Мы используем файлы cookie, чтобы улучшить ваш опыт. Продолжая просматривать этот сайт, вы соглашаетесь с использованием файлов cookie. Дополнительная информация.
Серьезное обслуживание не имеет официального определения. Его можно рассматривать как относящееся к условиям эксплуатации, когда замена клапана обходится дорого или снижает производительность процесса.
Существует глобальная потребность в сокращении затрат на перерабатывающее производство для повышения рентабельности во всех отраслях, связанных с суровыми условиями эксплуатации. Они варьируются от нефти, газа и нефтехимии до атомной и электроэнергетики, переработки полезных ископаемых и горнодобывающей промышленности.
Конструкторы и инженеры работают над достижением этой цели разными способами. Наиболее подходящим подходом является увеличение времени безотказной работы и эффективности за счет эффективного контроля параметров процесса, таких как эффективный останов и оптимизированное управление потоком.
Оптимизация безопасности также играет жизненно важную роль, поскольку меньшее количество замен может привести к более безопасной производственной среде. Кроме того, компания пытается свести к минимуму запасы оборудования, включая насосы и клапаны, а также необходимые манипуляции. огромный оборот своих активов. В результате увеличение перерабатывающих мощностей приводит к меньшему количеству труб и оборудования (но большего диаметра) для того же потока продукта и меньшему количеству счетчиков.
Это говорит о том, что отдельные компоненты системы не только должны быть больше для более широких диаметров труб, но и должны выдерживать длительное воздействие суровых условий окружающей среды, чтобы уменьшить потребность в обслуживании и замене в процессе эксплуатации.
Компоненты, включая клапаны и шары, должны быть прочными, чтобы соответствовать желаемому применению, но также обеспечивать длительный срок службы. Однако основная проблема большинства применений заключается в том, что металлические компоненты достигли предела своих эксплуатационных возможностей. Это предполагает, что проектировщики могут найти альтернативу неметаллическим материалам, особенно керамическим материалам, для требовательных сервисных применений.
Типичные параметры, необходимые для работы компонентов в тяжелых условиях эксплуатации, включают стойкость к термическому удару, коррозионную стойкость, усталостную прочность, твердость, прочность и ударную вязкость.
Упругость является ключевым параметром, поскольку менее упругие компоненты могут выйти из строя катастрофически. Прочность керамического материала определяется как устойчивость к распространению трещин. В некоторых случаях ее можно измерить с помощью метода вдавливания, что приводит к искусственно завышенному значению. Двухсторонняя надрезная балка обеспечивает точные измерения.
Прочность связана с ударной вязкостью, но относится к единственной точке, в которой материал катастрофически разрушается при приложении напряжения. Его обычно называют «модулем разрыва» и измеряют путем измерения прочности на изгиб по трем или четырем точкам. измерение на тестовой полоске. Трехточечный тест дает значения на 1% выше, чем четырехточечный тест.
Хотя твердость можно измерять по различным шкалам, включая Роквелла и Виккерса, шкала микротвердости по Виккерсу хорошо подходит для современных керамических материалов. Твердость варьируется пропорционально износостойкости материала.
В клапанах, которые работают циклично, усталость является серьезной проблемой из-за непрерывного открытия и закрытия клапана. Усталость — это порог прочности, за которым материал имеет тенденцию разрушаться ниже своей нормальной прочности на изгиб.
Коррозионная стойкость зависит от рабочей среды и среды, содержащей материал. Многие современные керамические материалы превосходят металлы в этой области, за исключением некоторых материалов на основе диоксида циркония, которые «гидротермически разлагаются» под воздействием высокотемпературного пара.
Термический удар влияет на геометрию детали, коэффициент теплового расширения, теплопроводность, ударную вязкость и прочность. Эта область способствует высокой теплопроводности и прочности, и, следовательно, металлические детали функционируют эффективно. Однако в настоящее время достижения в области керамических материалов обеспечить приемлемый уровень стойкости к тепловому удару.
