Utilizamos cookies para melhorar a sua experiência. Ao continuar a navegar neste site, você concorda com o uso de cookies. Mais informações.
Serviço sério não tem definição oficial. Pode ser considerado como uma referência a condições operacionais em que a substituição da válvula é cara ou reduz a capacidade do processo.
Existe uma necessidade global de reduzir os custos de produção de processos para melhorar a rentabilidade em todas as indústrias que envolvem condições de serviço adversas. Estas vão desde o petróleo e gás e a petroquímica até à geração nuclear e de energia, processamento mineral e mineração.
Projetistas e engenheiros estão trabalhando para conseguir isso de diferentes maneiras. A abordagem mais apropriada é aumentar o tempo de atividade e a eficiência por meio do controle eficaz dos parâmetros do processo, como desligamento eficaz e controle de fluxo otimizado.
A otimização da segurança também desempenha um papel vital, pois menos substituições podem levar a um ambiente de produção mais seguro. Além disso, a empresa está tentando minimizar o estoque de equipamentos, incluindo bombas e válvulas, e o manuseio necessário. enorme volume de negócios em seus ativos. Como resultado, o aumento da capacidade de processamento resulta em menos tubos e equipamentos (mas de maior diâmetro) para o mesmo fluxo de produto e menos metros.
Isto sugere que, além de terem de ser maiores para diâmetros de tubos mais largos, os componentes individuais do sistema precisam de suportar a exposição prolongada a ambientes agressivos para reduzir a necessidade de manutenção e substituição em serviço.
Os componentes, incluindo válvulas e esferas, precisam ser robustos para se adequarem à aplicação desejada, mas também fornecer vida útil prolongada. No entanto, um grande problema com a maioria das aplicações é que os componentes metálicos atingiram os limites de suas capacidades de desempenho. encontre alternativas para materiais não metálicos, especialmente materiais cerâmicos, para aplicações de serviços exigentes.
Os parâmetros típicos necessários para operar componentes sob condições severas de serviço incluem resistência ao choque térmico, resistência à corrosão, resistência à fadiga, dureza, resistência e tenacidade.
A resiliência é um parâmetro chave, pois componentes menos resilientes podem falhar catastroficamente. A tenacidade de um material cerâmico é definida como a resistência à propagação de trincas. Em alguns casos, pode ser medida usando o método de indentação, resultando em um valor artificialmente alto. O feixe de entalhe lateral fornece medições precisas.
A resistência está relacionada à tenacidade, mas refere-se ao único ponto em que um material falha catastroficamente quando a tensão é aplicada. É comumente referido como “módulo de ruptura” e é medido tomando-se uma resistência à flexão de três ou quatro pontos. medição em uma barra de teste. O teste de três pontos fornece valores 1% mais altos que o teste de quatro pontos.
Embora a dureza possa ser medida em uma variedade de escalas, incluindo Rockwell e Vickers, a escala de microdureza Vickers é adequada para materiais cerâmicos avançados.
Em válvulas que operam de maneira cíclica, a fadiga é um grande problema devido à abertura e fechamento contínuos da válvula. A fadiga é o limite de resistência além do qual um material tende a falhar abaixo de sua resistência à flexão normal.
A resistência à corrosão depende do ambiente operacional e do meio que contém o material. Muitos materiais cerâmicos avançados superam os metais nesta área, com exceção de alguns materiais à base de zircônia que “se degradam hidrotermicamente” quando expostos ao vapor de alta temperatura.
A geometria da peça, o coeficiente de expansão térmica, a condutividade térmica, a tenacidade e a resistência são todos afetados pelo choque térmico. Esta é uma área que promove alta condutividade térmica e tenacidade e, portanto, as peças metálicas funcionam de forma eficaz. fornecer níveis aceitáveis de resistência ao choque térmico.
