na szok termiczny.
Zaawansowana ceramika jest stosowana od wielu lat i cieszy się popularnością wśród inżynierów zajmujących się niezawodnością, inżynierów instalacji i projektantów zaworów, którzy wymagają wysokiej wydajności i wartości. W zależności od wymagań konkretnego zastosowania istnieją różne indywidualne receptury odpowiednie dla różnych gałęzi przemysłu. Jednakże cztery zaawansowane ceramiki są mają znaczenie w dziedzinie zaworów do pracy w trudnych warunkach i obejmują węglik krzemu (SiC), azotek krzemu (Si3N4), tlenek glinu i tlenek cyrkonu. Materiały zaworów i kulek zaworów dobierane są w oparciu o wymagania konkretnego zastosowania.
Istnieją dwie główne formy tlenku cyrkonu stosowane w zaworach, które mają taki sam współczynnik rozszerzalności cieplnej i sztywność jak stal. Tlenek cyrkonu częściowo stabilizowany magnezją (Mg-PSZ) ma najwyższą odporność na szok termiczny i wytrzymałość, podczas gdy tetragonalny tlenek cyrkonu itru i polikrystaliczny (Y-TZP) ) jest twardszy, ale podatny na degradację hydrotermalną.
Azotek krzemu (Si3N4) jest dostępny w różnych formułach. Azotek krzemu spiekany pod ciśnieniem w gazie (GPSSN) to najczęściej stosowany materiał na zawory i elementy zaworów, oferujący wysoką twardość i wytrzymałość, doskonałą odporność na szok termiczny i stabilność termiczną, a także średnią wytrzymałość. Ponadto Si3N4 stanowi odpowiedni substytut tlenku cyrkonu w środowiskach pary o wysokiej temperaturze, zapobiegając degradacji hydrotermalnej.
Ze względu na napięty budżet specyfikatorzy mogą wybierać spośród SiC lub tlenku glinu. Obydwa materiały mają wysoką twardość, ale nie są mocniejsze niż tlenek cyrkonu lub azotek krzemu. To pokazuje, że materiały te dobrze nadają się do zastosowań w elementach statycznych, takich jak tuleje i gniazda zaworów, niż kulki lub dyski o większym naprężeniu.
Zaawansowane materiały ceramiczne mają niższą ciągliwość i podobną wytrzymałość niż materiały metaliczne stosowane w zaworach do pracy w trudnych warunkach, w tym żelazo chromowe (CrFe), węglik wolframu, Hastelloy i Stellite.
Zastosowania w trudnych warunkach wymagają użycia zaworów obrotowych, takich jak przepustnice, czopy, pływające zawory kulowe i sprężyny. W takich zastosowaniach Si3N4 i tlenek cyrkonu zapewniają odporność na szok termiczny, wytrzymałość i wytrzymałość, aby wytrzymać najtrudniejsze warunki. Ze względu na twardość i odporność na korozję materiału, żywotność komponentów jest kilkakrotnie dłuższa niż komponentów metalowych. Inne korzyści obejmują charakterystykę działania zaworu przez cały okres jego użytkowania, szczególnie w obszarach, w których zachowana jest zdolność zamykania i kontrola.
Ilustruje to zastosowanie 65 mm (2,6 cala) kulki zaworu z kynaru/RTFE i wykładziny wystawionej na działanie 98% kwasu siarkowego i ilmenitu, który jest przekształcany w pigment w postaci tlenku tytanu. Agresywny charakter ośrodka oznacza, że składniki te mogą wytrzymują do sześciu tygodni. Jednakże przy zastosowaniu oprawy zaworu kulowego (rysunek 1) wyprodukowanej z Nilcra!”, opatentowanego tlenku cyrkonu częściowo stabilizowanego magnezją (Mg-PSZ), który zapewnia doskonałą twardość i odporność na korozję, zapewnia trzyletnią nieprzerwaną pracę bez żadnych zauważalne zużycie.
W zaworach liniowych, w tym zaworach kątowych, dławiących lub grzybkowych, tlenek cyrkonu i azotek krzemu są odpowiednie zarówno na grzyb, jak i gniazdo ze względu na charakter tych produktów „twardego gniazda”. Podobnie tlenek glinu może być stosowany w niektórych tulejach i koszykach. Wysoki stopień uszczelnienie można osiągnąć poprzez dopasowanie kulek szlifierskich na gnieździe zaworu.
W przypadku tulei zaworów, w tym grzyba zaworu, wlotu i wylotu lub tulei korpusu, można zastosować dowolny z czterech głównych materiałów ceramicznych, w zależności od wymagań aplikacji. Wysoka twardość i odporność materiału na korozję okazują się korzystne dla wydajności i obsługi żywotność produktu.
Weźmy na przykład przepustnicę DN150 używaną w australijskiej rafinerii boksytu. Wysoka zawartość krzemionki w medium może powodować duże zużycie tulei zaworów. Oryginalne tuleje i tarcze zostały wykonane ze stopu CrFe zawierającego 28% CrFe i były używane wyłącznie do 8 do 10 tygodni. Jednakże w przypadku zastawek wykonanych z Nilcry!” Cyrkon (ryc. 2) żywotność wzrosła do 70 tygodni.
