Neexistuje žiadna formálna definícia služby. Môže sa to považovať za odkaz na vysoké náklady na výmenu ventilu alebo pracovné podmienky, ktoré znižujú kapacitu spracovania.
Globálna potreba znížiť výrobné náklady na proces s cieľom zlepšiť ziskovosť všetkých sektorov zapojených do náročných servisných podmienok. Tie siahajú od ropy a plynu, petrochémie až po jadrovú energiu a výrobu energie, spracovanie nerastov a ťažbu.
Dizajnéri a inžinieri sa snažia dosiahnuť tento cieľ rôznymi spôsobmi. Najvhodnejšou metódou je zvýšenie doby prevádzkyschopnosti a efektívnosti efektívnym riadením parametrov procesu (ako je efektívne odstavenie a optimalizované riadenie toku).
Dôležitú úlohu zohráva aj optimalizácia bezpečnosti, pretože zníženie počtu výmen môže viesť k bezpečnejšiemu výrobnému prostrediu. Okrem toho spoločnosť pracuje na znížení zásob zariadení (vrátane čerpadiel a ventilov) a potrebnej likvidácie. Majitelia zariadení zároveň očakávajú od svojho majetku obrovský obrat. Preto zvýšená spracovateľská kapacita povedie k menšiemu počtu potrubí a zariadení (ale s väčším priemerom) a menšiemu počtu nástrojov pre rovnaký tok produktov.
To ukazuje, že okrem toho, že musia byť väčšie pre väčšie priemery rúr, musia rôzne komponenty systému vydržať aj dlhodobé vystavenie drsnému prostrediu, aby sa znížila potreba údržby a výmeny počas prevádzky.
Komponenty vrátane ventilov a ventilových guľôčok musia byť robustné, aby vyhovovali požadovanej aplikácii, ale môžu tiež predĺžiť ich životnosť. Hlavným problémom väčšiny aplikácií je však to, že kovové časti dosiahli svoje limity výkonu. To naznačuje, že dizajnéri môžu nájsť alternatívy k nekovovým materiálom v náročných aplikáciách, najmä keramických.
Typické parametre potrebné na prevádzku komponentov v drsných podmienkach zahŕňajú odolnosť proti tepelným šokom, odolnosť proti korózii, odolnosť proti únave, tvrdosť, pevnosť a húževnatosť.
Odolnosť je kľúčovým parametrom, pretože komponenty, ktoré sú menej odolné, môžu katastrofálne zlyhať. Húževnatosť keramických materiálov je definovaná ako odolnosť proti šíreniu trhlín. V niektorých prípadoch sa môže merať pomocou indentačnej metódy na získanie umelo vysokej hodnoty. Použitie lúča s jednostranným rezom môže poskytnúť presné výsledky merania.
Pevnosť súvisí s húževnatosťou, ale vzťahuje sa na jeden bod, v ktorom je materiál katastrofálne poškodený, keď pôsobí napätie. Bežne sa označuje ako „modul pretrhnutia“, ktorý sa získa vykonaním trojbodového alebo štvorbodového merania pevnosti v ohybe na skúšobnej tyči. Hodnota trojbodového testu je o 1 % vyššia ako hodnota štvorbodového testu.
Hoci na meranie tvrdosti možno použiť mnohé stupnice vrátane tvrdosti podľa Rockwella a tvrdosti podľa Vickersa, stupnica mikrotvrdosti podľa Vickersa je veľmi vhodná pre pokročilé keramické materiály. Tvrdosť sa mení úmerne s odolnosťou materiálu proti opotrebovaniu.
Vo ventiloch pracujúcich cyklickým spôsobom je hlavným problémom únava v dôsledku nepretržitého otvárania a zatvárania ventilu. Únava je prahom sily. Za touto hranicou má materiál tendenciu zlyhať pod svoju normálnu pevnosť v ohybe.
Odolnosť proti korózii závisí od prevádzkového prostredia a média obsahujúceho materiál. Okrem „hydrotermálnej degradácie“ sú mnohé pokročilé keramické materiály v tejto oblasti lepšie ako kovy a niektoré materiály na báze oxidu zirkoničitého podliehajú „hydrotermálnej degradácii“ po vystavení pare s vysokou teplotou.
Tepelný šok ovplyvňuje geometriu, koeficient tepelnej rozťažnosti, tepelnú vodivosť, húževnatosť a pevnosť komponentov. Táto oblasť prispieva k vysokej tepelnej vodivosti a húževnatosti, takže kovové komponenty môžu efektívne fungovať. Pokroky v keramických materiáloch však teraz poskytujú prijateľnú úroveň odolnosti voči tepelným šokom.
Pokročilá keramika sa používa už mnoho rokov a je obľúbená medzi technikmi spoľahlivosti, závodnými inžiniermi a konštruktérmi ventilov, ktorí vyžadujú vysoký výkon a vysokú hodnotu. Podľa špecifických požiadaviek na aplikáciu je vhodný pre rôzne formulácie v rôznych priemyselných odvetviach. V oblasti náročných údržbových ventilov však majú veľký význam štyri pokročilé keramiky, vrátane karbidu kremíka (SiC), nitridu kremíka (Si3N4), oxidu hlinitého a zirkónia. Materiály ventilu a ventilovej gule sa vyberajú podľa špecifických požiadaviek aplikácie.
