严重服务没有官方定义。它可能被视为平均操作条件,其中阀门更换昂贵或降低工艺容量。
全球都需要降低工艺生产成本,以提高所有涉及恶劣服务条件的部门的盈利能力。这些领域包括石油天然气、石化、核能和发电、矿物加工和采矿。
设计师和工程师正在通过不同的方式努力实现这一目标。最合适的方法是通过有效控制工艺参数(如有效关闭和优化流量控制)来增加正常运行时间和效率。
安全优化也起到重要作用,因为减少了变化导致更安全的生产环境。此外,公司试图最大限度地减少设备库存,包括泵和阀门,以及所需的处理。与此同时,设施所有者预计将从他们的资产转过来。因此,增加的工艺能力导致更少(但直径较大)管道和设备,以及相同产品流的仪器较少。
这表明,除了需要在更宽的管径下使用更大的系统组件外,还需要忍受长时间暴露在恶劣环境中,以减少运行中维护和更换的需求。
组件,包括阀门和阀门球需要坚固以适应所需的应用,但也可以提供长时间的使用寿命。然而,大多数应用的主要关注点是金属部件已经实现了它们的性能能力的限制。这表明设计人员可以找到非金属材料替代品,特别是陶瓷材料,用于严重的服务应用。欧洲杯足球竞彩
严重服务组件的主要特点
在严重的服务条件下操作组件所需的典型参数包括热抗冲击性,耐腐蚀性,抗疲劳,硬度,强度和韧性。
韧性是关键参数,因为不那么坚韧的部件可能会灾难性地失效。陶瓷材料的韧性是指对裂纹扩展的抗力。欧洲杯足球竞彩在某些情况下,它可以用压痕法测量,从而产生人为的高值。使用单边切口光束可以提供精确的测量。
强度与韧性有关,但指的是材料在施加应力时发生灾难性破坏的单点。它通常被称为“断裂模量”,通过测试杆上的三点或四点弯曲强度测量来测量。三点测试提供的值比四点测试高1%。
虽然硬度可以用包括洛氏和维氏在内的许多标尺来测量,但维氏显微硬度非常适合于高级陶瓷材料。欧洲杯足球竞彩硬度与材料的耐磨性成正比。
在循环操作的阀门中,由于阀门不断的开启和关闭,疲劳是一个主要的问题。疲劳是一个强度阈值,超过这个阈值,材料就会低于其正常弯曲强度而失效。
耐腐蚀性取决于操作环境和含有材料的介质。在这一领域,一些先进的陶瓷材料优于金属材料,除了一些锆基材欧洲杯足球竞彩料暴露在高温蒸汽中会发生“水热降解”。
热冲击对构件几何形状、热膨胀系数、导热系数、韧性和强度均有影响。这是一个区域,有利于高导热性和韧性,因此,金属部件有效地发挥作用。然而,陶瓷材料的进步现在提供了可接受的抗热震水平。欧洲杯足球竞彩
高级陶瓷中的可用选项
先进的陶瓷已经使用了多年,并且在可靠性工程师,植物工程师和阀门设计人员要求高度性能和价值的普及。根据具体的应用要求,有不同的各个行业的单独制剂。然而,在严重的服务阀领域,四个先进的陶瓷在很大程度上是显着的,其中包括碳化硅(SiC),氮化硅(Si3.N4)、氧化铝、和氧化锆。阀门和阀欧洲杯足球竞彩门球阀的材料可根据具体应用要求选择。
氧化锆有两种主要形式,它们的热膨胀系数和刚度与钢的相同,用于阀门。镁部分稳定氧化锆(Mg-PSZ)具有最高的抗热震性和韧性,而钇四方氧化锆多晶(Y-TZP)则更硬更强,但易被水热降解。
氮化硅(Si3.N4)有不同的配方可供选择。气体压力烧结氮化硅(GPPSN)是阀门和阀门组件最常用的材料,除具有平均韧性外,还具有高硬度和强度、优异的抗热震性和热稳定性。此外,如果3.N4在高温蒸汽环境中提供氧化锆的替代品,防止水热降解。
