Zorlu Servis Uygulamaları için Gelişmiş Seramik Malzemeler

Deneyiminizi geliştirmek için çerezleri kullanıyoruz. Bu siteye göz atmaya devam ederek çerez kullanımımızı kabul etmiş olursunuz. Daha fazla bilgi.
Ciddi servisin resmi bir tanımı yoktur. Valf değişiminin maliyetli olduğu veya proses kabiliyetini azalttığı çalışma koşullarını ifade ettiği düşünülebilir.
Zorlu hizmet koşulları içeren tüm endüstrilerde karlılığı artırmak için süreç üretim maliyetlerini düşürmeye yönelik küresel bir ihtiyaç vardır. Bunlar, petrol ve gaz ve petrokimyadan nükleer ve enerji üretimine, maden işleme ve madenciliğe kadar uzanır.
Tasarımcılar ve mühendisler bunu farklı şekillerde başarmak için çalışıyorlar. En uygun yaklaşım, etkili kapatma ve optimize edilmiş akış kontrolü gibi süreç parametrelerinin etkin kontrolü yoluyla çalışma süresini ve verimliliği artırmaktır.
Daha az sayıda değişiklik daha güvenli bir üretim ortamına yol açabileceğinden güvenlik optimizasyonu da hayati bir rol oynamaktadır. Ayrıca şirket, pompalar ve valfler dahil olmak üzere ekipman envanterini ve gerekli işlemleri en aza indirmeye çalışıyor.Aynı zamanda tesis sahipleri, Varlıklarında büyük bir ciro. Sonuç olarak, artan işleme kapasitesi, aynı ürün akışı ve daha az metre için daha az (ancak daha büyük çaplı) boru ve ekipmanla sonuçlanır.
Bu, daha geniş boru çapları için daha büyük olma zorunluluğunun yanı sıra, hizmet içi bakım ve değiştirme ihtiyacını azaltmak için bireysel sistem bileşenlerinin zorlu ortamlara uzun süre maruz kalmaya dayanması gerektiğini göstermektedir.
Valfler ve bilyeler de dahil olmak üzere bileşenlerin istenen uygulamaya uyacak şekilde sağlam olması gerekir, ancak aynı zamanda daha uzun hizmet ömrü de sağlamaları gerekir. Ancak çoğu uygulamada en büyük sorun, metal bileşenlerin performans yeteneklerinin sınırlarına ulaşmış olmasıdır. Bu, tasarımcıların Zorlu servis uygulamaları için metalik olmayan malzemelere, özellikle de seramik malzemelere alternatifler bulun.
Bileşenleri ağır hizmet koşulları altında çalıştırmak için gereken tipik parametreler arasında termal şok direnci, korozyon direnci, yorulma direnci, sertlik, dayanıklılık ve tokluk yer alır.
Daha az esnek bileşenler felaketle sonuçlanabileceğinden esneklik önemli bir parametredir. Bir seramik malzemenin tokluğu, çatlak yayılmasına karşı direnç olarak tanımlanır. Bazı durumlarda girinti yöntemi kullanılarak ölçülebilir ve sonuçta yapay olarak yüksek bir değer elde edilir. taraflı çentik ışın doğru ölçümler sağlar.
Mukavemet toklukla ilgilidir, ancak bir malzemenin stres uygulandığında felaketle sonuçlanan tek noktayı ifade eder. Genellikle "kopma modülü" olarak anılır ve üç noktalı veya dört noktalı bükülme mukavemeti alınarak ölçülür. bir test çubuğu üzerinde ölçüm. Üç nokta testi, dört nokta testinden %1 daha yüksek değerler sağlar.
Sertlik, Rockwell ve Vickers gibi çeşitli ölçeklerde ölçülebilirken, Vickers mikrosertlik ölçeği gelişmiş seramik malzemeler için çok uygundur. Sertlik, malzemenin aşınma direnciyle orantılı olarak değişir.
Döngüsel bir şekilde çalışan vanalarda, vananın sürekli açılıp kapanması nedeniyle yorulma önemli bir sorundur. Yorgunluk, bir malzemenin normal bükülme mukavemetinin altında kırılma eğiliminde olduğu mukavemet eşiğidir.
Korozyon direnci, çalışma ortamına ve malzemeyi içeren ortama bağlıdır. Yüksek sıcaklıkta buhara maruz kaldığında "hidrotermal olarak bozunan" bazı zirkonya bazlı malzemeler hariç, birçok gelişmiş seramik malzeme bu alanda metallerden daha iyi performans gösterir.
Parça geometrisi, ısıl genleşme katsayısı, ısıl iletkenlik, tokluk ve mukavemetin tamamı termal şoktan etkilenir. Bu, yüksek ısı iletkenliği ve tokluğu teşvik eden bir alandır ve dolayısıyla metal parçalar etkin bir şekilde çalışır. Ancak artık seramik malzemelerdeki ilerlemeler kabul edilebilir düzeyde termal şok direnci sağlar.
