Формального визначення послуги немає. Це можна вважати пов’язаним із високою вартістю заміни клапана або умовами роботи, які знижують продуктивність обробки.
Глобальна потреба скоротити витрати на виробництво, щоб підвищити прибутковість усіх секторів, задіяних у важких умовах експлуатації. Вони варіюються від нафти і газу, нафтохімії до атомної енергетики та виробництва електроенергії, переробки корисних копалин і видобутку корисних копалин.
Дизайнери та інженери різними шляхами намагаються досягти цієї мети. Найбільш відповідним методом є збільшення часу безвідмовної роботи та ефективності шляхом ефективного контролю параметрів процесу (таких як ефективне відключення та оптимізоване керування потоком).
Оптимізація безпеки також відіграє життєво важливу роль, оскільки зменшення кількості замін може призвести до безпечнішого виробничого середовища. Крім того, компанія працює над зменшенням запасів обладнання (включаючи насоси та клапани) та необхідної утилізації. При цьому власники закладів очікують величезного обороту своїх активів. Таким чином, збільшення переробної потужності призведе до меншої кількості (але більшого діаметру) труб і обладнання та меншої кількості інструментів для того самого потоку продукції.
Це показує, що на додаток до того, що різні компоненти системи мають бути більшими для більших діаметрів труб, вони також повинні витримувати тривалий вплив суворих умов, щоб зменшити потребу в обслуговуванні та заміні під час експлуатації.
Компоненти, включаючи клапани та кульки клапанів, мають бути міцними, щоб відповідати бажаному застосуванню, але вони також можуть подовжити термін служби. Однак основна проблема більшості застосувань полягає в тому, що металеві частини досягли меж продуктивності. Це вказує на те, що дизайнери можуть знайти альтернативи неметалевим матеріалам у складних сферах застосування, особливо керамічних матеріалів.
Типові параметри, необхідні для роботи компонентів у важких умовах, включають стійкість до термічного удару, стійкість до корозії, стійкість до втоми, твердість, міцність і в'язкість.
Стійкість є ключовим параметром, оскільки менш стійкі компоненти можуть катастрофічно вийти з ладу. В'язкість керамічних матеріалів визначається як стійкість до розповсюдження тріщин. У деяких випадках його можна виміряти за допомогою методу відступу для отримання штучно високого значення. Використання променя з одностороннім розрізом може забезпечити точні результати вимірювань.
Міцність пов’язана з міцністю, але стосується однієї точки, де матеріал катастрофічно пошкоджується під час навантаження. Його зазвичай називають «модулем міцності на розрив», який отримують шляхом виконання вимірювання міцності на вигин у трьох або чотирьох точках на випробувальному стрижні. Значення трибального тесту на 1% вище значення чотирибального тесту.
Хоча для вимірювання твердості можна використовувати багато шкал, включаючи твердість за Роквеллом і твердість за Віккерсом, шкала мікротвердості за Віккерсом дуже підходить для вдосконалених керамічних матеріалів. Твердість змінюється пропорційно зносостійкості матеріалу.
У клапанах, що працюють у циклічному режимі, втома є основною проблемою через постійне відкриття та закриття клапана. Втома – це поріг міцності. За межами цього порогу матеріал має тенденцію руйнуватися, ніж його нормальна міцність на вигин.
Стійкість до корозії залежить від робочого середовища та середовища, що містить матеріал. Окрім «гідротермічної деградації», багато передових керамічних матеріалів перевершують метали в цій галузі, а деякі матеріали на основі діоксиду цирконію зазнають «гідротермічної деградації» після впливу високотемпературної пари.
Термічний удар впливає на геометрію, коефіцієнт теплового розширення, теплопровідність, в'язкість і міцність компонентів. Ця область сприяє високій теплопровідності та міцності, тому металеві компоненти можуть ефективно функціонувати. Однак удосконалення керамічних матеріалів тепер забезпечує прийнятний рівень стійкості до термічного удару.
Удосконалена кераміка використовується протягом багатьох років і користується популярністю серед інженерів з надійності, інженерів установок і розробників клапанів, яким потрібна висока продуктивність і висока вартість. Відповідно до конкретних вимог застосування, він підходить для різних рецептур у різних галузях промисловості. Проте чотири вдосконалені види кераміки мають велике значення в області вимогливих до обслуговування клапанів, включаючи карбід кремнію (SiC), нітрид кремнію (Si3N4), оксид алюмінію та діоксид цирконію. Матеріали клапана та кульки клапана вибираються відповідно до конкретних вимог застосування.