Ze względu na swoją twardość i wytrzymałość ceramika dobrze sprawdza się w większości zastosowań związanych z zaworami. Jednakże to ich twardość i odporność na korozję przyczyniają się do trwałości zaworu. To z kolei zmniejsza ogólne koszty cyklu życia poprzez skrócenie przestojów w zakresie części zamiennych i obniżenie kapitału obrotowego i zapasów, ograniczając ręczną obsługę i poprawiając bezpieczeństwo dzięki mniejszej liczbie wycieków.
Stosowanie materiałów ceramicznych w zaworach wysokociśnieniowych od dawna stanowi jeden z głównych problemów, ponieważ zawory te poddawane są dużym obciążeniom osiowym i skrętnym. Jednak główni gracze w tej dziedzinie opracowują obecnie konstrukcje kulek zaworów, aby poprawić trwałość momentu obrotowego napędu.
Kolejnym poważnym ograniczeniem jest rozmiar. Największe gniazdo i największa kula (rysunek 3) produkowane z tlenku cyrkonu częściowo stabilizowanego magnezją to odpowiednio DN500 i DN250. Jednakże większość specyfikatorów preferuje obecnie ceramikę w przypadku komponentów o tych rozmiarach.
Chociaż materiały ceramiczne okazały się obecnie odpowiednim wyborem, należy przestrzegać kilku prostych wskazówek, aby zmaksymalizować ich wydajność. Materiały ceramiczne należy stosować w pierwszej kolejności tylko wtedy, gdy jest to konieczne, aby zminimalizować koszty. Należy unikać ostrych narożników i koncentracji naprężeń zarówno wewnętrznie, jak i zewnętrznie.
Na etapie projektowania należy wziąć pod uwagę wszelkie potencjalne niedopasowania rozszerzalności cieplnej. Aby zmniejszyć naprężenia obręczy, konieczne jest umieszczenie ceramiki na zewnątrz, a nie wewnątrz. Na koniec należy dokładnie rozważyć potrzebę tolerancji geometrycznych i wykończenia powierzchni, ponieważ są one może powodować znaczne i niepotrzebne koszty.
Postępując zgodnie z tymi wytycznymi i najlepszymi praktykami dotyczącymi wyboru materiałów i koordynując współpracę z dostawcami od początku projektu, można uzyskać idealne rozwiązanie dla każdego poważnego zastosowania usługowego.
Informacje te pochodzą z materiałów, recenzji i adaptacji dostarczonych przez Morgan Advanced Materials.
Morgan Advanced Materials – Ceramika techniczna. (28 listopada 2019 r.). Zaawansowane materiały ceramiczne do wymagających zastosowań serwisowych.AZOM. Pobrano 14 stycznia 2022 r. z https://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=12305.
Morgan Advanced Materials – Ceramika techniczna. „Zaawansowane materiały ceramiczne do zastosowań w trudnych warunkach”. AZOM. 14 stycznia 2022 r..
Morgan Advanced Materials – Ceramika techniczna. „Zaawansowane materiały ceramiczne do zastosowań w trudnych warunkach”.AZOM.https://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=12305. (dostęp: 14 stycznia 2022 r.).
Morgan Advanced Materials – Ceramika Techniczna.2019. Advanced Ceramic Materials for Harsh Service Applications.AZoM, dostęp: 14 stycznia 2022 r., https://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=12305.
W tym wywiadzie AZoM rozmawia z Mohamedem Rahamanem, emerytowanym profesorem nauk o materiałach i inżynierii Uniwersytetu Missouri, na temat bioceramiki i jej potencjalnego zastosowania w inżynierii biomedycznej.
AZoM rozmawiał z dr Iolandą Duarte i Juliane Mourą na temat ich badań, które uwzględniają obecność flory ekstremofilnej na panelach fotowoltaicznych.
AZoM rozmawiał z profesorem Andreą Fratalocchi z KAUST na temat jego badań, które skupiają się na wcześniej nierozpoznanych aspektach węgla.
Niewłaściwe nałożenie smaru może prowadzić do licznych uszkodzeń łożysk. Ponieważ 40% trwałości łożyska nie jest wystarczające do zapewnienia jego wartości konstrukcyjnej, niedosmarowanie i nadmierne smarowanie to kluczowe obszary do monitorowania. LUBExpert pozwala na użycie odpowiedniego smaru we właściwym miejscu i czasie odpowiedni czas.
Jest to standardowa walcowana folia miedziana JX Nippon Mining & Metals o idealnej elastyczności i odporności na wibracje.
XRDynamic (XRD) 500 firmy Anton Paar to zautomatyzowany, wielofunkcyjny proszkowy dyfraktometr rentgenowski. Jest to wydajne i wszechstronne urządzenie XRD.
Czas publikacji: 15 stycznia 2022 r