Cerâmicas avançadas têm sido usadas há muitos anos e são populares entre engenheiros de confiabilidade, engenheiros de fábrica e projetistas de válvulas que exigem alto desempenho e valor. Dependendo dos requisitos específicos da aplicação, existem diferentes formulações individuais adequadas para vários setores. de importância no campo de válvulas de serviço severo e incluem carboneto de silício (SiC), nitreto de silício (Si3N4), alumina e zircônia. Os materiais das válvulas e das esferas da válvula são selecionados com base nos requisitos específicos da aplicação.
Existem duas formas principais de zircônia usadas em válvulas que possuem o mesmo coeficiente de expansão térmica e rigidez do aço. A zircônia parcialmente estabilizada com magnésia (Mg-PSZ) tem a maior resistência ao choque térmico e tenacidade, enquanto a zircônia tetragonal policristalina de ítria (Y-TZP ) é mais difícil, mas sujeito à degradação hidrotérmica.
O nitreto de silício (Si3N4) está disponível em diferentes formulações. O nitreto de silício sinterizado sob pressão de gás (GPPSN) é o material mais comumente usado para válvulas e componentes de válvulas, oferecendo alta dureza e resistência, excelente resistência ao choque térmico e estabilidade térmica, além de tenacidade média. Além disso, o Si3N4 fornece um substituto adequado para a zircônia em ambientes com vapor de alta temperatura, evitando a degradação hidrotérmica.
Devido aos orçamentos apertados, os especificadores podem escolher entre SiC ou Alumina. Ambos os materiais têm alta dureza, mas não são mais fortes que a zircônia ou o nitreto de silício. bolas ou discos de maior tensão.
Os materiais cerâmicos avançados têm menor tenacidade e resistência semelhante aos materiais metálicos usados em aplicações de válvulas de serviço severas, incluindo ferro cromo (CrFe), carboneto de tungstênio, Hastelloy e Stellite.
Aplicações de serviço severas envolvem o uso de válvulas rotativas, como válvulas borboleta, munhões, válvulas de esfera flutuantes e molas. Nessas aplicações, o Si3N4 e a zircônia fornecem resistência ao choque térmico, tenacidade e resistência para suportar os ambientes mais severos. do material, a vida útil dos componentes é várias vezes superior à dos componentes metálicos. Outros benefícios incluem as características de desempenho da válvula ao longo de sua vida útil, especialmente em áreas onde a capacidade de fechamento e o controle são mantidos.
Isso é ilustrado na aplicação de uma válvula kynar/RTFE de esfera e revestimento de 65 mm (2,6 pol.) exposta a ácido sulfúrico a 98% e ilmenita, que está sendo convertida em pigmento de óxido de titânio. duram até seis semanas. No entanto, usando o interno da válvula de esfera (Figura 1) fabricado em Nilcra!", uma zircônia proprietária parcialmente estabilizada com magnésia (Mg-PSZ) que fornece excelente dureza e resistência à corrosão, fornece um serviço ininterrupto de três anos sem qualquer desgaste detectável.
Em válvulas lineares, incluindo válvulas angulares, borboletas ou globo, a zircônia e o nitreto de silício são adequados tanto para obturador quanto para sede devido à natureza de “assento rígido” desses produtos. Da mesma forma, o óxido de alumínio pode ser usado em alguns revestimentos e gaiolas. A vedação pode ser obtida combinando esferas de moagem na sede da válvula.
Para buchas de válvula, incluindo bujão de válvula, entrada e saída ou buchas de corpo, qualquer um dos quatro principais materiais cerâmicos pode ser usado dependendo dos requisitos da aplicação. A alta dureza e resistência à corrosão do material provam ser benéficas para o desempenho e serviço vida útil do produto.
Tomemos, por exemplo, uma válvula borboleta DN150 usada em uma refinaria de bauxita australiana. O alto teor de sílica do meio pode causar altos níveis de desgaste nas buchas da válvula. 8 a 10 semanas. Porém, com válvulas feitas de Nilcra!" Zircônia (Figura 2), a vida útil aumentou para 70 semanas.
