Kami menggunakan cookie untuk meningkatkan pengalaman Anda. Dengan terus menjelajahi situs web ini, Anda setuju dengan penggunaan cookie oleh kami. Informasi selengkapnya.
Tidak ada definisi resmi mengenai layanan serius. Layanan serius dapat dipahami sebagai kondisi operasi di mana biaya penggantian katup tinggi atau kapasitas pemrosesan berkurang.
Ada kebutuhan global untuk mengurangi biaya produksi proses guna meningkatkan keuntungan semua sektor yang terlibat dalam kondisi layanan yang buruk. Sektor ini berkisar dari minyak dan gas serta petrokimia hingga tenaga nuklir dan pembangkitan listrik, pemrosesan mineral, dan pertambangan.
Para desainer dan teknisi berusaha mencapai tujuan ini dengan berbagai cara. Metode yang paling tepat adalah meningkatkan waktu aktif dan efisiensi dengan mengendalikan parameter proses secara efektif (seperti penghentian yang efektif dan kontrol aliran yang dioptimalkan).
Optimalisasi keselamatan juga memegang peranan penting, karena pengurangan penggantian dapat menghasilkan lingkungan produksi yang lebih aman. Selain itu, perusahaan berupaya meminimalkan inventaris peralatan, termasuk pompa dan katup, serta pembuangan yang diperlukan. Pada saat yang sama, pemilik fasilitas mengharapkan perubahan besar dalam aset mereka. Akibatnya, peningkatan kapasitas pemrosesan menghasilkan lebih sedikit pipa dan peralatan (tetapi diameternya lebih besar) serta lebih sedikit instrumen untuk aliran produk yang sama.
Hal ini menunjukkan bahwa selain harus lebih besar untuk diameter pipa yang lebih lebar, komponen sistem tunggal juga harus tahan terhadap paparan lingkungan yang keras dalam jangka waktu lama untuk mengurangi kebutuhan pemeliharaan dan penggantian selama masa pakai.
Komponen termasuk katup dan bola katup harus kuat agar sesuai dengan aplikasi yang diinginkan, tetapi juga dapat memberikan masa pakai yang lebih lama. Akan tetapi, masalah utama pada sebagian besar aplikasi adalah komponen logam telah mencapai batas kinerjanya. Hal ini menunjukkan bahwa perancang dapat menemukan alternatif untuk bahan non-logam, terutama bahan keramik, untuk aplikasi layanan yang menuntut.
Parameter umum yang diperlukan untuk mengoperasikan komponen dalam kondisi layanan berat meliputi ketahanan terhadap guncangan termal, ketahanan terhadap korosi, ketahanan terhadap kelelahan, kekerasan, kekuatan, dan ketangguhan.
Ketahanan merupakan parameter utama, karena komponen yang kurang tangguh dapat rusak parah. Ketahanan bahan keramik didefinisikan sebagai ketahanan terhadap perambatan retak. Dalam beberapa kasus, ketahanan dapat diukur menggunakan metode indentasi, yang menghasilkan nilai yang sangat tinggi. Penggunaan balok sayatan satu sisi dapat memberikan pengukuran yang akurat.
Kekuatan berhubungan dengan ketangguhan, tetapi merujuk pada satu titik di mana material mengalami kegagalan yang dahsyat saat diberi tekanan. Hal ini secara umum disebut sebagai "modulus pecah" dan diukur dengan melakukan pengukuran kekuatan tekuk tiga titik atau empat titik pada batang uji. Uji tiga titik memberikan nilai yang 1% lebih tinggi daripada uji empat titik.
Meskipun kekerasan dapat diukur dengan berbagai skala termasuk Rockwell dan Vickers, skala mikrokekerasan Vickers sangat cocok untuk material keramik tingkat lanjut. Kekerasan berbanding lurus dengan ketahanan aus material.
Pada katup yang beroperasi dengan metode siklik, kelelahan merupakan masalah utama karena katup terus-menerus terbuka dan tertutup. Kelelahan merupakan ambang batas kekuatan, yang jika melampauinya material akan sering gagal di bawah kekuatan tekuk normalnya.
Ketahanan korosi bergantung pada lingkungan operasi dan media yang mengandung material tersebut. Dalam bidang ini, banyak material keramik canggih memiliki keunggulan dibandingkan logam, kecuali untuk "degradasi hidrotermal", yang terjadi ketika beberapa material berbasis zirkonia terkena uap bersuhu tinggi.
Geometri komponen, koefisien ekspansi termal, konduktivitas termal, ketangguhan, dan kekuatan dipengaruhi oleh guncangan termal. Ini adalah area yang mendukung konduktivitas termal dan ketangguhan yang tinggi, sehingga komponen logam dapat berfungsi secara efektif. Namun, kemajuan dalam material keramik kini memberikan tingkat ketahanan guncangan termal yang dapat diterima.