У клапані використовуються дві основні форми діоксиду цирконію, які мають той самий коефіцієнт теплового розширення та жорсткість, що й сталь. Цирконій, частково стабілізований оксидом магнію (Mg-PSZ), має найвищу стійкість до термічного удару та міцність, тоді як тетрагональний полікристалічний діоксид цирконію (Y-TZP) твердіший, але чутливий до гідротермічної деградації.
Нітрид кремнію (Si3N4) має різні склади. Спечений під тиском газу нітрид кремнію (GPPSN) є найпоширенішим матеріалом, який використовується для клапанів і компонентів клапанів. На додаток до середньої міцності, він також має високу твердість і міцність, чудову стійкість до термічного удару та термічну стабільність. Крім того, у високотемпературному паровому середовищі Si3N4 може замінити діоксид цирконію, щоб запобігти гідротермальній деградації.
З більш жорстким бюджетом збагачувальна фабрика може вибрати SiC або глинозем. Обидва матеріали мають високу твердість, але не твердіші за діоксид цирконію або нітрид кремнію. Це показує, що матеріал дуже підходить для застосування в статичних компонентах, таких як вкладиші клапанів і сідла клапанів, а не для кульок або дисків, які піддаються більшому навантаженню.
Порівняно з металевими матеріалами, які використовуються у складних клапанах (включаючи ферохром (CrFe), карбід вольфраму, хастеллой і стелліт), вдосконалені керамічні матеріали мають меншу в’язкість і однакову міцність.
Вимогливі програми обслуговування передбачають використання поворотних клапанів, таких як поворотні клапани, цапфи, плаваючі кульові крани та пружини. У таких застосуваннях Si3N4 і діоксид цирконію мають стійкість до термічного удару, міцність і міцність і можуть адаптуватися до найвимогливіших умов. Завдяки твердості та корозійній стійкості матеріалу термін служби компонента в кілька разів перевищує термін служби металевого компонента. Інші переваги включають характеристики продуктивності протягом усього терміну служби клапана, особливо в областях, де зберігаються можливості відсікання та контролю.
Це було продемонстровано у випадку 65-мм (2,6 дюйма) клапана кінар/RTFE кулі та вкладиша, підданого впливу 98% сірчаної кислоти та ільменіту, при цьому ільменіт перетворюється на пігмент оксиду титану. Корозійна природа середовища означає, що термін служби цих компонентів може досягати шести тижнів. Однак використання сферичного клапана (запатентований оксид магнію, частково стабілізований діоксид цирконію (Mg-PSZ)) виробництва Nilcra™ (рис. 1) має чудову твердість і стійкість до корозії та надається протягом трьох років. Періодичне обслуговування, без видимого зносу.
У лінійних клапанах (включаючи кутові клапани, дросельні клапани або прохідні клапани) діоксид цирконію та нітрид кремнію підходять як для плунжерів клапанів, так і для сідел клапанів завдяки характеристикам «твердого ущільнення» цих виробів. Подібним чином глинозем можна використовувати в певних футерівках і клітках. Завдяки відповідній кульці на посадковому кільці можна досягти високого ступеня ущільнення.
Для серцевини клапана, включаючи золотниковий клапан, впускний і вихідний клапан або втулку корпусу клапана, можна використовувати будь-який із чотирьох основних керамічних матеріалів відповідно до вимог застосування. Висока твердість і стійкість до корозії матеріалу довели свою користь з точки зору продуктивності продукту та терміну служби.
Візьмемо як приклад поворотний клапан DN150, який використовується на австралійському бокситовому заводі. Високий вміст кремнезему в середовищі викликає високий рівень зносу втулок клапана. Гільза та диск клапана, які використовувалися спочатку, були виготовлені зі сплаву CrFe на 28% і прослужили лише вісім-десять тижнів. Однак завдяки впровадженню клапанів із діоксиду цирконію Nilcra™ (рис. 2) термін служби було збільшено до 70 тижнів.
