Er is geen formele servicedefinitie. Het kan worden beschouwd als verwijzend naar de hoge kosten van het vervangen van de klep of de werkomstandigheden die de verwerkingscapaciteit verminderen.
De wereldwijde noodzaak om de procesproductiekosten te verlagen om de winstgevendheid van alle sectoren die betrokken zijn bij zware serviceomstandigheden te verbeteren. Deze variëren van olie en gas, petrochemie tot kernenergie en elektriciteitsopwekking, minerale verwerking en mijnbouw.
Ontwerpers en ingenieurs proberen dit doel op verschillende manieren te bereiken. De meest geschikte methode is om de uptime en efficiëntie te verhogen door procesparameters effectief te controleren (zoals effectieve shutdown en geoptimaliseerde flow control).
Veiligheidsoptimalisatie speelt ook een belangrijke rol, omdat het verminderen van het aantal vervangingen kan leiden tot een veiligere productieomgeving. Daarnaast werkt het bedrijf aan het verminderen van de inventaris van apparatuur (inclusief pompen en kleppen) en de vereiste verwijdering. Tegelijkertijd verwachten eigenaren van faciliteiten een enorme omzet van hun activa. Daarom zal een verhoogde verwerkingscapaciteit resulteren in minder (maar grotere diameter) leidingen en apparatuur en minder instrumenten voor dezelfde productstroom.
Hieruit blijkt dat de verschillende systeemcomponenten niet alleen groter moeten zijn voor bredere buisdiameters, maar ook bestand moeten zijn tegen langdurige blootstelling aan zware omstandigheden om de noodzaak voor onderhoud en vervanging tijdens bedrijf te beperken.
Componenten zoals kleppen en klepkogels moeten robuust zijn om te passen bij de gewenste toepassing, maar ze kunnen ook hun levensduur verlengen. Het grootste probleem bij de meeste toepassingen is echter dat metalen onderdelen hun prestatielimieten hebben bereikt. Dit geeft aan dat ontwerpers alternatieven kunnen vinden voor niet-metalen materialen in veeleisende toepassingen, met name keramische materialen.
Typische parameters die nodig zijn om componenten onder zware omstandigheden te laten werken, zijn onder meer thermische schokbestendigheid, corrosiebestendigheid, vermoeiingsbestendigheid, hardheid, sterkte en taaiheid.
Veerkracht is een belangrijke parameter, omdat componenten die minder veerkrachtig zijn catastrofaal kunnen falen. De taaiheid van keramische materialen wordt gedefinieerd als de weerstand tegen scheurvoortplanting. In sommige gevallen kan het worden gemeten met behulp van de inkepingsmethode om kunstmatig hoge waarden te verkrijgen. Het gebruik van een enkelzijdige incisiebalk kan nauwkeurige meetresultaten opleveren.
Sterkte is gerelateerd aan taaiheid, maar verwijst naar een enkel punt waarop een materiaal catastrofaal beschadigd raakt wanneer er spanning op wordt uitgeoefend. Het wordt vaak de "modulus van breuk" genoemd, die wordt verkregen door een drie-punts of vier-punts buigsterktemeting uit te voeren op een teststaaf. De waarde van de drie-puntstest is 1% hoger dan de waarde van de vier-puntstest.
Hoewel veel schalen, waaronder Rockwell-hardheid en Vickers-hardheid, kunnen worden gebruikt om hardheid te meten, is de Vickers-microhardheidsschaal zeer geschikt voor geavanceerde keramische materialen. De hardheid verandert in verhouding tot de slijtvastheid van het materiaal.
Bij kleppen die op een cyclische manier werken, is vermoeidheid de belangrijkste zorg vanwege het continue openen en sluiten van de klep. Vermoeidheid is de drempel van sterkte. Boven deze drempel heeft het materiaal de neiging om te falen onder zijn normale buigsterkte.
Corrosiebestendigheid is afhankelijk van de werkomgeving en het medium dat het materiaal bevat. Naast "hydrothermale degradatie" zijn veel geavanceerde keramische materialen superieur aan metalen op dit gebied, en bepaalde materialen op basis van zirkonia ondergaan "hydrothermale degradatie" na blootstelling aan stoom met hoge temperaturen.
De geometrie, thermische uitzettingscoëfficiënt, thermische geleidbaarheid, taaiheid en sterkte van de componenten worden beïnvloed door thermische schokken. Dit gebied is bevorderlijk voor een hoge thermische geleidbaarheid en taaiheid, zodat de metalen componenten effectief kunnen functioneren. Vooruitgang in keramische materialen biedt echter nu acceptabele niveaus van thermische schokbestendigheid.