Keramik canggih telah digunakan selama bertahun-tahun dan populer di kalangan teknisi keandalan, teknisi pabrik, dan perancang katup yang membutuhkan kinerja dan nilai tinggi. Menurut persyaratan aplikasi tertentu, ada berbagai formulasi individual yang cocok untuk berbagai industri. Namun, empat keramik canggih sangat penting dalam bidang katup servis berat. Keramik tersebut meliputi silikon karbida (SiC), silikon nitrida (Si3N4), alumina, dan zirkonia. Bahan katup dan bola katup dipilih sesuai dengan persyaratan aplikasi tertentu.
Dua bentuk utama zirkonia digunakan dalam katup, keduanya memiliki koefisien ekspansi termal dan kekakuan yang sama dengan baja. Magnesium oksida zirkonia yang distabilkan sebagian (Mg-PSZ) memiliki ketahanan guncangan termal dan ketangguhan tertinggi, sedangkan yttria tetragonal zirkonia polikristalin (Y-TZP) lebih keras dan kuat, tetapi rentan terhadap degradasi hidrotermal.
Silikon nitrida (Si3N4) memiliki formulasi yang berbeda. Silikon nitrida sinter tekanan gas (GPPSN) merupakan material yang paling umum digunakan untuk katup dan komponen katup. Selain ketangguhannya yang rata-rata, silikon nitrida juga memiliki kekerasan dan kekuatan yang tinggi, ketahanan terhadap guncangan termal yang sangat baik, dan stabilitas termal. Selain itu, dalam lingkungan uap bersuhu tinggi, Si3N4 merupakan pengganti zirkonia yang cocok, yang dapat mencegah degradasi hidrotermal.
Bila anggaran terbatas, penentu spesifikasi dapat memilih silikon karbida atau alumina. Kedua material tersebut memiliki kekerasan tinggi, tetapi tidak lebih kuat dari zirkonia atau silikon nitrida. Hal ini menunjukkan bahwa material tersebut sangat cocok untuk aplikasi komponen statis, seperti pelapis katup dan dudukan katup, daripada bola katup atau cakram yang mengalami tekanan lebih tinggi.
Dibandingkan dengan material logam yang digunakan dalam aplikasi katup layanan keras (termasuk ferokrom (CrFe), karbida tungsten, Hastelloy, dan Stellite), material keramik canggih memiliki ketangguhan yang lebih rendah dan kekuatan yang serupa.
Aplikasi layanan berat melibatkan penggunaan katup putar, seperti katup kupu-kupu, trunnion, katup bola mengambang, dan katup pegas. Dalam aplikasi tersebut, Si3N4 dan zirkonia menunjukkan ketahanan terhadap guncangan termal, ketangguhan, dan kekuatan untuk beradaptasi dengan lingkungan yang paling menantang. Karena kekerasan dan ketahanan terhadap korosi material, masa pakai komponen meningkat beberapa kali lipat dibandingkan dengan komponen logam. Manfaat lainnya termasuk karakteristik kinerja katup selama masa pakainya, terutama di area yang mempertahankan kapasitas penutupan dan kontrolnya.
Hal ini ditunjukkan dalam aplikasi di mana bola dan pelapis katup kynar/RTFE 65 mm (2,6 in) terkena asam sulfat 98% dan ilmenit, yang diubah menjadi pigmen titanium oksida. Sifat korosif media berarti bahwa masa pakai komponen ini dapat mencapai enam minggu. Namun, penggunaan trim katup bola yang dibuat oleh Nilcra™ (Gambar 1), yang merupakan zirkonia magnesium oksida yang distabilkan sebagian (Mg-PSZ), memiliki kekerasan dan ketahanan korosi yang sangat baik, dan dapat memberikan Layanan tanpa gangguan selama tiga tahun tanpa keausan yang terdeteksi.
Pada katup linier, termasuk katup sudut, katup gas, atau katup bola, karena karakteristik "segel keras" dari produk ini, zirkonia dan silikon nitrida cocok untuk sumbat katup dan dudukan katup. Demikian pula, alumina dapat digunakan untuk beberapa gasket dan sangkar. Dengan mencocokkan bola gerinda pada dudukan katup, tingkat penyegelan yang tinggi dapat dicapai.
Untuk pelapis katup, termasuk inti katup, saluran masuk dan keluar, atau pelapis badan katup, salah satu dari empat bahan keramik utama dapat digunakan sesuai dengan persyaratan aplikasi. Kekerasan tinggi dan ketahanan korosi bahan tersebut terbukti bermanfaat dalam hal kinerja produk dan masa pakai.