Gelişmiş seramikler uzun yıllardan beri kullanılmaktadır ve yüksek performans ve değer talep eden güvenilirlik mühendisleri, tesis mühendisleri ve valf tasarımcıları arasında popülerdir. Özel uygulama gereksinimlerine bağlı olarak, çeşitli endüstrilere uygun farklı bireysel formülasyonlar mevcuttur. Bununla birlikte, dört gelişmiş seramik şunlardır: ağır hizmet valfleri alanında önem taşır ve silisyum karbür (SiC), silisyum nitrür (Si3N4), alümina ve zirkonyayı içerir. Valf ve valf topu malzemeleri, özel uygulama gereksinimlerine göre seçilir.
Çelikle aynı termal genleşme katsayısına ve sertliğe sahip vanalarda kullanılan iki ana zirkonya formu vardır. Magnezya kısmen stabilize edilmiş zirkonya (Mg-PSZ) en yüksek termal şok direncine ve tokluğa sahipken itriya tetragonal zirkonya polikristalin (Y-TZP) ) daha serttir ancak hidrotermal bozunmaya eğilimlidir.
Silikon Nitrür (Si3N4) farklı formülasyonlarda mevcuttur. Gaz Basıncıyla Sinterlenmiş Silikon Nitrür (GPPSN), ortalama tokluğun yanı sıra yüksek sertlik ve mukavemet, mükemmel termal şok direnci ve termal stabilite sunan, vanalar ve vana bileşenleri için en yaygın kullanılan malzemedir. Ayrıca Si3N4, yüksek sıcaklıktaki buhar ortamlarında zirkonya için uygun bir alternatif sağlayarak hidrotermal bozunmayı önler.
Kısıtlı bütçeler nedeniyle, şartname hazırlayanlar SiC veya Alümina arasından seçim yapabilir. Her iki malzeme de yüksek sertliğe sahiptir ancak zirkonya veya silikon nitrürden daha güçlü değildir. Bu, bu malzemelerin, valf burçları ve yuvaları gibi statik bileşen uygulamaları için çok uygun olduğunu gösterir. daha yüksek stres topları veya diskleri.
Gelişmiş seramik malzemeler, krom demir (CrFe), tungsten karbür, Hastelloy ve Stellite dahil olmak üzere ağır hizmet valf uygulamalarında kullanılan metalik malzemelere göre daha düşük tokluğa ve benzer dayanıklılığa sahiptir.
Zorlu servis uygulamaları, kelebek vanalar, muylular, yüzer küresel vanalar ve yaylar gibi döner vanaların kullanımını içerir. Bu tür uygulamalarda Si3N4 ve zirkonya, en zorlu ortamlara dayanacak şekilde termal şok direnci, sağlamlık ve dayanıklılık sağlar. Sertlik ve korozyon direnci nedeniyle malzemenin kullanım ömrü, metal bileşenlere göre birkaç kat daha yüksektir. Diğer faydalar arasında, özellikle kapanma kabiliyetinin ve kontrolün korunduğu alanlarda, vananın kullanım ömrü boyunca performans özellikleri yer alır.
Bu, %98 sülfürik asit ve ilmenite maruz bırakılan ve titanyum oksit pigmentine dönüştürülen 65 mm'lik (2,6 inç) bir valf kynar/RTFE bilyesi ve astarının uygulanmasıyla gösterilmektedir. Ortamın agresif doğası, bu bileşenlerin Altı haftaya kadar dayanır. Bununla birlikte, mükemmel sertlik ve korozyon direnci sağlayan tescilli bir magnezya kısmen stabilize zirkonya (Mg-PSZ) olan Nilcra!'dan üretilen küresel vana trimi (Şekil 1) kullanılarak, herhangi bir hasar olmadan üç yıl Kesintisiz hizmet sağlanır. tespit edilebilir aşınma.
Açılı, kısma veya glob vanalar da dahil olmak üzere lineer vanalarda zirkonya ve silikon nitrür, bu ürünlerin “sert koltuk” yapısından dolayı hem plug hem de sit için uygundur. Aynı şekilde bazı astar ve kafeslerde de alüminyum oksit kullanılabilmektedir. Valf yatağındaki taşlama bilyalarının eşleştirilmesiyle sızdırmazlık sağlanabilir.
Valf tapası, giriş ve çıkış veya gövde burçları da dahil olmak üzere valf burçları için, uygulama gerekliliklerine bağlı olarak dört ana seramik malzemeden herhangi biri kullanılabilir. Malzemenin yüksek sertliği ve korozyon direnci, performans ve servis açısından faydalı olduğunu kanıtlamaktadır. ürünün ömrü.
Örneğin, Avustralya'daki bir boksit rafinerisinde kullanılan DN150 kelebek vanayı ele alalım. Ortamın yüksek silika içeriği, vana burçlarında yüksek düzeyde aşınmaya neden olabilir. Orijinal gömlekler ve diskler %28 CrFe alaşımından yapılmıştır ve yalnızca 8 ila 10 hafta. Ancak Nilcra!" Zirkonyadan yapılmış valfler (Şekil 2) ile servis ömrü 70 haftaya çıktı.