Geavanceerde keramiek wordt al vele jaren gebruikt en is populair onder betrouwbaarheidsingenieurs, installatietechnici en klepontwerpers die hoge prestaties en hoge waarde vereisen. Afhankelijk van de specifieke toepassingsvereisten is het geschikt voor verschillende formuleringen in verschillende industrieën. Vier geavanceerde keramieksoorten zijn echter van groot belang op het gebied van veeleisende onderhoudskleppen, waaronder siliciumcarbide (SiC), siliciumnitride (Si3N4), aluminiumoxide en zirkoniumoxide. De materialen van de klep en klepkogel worden geselecteerd op basis van de specifieke toepassingsvereisten.
De klep gebruikt twee hoofdvormen van zirkonia, die dezelfde thermische uitzettingscoëfficiënt en stijfheid hebben als staal. Magnesiumoxide gedeeltelijk gestabiliseerd zirkonia (Mg-PSZ) heeft de hoogste thermische schokbestendigheid en taaiheid, terwijl yttria tetragonaal zirkonia polykristallijn (Y-TZP) harder is, maar gevoelig is voor hydrothermische degradatie.
Siliciumnitride (Si3N4) heeft verschillende samenstellingen. Gasdrukgesinterd siliciumnitride (GPPSN) is het meest gebruikte materiaal voor kleppen en klepcomponenten. Naast de gemiddelde taaiheid heeft het ook een hoge hardheid en sterkte, uitstekende thermische schokbestendigheid en thermische stabiliteit. Bovendien kan Si3N4 in stoomomgevingen met hoge temperaturen zirkonia vervangen om hydrothermische degradatie te voorkomen.
Met een strikter budget kan de concentrator kiezen uit SiC of alumina. Beide materialen hebben een hoge hardheid, maar zijn niet harder dan zirkonia of siliciumnitride. Dit toont aan dat het materiaal zeer geschikt is voor statische componenttoepassingen, zoals klepvoeringen en klepzittingen, in plaats van kogel of schijf die onderhevig is aan hogere spanning.
Vergeleken met de metalen materialen die worden gebruikt in veeleisende kleptoepassingen (waaronder ferrochroom (CrFe), wolfraamcarbide, Hastelloy en Stellite) hebben geavanceerde keramische materialen een lagere taaiheid en een vergelijkbare sterkte.
Veeleisende servicetoepassingen omvatten het gebruik van roterende kleppen, zoals vlinderkleppen, draaipunten, zwevende kogelkranen en veren. In dergelijke toepassingen hebben Si3N4 en zirkonia thermische schokbestendigheid, taaiheid en sterkte, en kunnen ze zich aanpassen aan de meest veeleisende omgevingen. Vanwege de hardheid en corrosiebestendigheid van het materiaal is de levensduur van het onderdeel meerdere malen die van het metalen onderdeel. Andere voordelen zijn prestatiekenmerken gedurende de levensduur van de klep, met name in gebieden waar afsluit- en regelmogelijkheden worden gehandhaafd.
Dit werd aangetoond in het geval van een 65 mm (2,6 inch) klep kynar/RTFE kogel en voering blootgesteld aan 98% zwavelzuur plus ilmeniet, waarbij de ilmeniet werd omgezet in titaniumoxide pigment. De corrosieve aard van de media betekent dat de levensduur van deze componenten wel zes weken kan zijn. Echter, het gebruik van sferische kleptrim (een gepatenteerde magnesiumoxide gedeeltelijk gestabiliseerde zirkonia (Mg-PSZ)) vervaardigd door Nilcra™ (Figuur 1) heeft een uitstekende hardheid en corrosiebestendigheid en wordt al drie jaar geleverd. Intermitterende service, zonder enige detecteerbare slijtage.
In lineaire kleppen (waaronder hoekkleppen, gaskleppen of bolkleppen) zijn zirkonia en siliciumnitride geschikt voor zowel kleppluggen als klepzittingen vanwege de "hard seal"-eigenschappen van deze producten. Op dezelfde manier kan alumina worden gebruikt in bepaalde voeringen en kooien. Door de bijpassende kogel op de zittingring kan een hoge mate van afdichting worden bereikt.
Voor de klepkern, inclusief spoelklep, inlaat en uitlaat of kleplichaambus, kan elk van de vier belangrijkste keramische materialen worden gebruikt volgens de toepassingsvereisten. De hoge hardheid en corrosiebestendigheid van het materiaal hebben bewezen gunstig te zijn in termen van productprestaties en levensduur.
Neem bijvoorbeeld de DN150 vlinderklep die in de Australische bauxietraffinaderij wordt gebruikt. Het hoge silicagehalte in het medium zorgt voor een hoge mate van slijtage van de klepbussen. De voering en klepschijf die in eerste instantie werden gebruikt, waren gemaakt van 28% CrFe-legering en gingen slechts acht tot tien weken mee. Door de introductie van kleppen van Nilcra™ zirkonia (afbeelding 2) is de levensduur echter verlengd tot 70 weken.