Ambil contoh katup kupu-kupu DN150 yang digunakan di kilang bauksit Australia. Kandungan silika yang tinggi dalam media tersebut menyebabkan tingkat keausan yang tinggi pada lapisan katup. Gasket dan cakram yang awalnya digunakan terbuat dari paduan CrFe 28% dan hanya bertahan selama delapan hingga sepuluh minggu. Namun, dengan katup yang terbuat dari zirkonia Nilcra™ (Gambar 2), masa pakainya meningkat menjadi 70 minggu.
Karena ketangguhan dan kekuatannya, keramik bekerja dengan baik di sebagian besar aplikasi katup. Namun, kekerasan dan ketahanan korosinyalah yang membantu meningkatkan masa pakai katup. Hal ini pada gilirannya mengurangi biaya seluruh siklus hidup dengan mengurangi waktu henti untuk suku cadang pengganti, mengurangi modal kerja dan inventaris, meminimalkan penanganan manual, dan meningkatkan keselamatan dengan mengurangi kebocoran.
Selama ini, penerapan material keramik pada katup bertekanan tinggi telah menjadi salah satu masalah utama, karena katup ini mengalami beban aksial atau torsi yang tinggi. Namun, pelaku utama di bidang ini kini tengah mengembangkan desain bola katup untuk meningkatkan ketahanan torsi penggerak.
Keterbatasan utama lainnya adalah skala. Ukuran dudukan katup terbesar dan bola katup terbesar (Gambar 3) yang diproduksi dari zirkonia yang distabilkan sebagian dengan magnesium oksida masing-masing adalah DN500 dan DN250. Namun, sebagian besar penentu spesifikasi saat ini lebih memilih keramik untuk komponen di bawah ukuran ini.
Meskipun material keramik kini terbukti menjadi pilihan yang tepat, beberapa panduan sederhana perlu diikuti untuk memaksimalkan kinerjanya. Material keramik hanya boleh digunakan terlebih dahulu jika biaya perlu ditekan seminimal mungkin. Sudut tajam dan konsentrasi tegangan harus dihindari baik di dalam maupun di luar.
Setiap potensi ketidaksesuaian ekspansi termal harus dipertimbangkan selama fase desain. Untuk mengurangi tekanan pada rangka, keramik harus diletakkan di luar, bukan di dalam. Terakhir, kebutuhan akan toleransi geometri dan penyelesaian permukaan harus dipertimbangkan dengan saksama, karena hal ini akan meningkatkan biaya yang tidak perlu secara signifikan.
Dengan mengikuti pedoman dan praktik terbaik ini untuk memilih material dan berkoordinasi dengan pemasok sejak awal proyek, solusi ideal dapat dicapai untuk setiap aplikasi layanan berat.
Informasi ini berasal dari materi yang disediakan oleh Morgan Advanced Materials dan telah ditinjau dan diadaptasi.
Morgan Advanced Materials-Technical Ceramics. (28 November 2019). Material keramik canggih untuk aplikasi layanan yang menuntut. AZoM. Diperoleh dari https://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=12305 pada 7 Juli 2021.
Morgan Advanced Materials-Technical Ceramics. “Material keramik canggih untuk aplikasi layanan yang menuntut”. AZoM. 7 Juli 2021.
Morgan Advanced Materials-Technical Ceramics. “Material keramik canggih untuk aplikasi layanan yang menuntut”. AZoM. https://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=12305. (Diakses 7 Juli 2021).
Morgan Advanced Materials-Technical Ceramics. 2019. Material keramik canggih untuk aplikasi layanan yang menuntut. AZoM, dilihat pada 7 Juli 2021, https://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=12305.
AZoM dan direktur pelaksana Camfil Inggris David Moulton membahas solusi penyaringan udara milik perusahaan dan bagaimana solusi tersebut dapat membantu menyediakan lingkungan kerja yang lebih aman bagi orang-orang di industri konstruksi.
Dalam wawancara ini, manajer produk AZoM dan ELTRA Dr. Alan Klostermeier berbicara tentang analisis O/N/H yang cepat dan andal dengan bobot sampel tinggi.
Dalam wawancara ini, AZoM dan Chuck Cimino, Manajer Produk Senior di Lake Shore Cryotronics, membahas manfaat sistem pengukuran sumber sinkronisasi M81 mereka.
Zeus Bioweb™ adalah teknologi yang melakukan elektrospun PTFE menjadi serat polimer dengan diameter sangat kecil berkisar dari nanometer hingga mikrometer.
Perangkat lunak analisis termal STARe METTLER TOLEDO menyediakan fleksibilitas yang luar biasa dan kemungkinan evaluasi yang tidak terbatas.
Waktu posting: 08-Jul-2021