Dayanıklılıkları ve dayanıklılıkları nedeniyle seramikler çoğu valf uygulamasında iyi çalışır. Ancak valfin uzun ömürlü olmasına katkıda bulunan şey sertliği ve korozyon direncidir. Bu da yedek parçaların arıza süresini azaltarak işletme sermayesini düşürerek genel yaşam döngüsü maliyetlerini azaltır. ve envanter, manuel kullanımı azaltır ve daha az sızıntıyla güvenliği artırır.
Yüksek basınçlı valflerde seramik malzemelerin kullanımı uzun süredir en büyük endişelerden biri olmuştur çünkü bu valfler yüksek eksenel veya burulma yüklerine maruz kalmaktadır. Bununla birlikte, sahadaki büyük oyuncular artık tahrik torkunun sürdürülebilirliğini artırmak için valf bilyası tasarımları geliştirmektedir.
Bir diğer önemli sınırlama ise boyuttur. Magnezyayla kısmen stabilize edilmiş zirkonyadan üretilen en büyük yuva ve en büyük top (Şekil 3) sırasıyla DN500 ve DN250'dir. Ancak çoğu şartname hazırlayıcı şu anda bu boyutlardaki bileşenler için seramikleri tercih etmektedir.
Seramik malzemelerin artık uygun bir seçim olduğu kanıtlanmış olsa da, performanslarını en üst düzeye çıkarmak için bazı basit yönergelerin takip edilmesi gerekmektedir. Seramik malzemeler yalnızca maliyeti en aza indirmek gerektiğinde ilk önce kullanılmalıdır. Keskin köşelerden ve gerilim yoğunlaşmalarından hem dahili hem de dahili olarak kaçınılmalıdır. dışarıdan.
Herhangi bir potansiyel termal genleşme uyumsuzluğu tasarım aşamasında dikkate alınmalıdır. Kasnak gerilimini azaltmak için seramiği içeride değil dışarıda tutmak gerekir. Son olarak geometrik toleranslar ve yüzey bitirme ihtiyacı dikkatle değerlendirilmelidir, çünkü bunlar önemli ve gereksiz maliyet ekleyebilir.
Bir projenin başlangıcından itibaren malzeme seçimi ve tedarikçilerle koordinasyon için bu yönergeleri ve en iyi uygulamaları takip ederek, her ciddi hizmet uygulaması için ideal bir çözüme ulaşılabilir.
Bu bilgiler Morgan Advanced Materials tarafından sağlanan materyallerden, incelemelerden ve uyarlamalardan elde edilmiştir.
Morgan Advanced Materials – Teknik Seramikler.(28 Kasım 2019).Zorlu servis uygulamaları için gelişmiş seramik malzemeler.AZOM.14 Ocak 2022'de https://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=12305 adresinden alındı.
Morgan Advanced Materials – Teknik Seramik.”Zor Hizmet Uygulamaları için İleri Seramik Malzemeler”.AZOM.14 Ocak 2022..
Morgan Advanced Materials – Teknik Seramikler.”Advanced Ceramic Materials for Hard Service Applications”.AZOM.https://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=12305.(14 Ocak 2022'de erişildi).
Morgan Gelişmiş Malzemeler – Teknik Seramikler.2019. Zorlu Hizmet Uygulamaları için Gelişmiş Seramik Malzemeler.AZoM, erişim tarihi: 14 Ocak 2022, https://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=12305.
Bu röportajda AZoM, Missouri Bilim ve Teknoloji Üniversitesi Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Fahri Profesörü Mohamed Rahaman ile biyoseramikler ve biyomedikal mühendisliğindeki potansiyel kullanımları hakkında konuşuyor.
AZoM, Dr. Iolanda Duarte ve Juliane Moura ile fotovoltaik panellerdeki ekstremofil floranın varlığını dikkate alan araştırmaları hakkında konuştu.
AZoM, kömürün daha önce bilinmeyen yönlerine odaklanan araştırması hakkında KAUST'tan Profesör Andrea Fratalocchi ile konuştu.
Gresin yanlış uygulanması çok sayıda rulman arızasına yol açabilir. Rulman ömrünün %40'ı mühendislik değerini sağlamak için yeterli olmadığından, yetersiz yağlama ve aşırı yağlama izlenmesi gereken önemli alanlardır. LUBExpert, doğru yağlayıcıyı doğru yerde, doğru yerde kullanmanıza olanak tanır. doğru zaman.
Bu, JX Nippon Mining & Metals'in ideal esnekliğe ve titreşim direncine sahip standart haddelenmiş bakır folyosudur.
Anton Paar'ın XRDynamic (XRD) 500 cihazı, otomatik, çok amaçlı bir toz X-ışını difraktometresidir. Verimli ve çok yönlü bir XRD cihazıdır.