Devido à sua tenacidade e resistência, a cerâmica funciona bem na maioria das aplicações de válvulas. No entanto, é a sua dureza e resistência à corrosão que contribuem para a longevidade da válvula. e inventário, reduzindo o manuseio manual e melhorando a segurança através de menos vazamentos.
O uso de materiais cerâmicos em válvulas de alta pressão tem sido uma das principais preocupações porque essas válvulas estão sujeitas a altas cargas axiais ou torcionais. No entanto, os principais participantes da área estão agora desenvolvendo projetos de esferas de válvulas para melhorar a capacidade de sobrevivência do torque de acionamento.
Outra limitação importante é o tamanho. O maior assento e a maior esfera (Figura 3) produzidos a partir de zircônia parcialmente estabilizada com magnésia são DN500 e DN250, respectivamente. No entanto, a maioria dos especificadores atualmente prefere cerâmicas para componentes desses tamanhos.
Embora os materiais cerâmicos tenham agora provado ser uma escolha adequada, algumas orientações simples precisam ser seguidas para maximizar o seu desempenho. Os materiais cerâmicos só devem ser usados primeiro quando for necessário minimizar os custos. externamente.
Qualquer potencial incompatibilidade de expansão térmica deve ser considerada durante a fase de projeto. Para reduzir a tensão do aro, é necessário manter a cerâmica por fora e não por dentro. Por fim, a necessidade de tolerâncias geométricas e acabamento superficial deve ser cuidadosamente considerada, pois estas pode adicionar custos significativos e desnecessários.
Seguindo estas diretrizes e práticas recomendadas para seleção de materiais e coordenação com fornecedores desde o início de um projeto, uma solução ideal pode ser alcançada para cada aplicação de serviço séria.
Estas informações são derivadas de material, revisões e adaptações fornecidas pela Morgan Advanced Materials.
Morgan Advanced Materials – Technical Ceramics.(28 de novembro de 2019).Materiais cerâmicos avançados para aplicações de serviços exigentes.AZOM.Recuperado em 14 de janeiro de 2022 em https://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=12305.
Morgan Advanced Materials – Technical Ceramics.”Materiais cerâmicos avançados para aplicações de serviços severos”.AZOM.14 de janeiro de 2022..
Morgan Advanced Materials – Technical Ceramics.”Advanced Ceramic Materials for Hard Service Applications”.AZOM.https://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=12305.(Acessado em 14 de janeiro de 2022).
Morgan Advanced Materials – Cerâmica Técnica.2019. Advanced Ceramic Materials for Harsh Service Applications.AZoM, acessado em 14 de janeiro de 2022, https://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=12305.
Nesta entrevista, AZoM conversa com Mohamed Rahaman, professor emérito de ciência e engenharia de materiais da Universidade de Ciência e Tecnologia do Missouri, sobre biocerâmica e seu uso potencial em engenharia biomédica.
A AZoM conversou com a Dra. Iolanda Duarte e Juliane Moura sobre sua pesquisa, que leva em consideração a presença de flora extremófila em painéis fotovoltaicos.
AZoM conversou com o professor Andrea Fratalocchi da KAUST sobre sua pesquisa, que se concentra em aspectos do carvão até então não reconhecidos.
A aplicação inadequada de graxa pode levar a inúmeras falhas do rolamento. Como 40% da vida útil do rolamento não é suficiente para fornecer seu valor de engenharia, a sublubrificação e a sobrelubrificação são áreas-chave a serem monitoradas. O LUBExpert permite que você use o lubrificante certo no lugar certo no momento. tempo certo.
Esta é a folha de cobre laminada padrão da JX Nippon Mining & Metals com flexibilidade ideal e resistência à vibração.
O XRDynamic (XRD) 500 da Anton Paar é um difratômetro de raios X de pó multifuncional automatizado. É um dispositivo XRD eficiente e versátil.
Horário da postagem: 15 de janeiro de 2022