Усовершенствованная керамика используется уже много лет и пользуется популярностью среди инженеров по надежности, инженеров заводов и проектировщиков арматуры, которым необходимы высокая производительность и экономичность. В зависимости от конкретных требований применения существуют различные индивидуальные рецептуры, подходящие для различных отраслей промышленности. Однако четыре усовершенствованных керамики имеют важное значение в области клапанов для тяжелых условий эксплуатации и включают карбид кремния (SiC), нитрид кремния (Si3N4), оксид алюминия и цирконий. Материалы клапана и шара клапана выбираются на основе конкретных требований применения.
В клапанах используются две основные формы диоксида циркония, которые имеют тот же коэффициент теплового расширения и жесткости, что и сталь. Частично стабилизированный магнезией диоксид циркония (Mg-PSZ) обладает самой высокой термостойкостью и ударной вязкостью, тогда как поликристаллический тетрагональный диоксид циркония иттрия (Y-TZP) ) тверже, но склонен к гидротермальному разложению.
Нитрид кремния (Si3N4) доступен в различных составах. Нитрид кремния, спеченный под давлением газа (GPPSN), является наиболее часто используемым материалом для клапанов и компонентов клапанов, обладающим высокой твердостью и прочностью, превосходной стойкостью к термическому удару и термической стабильностью в дополнение к средней прочности. Кроме того, Si3N4 является подходящей заменой диоксида циркония в условиях высокотемпературного пара, предотвращая гидротермальную деградацию.
Из-за ограниченного бюджета разработчики спецификаций могут выбирать между SiC или оксидом алюминия. Оба материала имеют высокую твердость, но не прочнее, чем оксид циркония или нитрид кремния. Это показывает, что эти материалы хорошо подходят для применения в статических компонентах, таких как втулки и седла клапанов, а не шарики или диски с более высоким напряжением.
Усовершенствованные керамические материалы имеют меньшую ударную вязкость и аналогичную прочность, чем металлические материалы, используемые в клапанах для тяжелых условий эксплуатации, включая хромистое железо (CrFe), карбид вольфрама, хастеллой и стеллит.
В суровых условиях эксплуатации используются поворотные клапаны, такие как поворотные затворы, цапфы, плавающие шаровые краны и пружины. В таких применениях Si3N4 и диоксид циркония обеспечивают стойкость к термическому удару, ударную вязкость и прочность, позволяющую выдерживать самые суровые условия эксплуатации. Благодаря твердости и коррозионной стойкости Из материала срок службы компонентов в несколько раз выше, чем у металлических компонентов. К другим преимуществам относятся эксплуатационные характеристики клапана в течение его срока службы, особенно в областях, где сохраняется возможность закрытия и контроль.
Это иллюстрируется применением клапана диаметром 65 мм (2,6 дюйма) с шаром и футеровкой из кинара/RTFE, подвергающихся воздействию 98% серной кислоты и ильменита, который преобразуется в пигмент оксида титана. Агрессивный характер среды означает, что эти компоненты могут Срок службы до шести недель. Однако использование трима шарового клапана (рис. 1), изготовленного компанией Nilcra!», запатентованного диоксида циркония, частично стабилизированного магнезией (Mg-PSZ), который обеспечивает превосходную твердость и коррозионную стойкость, обеспечивает трехлетнюю непрерывную службу без каких-либо заметный износ.
В линейных клапанах, включая угловые, дроссельные или седельные клапаны, нитрид циркония и кремния подходят как для плунжера, так и для седла из-за характера «жесткого седла» этих продуктов. Аналогичным образом, оксид алюминия может использоваться в некоторых вкладышах и клетках. Высокая степень Уплотнения можно добиться путем подбора мелющих шаров на седле клапана.
Для втулок клапана, включая плунжер клапана, впускные и выпускные втулки или втулки корпуса, в зависимости от требований применения можно использовать любой из четырех основных керамических материалов. Высокая твердость и коррозионная стойкость материала оказывают положительное влияние на производительность и обслуживание. жизнь продукта.
Возьмем, к примеру, дроссельную задвижку DN150, используемую на австралийском заводе по переработке бокситов. Высокое содержание кремнезема в рабочей среде может вызвать высокий уровень износа втулок клапана. Оригинальные вкладыши и диски были изготовлены из сплава с содержанием CrFe 28% и использовались только для От 8 до 10 недель. Однако с клапанами из Nilcra!" Циркония (рис. 2) срок службы увеличивается до 70 недель.