Ventil používa dve hlavné formy zirkónu, ktoré majú rovnaký koeficient tepelnej rozťažnosti a tuhosť ako oceľ. Oxidom horečnatým čiastočne stabilizovaný oxid zirkoničitý (Mg-PSZ) má najvyššiu odolnosť proti tepelným šokom a húževnatosť, zatiaľ čo ytriový tetragonálny polykryštalický zirkón (Y-TZP) je tvrdší, ale je náchylný na hydrotermálnu degradáciu.
Nitrid kremíka (Si3N4) má rôzne zloženie. Sintrovaný nitrid kremíka pod tlakom plynu (GPPSN) je najbežnejším materiálom používaným na ventily a komponenty ventilov. Okrem priemernej húževnatosti má aj vysokú tvrdosť a pevnosť, vynikajúcu odolnosť proti tepelným šokom a tepelnú stabilitu. Okrem toho v prostredí s vysokou teplotou pary môže Si3N4 nahradiť oxid zirkoničitý, aby sa zabránilo hydrotermálnej degradácii.
Pri prísnejšom rozpočte si koncentrátor môže vybrať z SiC alebo oxidu hlinitého. Oba materiály majú vysokú tvrdosť, ale nie sú tvrdšie ako oxid zirkoničitý alebo nitrid kremíka. To ukazuje, že materiál je veľmi vhodný pre aplikácie so statickými komponentmi, ako sú ventilové vložky a ventilové sedlá, a nie pre guľôčky alebo kotúče, ktoré sú vystavené vyššiemu namáhaniu.
V porovnaní s kovovými materiálmi používanými v náročných ventilových aplikáciách (vrátane ferochrómu (CrFe), karbidu volfrámu, Hastelloy a Stellitu) majú pokročilé keramické materiály nižšiu húževnatosť a podobnú pevnosť.
Náročné servisné aplikácie zahŕňajú použitie rotačných ventilov, ako sú škrtiace ventily, čapy, plávajúce guľové ventily a pružiny. V takýchto aplikáciách majú Si3N4 a oxid zirkoničitý odolnosť voči tepelným šokom, húževnatosť a pevnosť a dokážu sa prispôsobiť najnáročnejším prostrediam. Vzhľadom na tvrdosť a koróznu odolnosť materiálu je životnosť súčiastky niekoľkonásobná oproti kovovej súčiastke. Medzi ďalšie výhody patrí výkonová charakteristika počas životnosti ventilu, najmä v oblastiach, kde sú zachované vypínacie a regulačné schopnosti.
Toto bolo demonštrované na prípade 65 mm (2,6 palca) ventilovej guľôčky kynar/RTFE a vložky vystavenej 98 % kyseline sírovej plus ilmenitu, pričom ilmenit sa premieňa na pigment oxidu titánu. Korozívna povaha médií znamená, že životnosť týchto komponentov môže byť až šesť týždňov. Avšak použitie guľového obloženia ventilu (vlastný oxid horečnatý čiastočne stabilizovaný oxid zirkoničitý (Mg-PSZ)) vyrábaný spoločnosťou Nilcra™ (obrázok 1) má vynikajúcu tvrdosť a odolnosť proti korózii a poskytuje sa už tri roky. Prerušovaný servis bez viditeľného opotrebovania.
V lineárnych ventiloch (vrátane uhlových ventilov, škrtiacich ventilov alebo guľových ventilov) sú oxid zirkoničitý a nitrid kremíka vhodné pre ventilové kužeľky aj ventilové sedlá vďaka vlastnostiam „tvrdého tesnenia“ týchto produktov. Podobne možno oxid hlinitý použiť v určitých obloženiach a klietkach. Prostredníctvom zodpovedajúcej guľôčky na sedlovom krúžku je možné dosiahnuť vysoký stupeň tesnenia.
Pre jadro ventilu, vrátane cievkového ventilu, vstupu a výstupu alebo puzdra telesa ventilu, možno použiť ktorýkoľvek zo štyroch hlavných keramických materiálov podľa požiadaviek aplikácie. Vysoká tvrdosť a odolnosť materiálu proti korózii sa ukázali ako prospešné z hľadiska výkonu produktu a životnosti.
Zoberme si ako príklad škrtiaci ventil DN150 používaný v austrálskej rafinérii bauxitu. Vysoký obsah oxidu kremičitého v médiu spôsobuje vysoké opotrebovanie ventilových puzdier. Pôvodne použitá vložka a ventilový kotúč boli vyrobené z 28 % zliatiny CrFe a vydržali len osem až desať týždňov. Avšak vďaka zavedeniu ventilov vyrobených z oxidu zirkoničitého Nilcra™ (obrázok 2) sa životnosť zvýšila na 70 týždňov.