Завдяки своїй в’язкості та міцності кераміка добре підходить для більшості клапанів. Однак саме їх твердість і стійкість до корозії допомагають продовжити термін служби клапана. У свою чергу, це підвищує безпеку за рахунок скорочення часу простою для заміни деталей, скорочення оборотного капіталу та запасів, мінімального ручного маніпулювання та зменшення витоків, тим самим зменшуючи загальні витрати протягом життєвого циклу.
Протягом тривалого часу застосування керамічних матеріалів у клапанах високого тиску було однією з головних проблем, оскільки ці клапани піддаються високим осьовим або крутильним навантаженням. Однак основні гравці в цій галузі розробляють конструкції кульових клапанів, які покращують живучість крутного моменту приведення в дію.
Іншим важливим обмеженням є розмір. Розмір найбільшого сідла клапана та найбільшої кульки клапана (рис. 3), виготовлених із частково стабілізованого магнезією цирконію, становить DN500 і DN250 відповідно. Однак більшість сучасних специфікаторів вважають за краще використовувати кераміку для виготовлення деталей, розміри яких не перевищують цих розмірів.
Незважаючи на те, що тепер доведено, що керамічні матеріали можна використовувати як відповідний вибір, все ще існують деякі прості рекомендації, яких слід дотримуватися, щоб максимізувати їх ефективність. Керамічні матеріали слід використовувати в першу чергу тільки в тому випадку, якщо є необхідність знизити витрати. І всередині, і зовні слід уникати гострих кутів і концентрації напруги.
Будь-яка потенційна невідповідність теплового розширення повинна бути розглянута на етапі проектування. Для того, щоб зменшити напругу в обручі, необхідно тримати кераміку зовні, а не всередині. Нарешті, слід ретельно розглянути необхідність геометричних допусків і обробки поверхні, оскільки ці допуски можуть значно збільшити непотрібні витрати.
Дотримуючись цих вказівок і найкращих практик у виборі матеріалів і координації з постачальниками з самого початку проекту, можна досягти ідеального рішення для кожного вимогливого сервісного застосування.
Ця інформація була отримана, переглянута та адаптована з матеріалів, наданих Morgan Advanced Materials.
Morgan Advanced Materials-Technical Ceramics. (28 листопада 2019 р.). Сучасні керамічні матеріали, придатні для серйозних додатків у сфері обслуговування. AZoM. Отримано з https://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=12305 9 березня 2021 р.
Morgan Advanced Materials-Technical Ceramics. «Удосконалені керамічні матеріали для серйозних застосувань». AZoM. 9 березня 2021 р.
Morgan Advanced Materials-Technical Ceramics. «Удосконалені керамічні матеріали для серйозних застосувань». AZoM. https://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=12305. (Дата перегляду 9 березня 2021 р.).
Morgan Advanced Materials-Technical Ceramics. 2019. Сучасні керамічні матеріали, придатні для серйозних додатків у сфері обслуговування. AZoM, час перегляду 9 березня 2021 року, https://www.azom.com/article.aspx? Ідентифікатор статті = 12305.
Елоді Верцолі є менеджером із продуктів UHV рішень у OSAY PHYSICS (дочірня компанія TOH). Вона взяла інтерв’ю про основні функції NanoSpace і чому він став важливою частиною продуктового портфоліо TOH.
У цьому інтерв’ю Рохіт Рамнат, старший інженер із продукції AZoM і Master Bond, обговорив тему обробки поверхні та чому рекомендується найкраща адгезія.
У цьому інтерв’ю керівник операцій AZoM і TRB Френсіс Артур розповів про транспортні рішення TRB і її композитні продукти.
X500-25BC-600 — компактний тестер компресії для настільної приставки. Він поставляється з 4 збалансованими тензодатчиками для підвищення точності та стійкості до нерівномірного навантаження. Комп’ютерне керування та потужні сервоприводи дозволяють досягти вражаючої точності.
Плазмовий миючий засіб Evactron U50 призначений для об’єктів, які віддають перевагу використанню дротового інтерфейсу сенсорної панелі для програмування параметрів очищення.
Мультиінструментальний калібратор Thermo Scientific™ MIC-6 є ідеальним доповненням до провідного в галузі TVA2020, який підвищує точність і економить час для оптимізації моніторингу відповідності LDAR.
Ми використовуємо файли cookie, щоб покращити ваш досвід. Продовжуючи перегляд цього веб-сайту, ви погоджуєтеся на використання файлів cookie. Більше інформації.
Час публікації: 10 березня 2021 р