Благодаря своей твердости и прочности керамика хорошо подходит для большинства применений клапанов. Однако именно ее твердость и коррозионная стойкость способствуют долговечности клапана. Это, в свою очередь, снижает общие затраты в течение жизненного цикла за счет сокращения времени простоя для замены деталей и снижения оборотного капитала. и инвентаря, сокращая объем ручной работы и повышая безопасность за счет меньшего количества утечек.
Использование керамических материалов в клапанах высокого давления уже давно является одной из основных проблем, поскольку эти клапаны подвергаются высоким осевым или скручивающим нагрузкам. Однако основные игроки в этой области в настоящее время разрабатывают конструкции шаров клапанов для повышения живучести приводного крутящего момента.
Другим важным ограничением является размер. Самое большое седло и самый большой шар (рис. 3), изготовленные из частично стабилизированного магнезией циркония, имеют диаметры DN500 и DN250 соответственно. Однако в настоящее время большинство спецификаторов предпочитают керамику для компонентов этих размеров.
Хотя керамические материалы в настоящее время оказались подходящим выбором, необходимо следовать некоторым простым рекомендациям, чтобы максимизировать их производительность. Керамические материалы следует использовать в первую очередь только тогда, когда это необходимо свести к минимуму затраты. Следует избегать острых углов и концентраций напряжений как внутри, так и внутри. внешне.
Любое потенциальное несоответствие теплового расширения должно быть рассмотрено на этапе проектирования. Чтобы уменьшить окружное напряжение, необходимо сохранять керамику снаружи, а не внутри. Наконец, следует тщательно учитывать необходимость соблюдения геометрических допусков и обработки поверхности, поскольку они может привести к значительным и неоправданным затратам.
Следуя этим рекомендациям и передовым методам выбора материалов и координации действий с поставщиками с самого начала проекта, можно найти идеальное решение для любого серьезного сервисного приложения.
Эта информация получена из материалов, обзоров и адаптаций, предоставленных Morgan Advanced Materials.
Morgan Advanced Materials – Техническая керамика. (28 ноября 2019 г.). Передовые керамические материалы для требовательных сервисных приложений. AZOM. Получено 14 января 2022 г. с https://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=12305.
Morgan Advanced Materials – Техническая керамика. «Усовершенствованные керамические материалы для суровых условий эксплуатации». AZOM. 14 января 2022 г..
Morgan Advanced Materials – Техническая керамика. «Усовершенствованные керамические материалы для суровых условий эксплуатации». AZOM.https://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=12305. (По состоянию на 14 января 2022 г.).
Morgan Advanced Materials – Техническая керамика.2019. Усовершенствованные керамические материалы для суровых условий эксплуатации.AZoM, по состоянию на 14 января 2022 г., https://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=12305.
В этом интервью AZoM беседует с Мохамедом Рахаманом, почетным профессором материаловедения и инженерии Университета науки и технологий Миссури, о биокерамике и ее потенциальном использовании в биомедицинской инженерии.
AZoM поговорил с доктором Иоландой Дуарте и Джулианой Моура об их исследовании, учитывающем наличие экстремофильной флоры на фотоэлектрических панелях.
AZoM поговорил с профессором Андреа Фраталокки из KAUST о его исследовании, которое фокусируется на ранее неизвестных аспектах использования угля.
Неправильное применение смазки может привести к многочисленным отказам подшипников. Поскольку 40% срока службы подшипника недостаточно для обеспечения его технической ценности, ключевыми областями, требующими контроля, являются недостаточная и избыточная смазка. LUBExpert позволяет использовать подходящую смазку в нужном месте и в нужном месте. правильное время.
Это стандартная рулонная медная фольга компании JX Nippon Mining & Metals, обладающая идеальной гибкостью и виброустойчивостью.
XRDynamic (XRD) 500 компании Anton Paar — это автоматизированный многоцелевой порошковый рентгеновский дифрактометр. Это эффективное и универсальное устройство XRD.
Время публикации: 15 января 2022 г.