Vďaka svojej húževnatosti a pevnosti funguje keramika dobre vo väčšine aplikácií ventilov. Avšak práve ich tvrdosť a odolnosť proti korózii pomáhajú predĺžiť životnosť ventilu. To zase zvyšuje bezpečnosť znížením prestojov na náhradné diely, zníženým pracovným kapitálom a inventárom, minimálnou ručnou manipuláciou a zníženým únikom, čím sa znížia celkové náklady na životný cyklus.
Aplikácia keramických materiálov vo vysokotlakových ventiloch bola dlhodobo jedným z hlavných problémov, pretože tieto ventily sú vystavené vysokému axiálnemu alebo torznému zaťaženiu. Avšak hlavní hráči v tejto oblasti vyvíjajú konštrukcie ventilových guľôčok, ktoré zlepšujú životnosť ovládacieho krútiaceho momentu.
Ďalším veľkým obmedzením je veľkosť. Veľkosť najväčšieho ventilového sedla a najväčšej ventilovej gule (obrázok 3) vyrobených magnéziom čiastočne stabilizovaným zirkónom sú DN500 a DN250, v tomto poradí. Väčšina súčasných špecifikátorov však uprednostňuje použitie keramiky na výrobu dielov, ktorých rozmery nepresahujú tieto rozmery.
Hoci sa teraz dokázalo, že keramické materiály môžu byť použité ako vhodná voľba, stále existuje niekoľko jednoduchých pokynov, ktoré je potrebné dodržiavať, aby ste maximalizovali jeho výkon. Keramické materiály by sa mali používať ako prvé len vtedy, ak je potrebné znížiť náklady. Vo vnútri aj vonku by ste sa mali vyhnúť ostrým rohom a koncentrácii stresu.
Akýkoľvek potenciálny nesúlad s tepelnou rozťažnosťou sa musí zvážiť vo fáze návrhu. Aby sa znížilo namáhanie obruče, je potrebné ponechať keramiku skôr vonku ako vo vnútri. Nakoniec treba dôkladne zvážiť potrebu geometrických tolerancií a povrchovej úpravy, pretože tieto tolerancie môžu výrazne zvýšiť zbytočné náklady.
Dodržiavaním týchto pokynov a osvedčených postupov pri výbere materiálov a koordináciou s dodávateľmi od začiatku projektu možno dosiahnuť ideálne riešenie pre každú náročnú aplikáciu služby.
Tieto informácie boli získané, skontrolované a upravené z materiálov poskytnutých spoločnosťou Morgan Advanced Materials.
Morgan Advanced Materials-Technical Ceramics. (28. novembra 2019). Pokročilé keramické materiály vhodné pre náročné servisné aplikácie. AZOM. Prevzaté z https://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=12305 9. marca 2021.
Morgan Advanced Materials-Technical Ceramics. „Pokročilé keramické materiály pre seriózne servisné aplikácie“. AZOM. 9. marca 2021.
Morgan Advanced Materials-Technical Ceramics. „Pokročilé keramické materiály pre seriózne servisné aplikácie“. AZOM. https://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=12305. (Prístup 9. marca 2021).
Morgan Advanced Materials-Technical Ceramics. 2019. Pokročilé keramické materiály vhodné pre seriózne servisné aplikácie. AZoM, čas zobrazenia je 9. marca 2021, https://www.azom.com/article.aspx? ID článku = 12305.
Elodie Verzoli je produktová manažérka UHV riešení v OSAY PHYSICS (dcérska spoločnosť TOH). Dostala rozhovor o hlavných funkciách NanoSpace a o tom, prečo sa stal dôležitou súčasťou produktového portfólia TOH.
V tomto rozhovore Rohit Ramnath, senior produktový inžinier v AZoM a Master Bond, diskutoval o téme povrchovej úpravy ao tom, prečo sa odporúča najlepšia priľnavosť.
V tomto rozhovore hovorili AZoM a prevádzkový manažér TRB Francis Arthur o dopravných riešeniach TRB a jej kompozitných produktoch.
X500-25BC-600 je kompaktný stolný tester kompresie set-top boxu. Dodáva sa so 4 vyváženými snímačmi zaťaženia na zlepšenie presnosti a tolerancie nerovnomerného zaťaženia. Počítačové ovládanie a výkonné servopohony môžu dosiahnuť pôsobivú presnosť.
Plazmový čistiaci prostriedok Evactron U50 je určený pre zariadenia, ktoré uprednostňujú používanie káblového dotykového panela na programovanie parametrov čistenia.
Thermo Scientific™ MIC-6 multiinštrumentálny kalibrátor je dokonalým doplnkom k špičkovému TVA2020, ktorý zlepšuje presnosť a šetrí čas na optimalizáciu monitorovania súladu s LDAR.
Na zlepšenie vášho zážitku používame cookies. Pokračovaním v prehliadaní tejto webovej stránky súhlasíte s naším používaním cookies. Viac informácií.
Čas odoslania: 10. marca 2021