Vanwege de taaiheid en sterkte werken keramieken goed in de meeste kleptoepassingen. Het zijn echter hun hardheid en corrosiebestendigheid die de levensduur van de klep helpen verlengen. Dit verhoogt op zijn beurt de veiligheid door de downtime voor vervangende onderdelen te verminderen, het werkkapitaal en de voorraad te verminderen, minimale handmatige handelingen uit te voeren en lekkage te verminderen, waardoor de totale levenscycluskosten worden verlaagd.
De toepassing van keramische materialen in hogedrukkleppen is al lange tijd een van de belangrijkste zorgen, omdat deze kleppen onderhevig zijn aan hoge axiale of torsiebelastingen. Grote spelers op dit gebied ontwikkelen echter klepkogelontwerpen die de overlevingskans van het actuatiekoppel verbeteren.
De andere grote beperking is de grootte. De grootte van de grootste klepzitting en de grootste klepbal (Figuur 3) geproduceerd door magnesia gedeeltelijk gestabiliseerd zirkonia zijn respectievelijk DN500 en DN250. De meeste huidige specificators geven echter de voorkeur aan keramiek om onderdelen te maken waarvan de afmetingen deze afmetingen niet overschrijden.
Hoewel het nu bewezen is dat keramische materialen een geschikte keuze kunnen zijn, zijn er nog steeds enkele eenvoudige richtlijnen om te volgen om de prestaties ervan te maximaliseren. Keramische materialen moeten alleen als eerste worden gebruikt als er behoefte is aan kostenbesparing. Zowel binnen als buiten moeten scherpe hoeken en spanningsconcentratie worden vermeden.
Elke potentiële thermische uitzettingsmismatch moet in de ontwerpfase worden overwogen. Om de ringspanning te verminderen, is het noodzakelijk om het keramiek buiten te houden in plaats van binnen. Tot slot moet de noodzaak van geometrische toleranties en oppervlakteafwerking zorgvuldig worden overwogen, aangezien deze toleranties onnodige kosten aanzienlijk kunnen verhogen.
Door deze richtlijnen en best practices te volgen bij het selecteren van materialen en door vanaf het begin van het project te coördineren met leveranciers, kan voor elke veeleisende servicetoepassing een ideale oplossing worden bereikt.
Deze informatie is verkregen, beoordeeld en aangepast uit materialen van Morgan Advanced Materials.
Morgan Advanced Materials-Technical Ceramics. (28 november 2019). Geavanceerde keramische materialen geschikt voor serieuze servicetoepassingen. AZoM. Opgehaald van https://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=12305 op 9 maart 2021.
Morgan Advanced Materials-Technical Ceramics. “Geavanceerde keramische materialen voor serieuze servicetoepassingen”. AZoM. 9 maart 2021.
Morgan Advanced Materials-Technical Ceramics. “Geavanceerde keramische materialen voor serieuze servicetoepassingen”. AZoM. https://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=12305. (Geraadpleegd op 9 maart 2021).
Morgan Advanced Materials-Technical Ceramics. 2019. Geavanceerde keramische materialen geschikt voor serieuze servicetoepassingen. AZoM, weergavetijd is 9 maart 2021, https://www.azom.com/article.aspx? ArticleID = 12305.
Elodie Verzoli is productmanager van UHV-oplossingen bij OSAY PHYSICS (een dochteronderneming van TOH). Ze werd geïnterviewd over de belangrijkste functies van NanoSpace en waarom het een belangrijk onderdeel werd van TOH's productportfolio.
In dit interview bespreekt Rohit Ramnath, senior product engineer bij AZoM en Master Bond, het onderwerp oppervlaktebehandeling en waarom de beste hechting wordt aanbevolen.
In dit interview vertelt Francis Arthur, operationeel manager van AZoM en TRB, over de transportoplossingen van TRB en de samengestelde producten.
X500-25BC-600 is een compacte desktop set-top box compressietester. Hij wordt geleverd met 4 gebalanceerde loadcellen om de nauwkeurigheid en ongelijke belastingtolerantie te verbeteren. Computerbesturing en krachtige servo-aandrijvingen kunnen indrukwekkende nauwkeurigheid bereiken.
Evactron U50 Plasma Detergent is ontworpen voor faciliteiten die liever een bekabelde touchscreeninterface gebruiken om reinigingsparameters te programmeren.
De Thermo Scientific™ MIC-6 multi-instrument kalibrator is de perfecte aanvulling op de toonaangevende TVA2020, die de nauwkeurigheid verbetert en tijd bespaart bij het optimaliseren van LDAR-nalevingsbewaking.
Wij gebruiken cookies om uw ervaring te verbeteren. Door verder te bladeren op deze website, gaat u akkoord met ons gebruik van cookies. Meer informatie.
Plaatsingstijd: 10-03-2021