由于预算紧张,规格师可以选择SiC或氧化铝。这两种材料都有很高欧洲杯足球竞彩的硬度,但并不比氧化锆或氮化硅更硬。这表明,这种材料非常适合于静态组件应用,如阀门欧洲杯足球竞彩衬管和阀座,而不是在更高应力下的阀门球或阀瓣。
与铬铁(CrFe)、碳化钨、哈氏合欧洲杯足球竞彩金和钨铬钴合金等金属材料相比,高级陶瓷材料具有较低的韧性和类似的强度。
陶瓷在严酷应用阀门中的应用
苛刻的应用涉及旋转阀的使用,如蝶阀、耳轴阀、浮动球阀和簧载阀。在这些应用中,Si3.N4此外,氧化锆具有抗热震、韧性和强度,以适应最苛刻的环境。由于材料的硬度和耐腐蚀性,构件的使用寿命比金属构件提高数倍。其他优点还包括阀门在其使用寿命内的性能特点,特别是在保持关闭能力和控制方面。
这在一个65毫米(2.6英寸)阀门kynar/ RTFE球和衬里的应用中得到了说明,其中98%的硫酸和钛铁矿被转化为氧化钛颜料。介质的腐蚀性意味着这些组件的使用寿命可以长达6周。然而,使用由Nilcra™(图1)制造的球阀阀内件(Nilcra™是一种专利的镁部分稳定氧化锆(Mg-PSZ),具有优异的硬度和耐腐蚀性能),可以连续使用3年,没有任何可检测到的磨损。
图1所示。球阀采用Nilcra™
在线性阀门,包括角度,扼流圈或地球阀,氧化锆和氮化硅适用于塞子和座椅,这归功于这些产品的“硬坐的”性质。同样,氧化铝可用于一些衬里和笼子。通过座椅上的比赛滚珠,可以实现高度的密封。
对于阀门衬管,包括阀芯、进口和出口衬管或阀体衬管,可根据应用要求使用四种主要陶瓷材料中的任何一种。欧洲杯足球竞彩该材料具有较高的硬度和耐腐蚀性,对产品的性能和使用寿命都具有优势。欧洲杯足球竞彩
考虑在澳大利亚铝土矿炼油厂采用的DN150蝶阀的一个例子。介质的高二氧化硅含量为瓣膜衬里提供高水平的磨损。最初使用的衬垫和光盘由28%CRFE合金制成,持续八至十周。但是,随着阀门制成的阀门Nilcra™氧化锆(图2),使用寿命延长至70周。
图2。Nilcra™氧化锆阀
陶瓷由于其韧性和强度,在大多数阀门应用中都发挥着良好的作用。但是,正是它们的硬度和耐腐蚀性,才有助于提高阀门的使用寿命。这进而降低了整个生命周期的成本,减少了更换部件的停机时间,降低了流动资金和库存,减少了人工操作,并通过减少泄漏增加了安全性。
陶瓷材料在阀门中的应用前景欧洲杯足球竞彩
陶瓷材料在高压阀门中的应用是长期以来的主要问题之一,因欧洲杯足球竞彩为这些阀门承受着高轴向或扭转载荷。然而,该领域的主要公司目前正在开发阀球设计,以提高驱动扭矩的生存能力。
另一个主要限制是规模。由氧化镁部分稳定氧化锆生产的最大阀座和最大阀球(图3)的尺寸分别为DN500和DN250。然而,目前大多数规格师更喜欢陶瓷的这些组件到这些尺寸。
图3。Nilcra™氧化锆球阀
设计注意事项
虽然现已证明陶瓷材料作为适当的选择,但需要遵循一些简单的指导方针,以最大限度地欧洲杯足球竞彩提高其性能。仅当需要最小化成本时,首先应该首先使用陶瓷材料。在内部和外部,应避免急剧的角落以及压力浓度。
在设计阶段必须考虑到任何潜在的热膨胀不匹配。为了减少箍应力,必须把陶瓷放在外面,而不是里面。最后,应该仔细考虑几何公差和表面精加工的需要,因为这些会显著增加不必要的成本。
通过遵循这些指南,可以实现每个严重服务申请的理想解决方案,以及从项目开始时选择材料和与供应商协调的最佳实践。欧洲杯足球竞彩
这些信息已经从摩根先进材料公司提供的材料中获得,审查和改编。欧洲杯足球竞彩
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