Керамикалық шар клапан энциклопедиясы. Шығу тегі және дамуы (I бөлім).

Шығу тегі және дамуы (I бөлім)

I. Туылуы Керамикалық шар клапаныс

Өнеркәсіптік технологияның үздіксіз дамуымен дәстүрлі металл Шар клапаныастында жұмыс істеген кезде біртіндеп ішкі шектеулерді ашып көрсеттіЖоғары температура, күшті коррозия және қатты абразияжағдайлар. Жылдам коррозия, жеделдетілген тозу және тұрақсыз тығыздау сияқты мәселелер оларды сияқты салалардың қатаң сұйықтықты бақылау талаптарын қанағаттандыра алмауына әкелді. химиялық өңдеу, металлургия және электр энергиясын өндіру.

Бұл ұзақ уақытқа созылған өнеркәсіптік қиындық клапандардың жаңа буынын тудырды озық керамикалық материалдар— Керамикалық шар клапаны.

1. Ерте зерттеулер және технологиялық өркендеу (1940–1960 жылдар)

Өнеркәсіптік революция көмір, химия және металлургия өнеркәсібінің дамуын жеделдетті, бұл сенімді сұйықтықты басқаруға деген сұраныстың күрт артуына әкелді. Дегенмен, дәстүрлі металл клапандар жиі зардап шекті. перфорация, ағып кету және тез істен шығуқатты бөлшектері бар немесе күшті қышқылдар мен сілтілерге ұшыраған ортаны өңдеу кезінде. Жоғары техникалық қызмет көрсету шығындары мен қауіпсіздік тәуекелдері сөзсіз мәселелерге айналды.

Олардың арқасында жоғары қаттылық, жоғары беріктік, тамаша тозуға төзімділік және керемет химиялық тұрақтылықЕкінші дүниежүзілік соғыстан кейін керамикалық материалдар әскери және аэроғарыштық қолданбаларда кеңінен қолданылды. Технологиялық прогрестің үздіксіз дамуымен бұл материалдар біртіндеп азаматтық өнеркәсіптік қолданбаларға кеңейіп, керамикалық шар клапандарын әзірлеудің материалдық негізін қалады.

1940 жылдары инженерлер Германия және Америка Құрама Штаттарықолдануға тырысқан алғашқылар болды Алюминий оксиді керамикасыскерамиканың басталуын белгілейтін клапан жиектерінің компоненттері үшінC клапаны барлау. Дегенмен, сол кездегі өңдеу технологиясындағы шектеулер керамикалық тығыздықтың біркелкі болмауына және беріктіктің жеткіліксіздігіне әкелді. Керамикалық компоненттер сұйықтық соққысы кезінде жарылуға бейім болды, ал керамикалық бөлшектер мен металл клапан орындықтары арасында сенімді тығыздауға қол жеткізу мүмкін болмады. Ауыр ағып кету мәселелері алғашқы зерттеулердің тоқтап қалуына себеп болды.

1960 жылдарға қарай материалтану саласындағы жетістіктер бұл жағдайды айтарлықтай өзгертті. Изостатикалық престеу технологиясыбіркелкі керамикалық тығыздықты қамтамасыз етті, ал жоғары температурада күйдіру қаттылықты жоғары деңгейге дейін арттырды HRC 75табысты дамуы цирконий және кремний нитриді керамикасыкерамиканың өзіндік сынғыштығы туралы ұзақ уақыт бойы қалыптасқан пікірді бұзып, беріктігі айтарлықтай жақсарды.

Сонымен бірге, жапон компаниялары бірігіп, дәл керамикалық өңдеу технологияларышар клапанының құрылымдық дизайнымен, шарды орналастыру дәлдігі мен тығыздау компенсациясына қатысты маңызды мәселелерді шеше отырып. Бұл жетістіктер өнеркәсіптік қолдану үшін негіз қалады Керамикалық шар клапаныс.

2. Коммерцияландыру және техникалық валидация (1970–1980 жылдар)

1975 жылдың қаңтарында Жапонияның Fujikin Co., Ltd.алғашқысын ойлап тапты тығын тәрізді керамикалық клапан, 99,5% алюминий оксиді керамикасынан жасалған. Бұл өнім керамикалық клапан технологиясындағы ең алғашқы жетістіктердің біріне айналды. 1981 жылға қарай Fujikin сериялық өндіріске қол жеткізді, ал келесі жылы өнім Жапония мен Америка Құрама Штаттарында марапаттарға ие болды. Ол ультра жоғары тазалық пен металл иондарының ластануының болмауы маңызды болған жартылай өткізгіштер өнеркәсібінде сәтті қолданылды (ескерту: бұл өнім салыстырмалы түрде төмен керамикалық беріктік талап ететін керамикалық глобус типті клапан болды).

Айта кету керек, бұл клапан мынаған тиесілі болды мамандандырылған клапан санатыәдебиетте жиі сипатталады бір орынды клапаннемесе дәлдіктегі инелі клапансалыстырмалы түрде қарапайым беріктік талаптарымен. шынайы керамикалық шар клапаныкерамикалық материалдардың иілу беріктігінің әлдеқайда жоғары болуын талап ететін, кейінірек пайда болған деп жалпы танылады. Қолжетімді жазбаларға сәйкес, Нил-Кор (АҚШ)әлемдегі құжатталған «Керамикалық қапталған алғашқы шар клапаны»ішінде 1980 ж., ең алғашқы расталған өнеркәсіптік қолданыстар пайда болды 1985 ж..

1980 жылдардың аяғында еуропалық инженерлер инженерлік керамиканың ерекше коррозияға төзімділігі мен қаттылығын мойындады, мысалы алюминий оксиді (Al₂O₃)және цирконий (ZrO₂), оларды химиялық өңдеу, металлургия және жылу электр станцияларындағы ауыр жүктемелерді қолдану үшін әсіресе қолайлы етеді. Арқылы трансформацияны қатайту технологиясыцирконийде, бірінші буын шыңдалған керамикакерамикалық шарлардың беріктік шектеулерін түбегейлі шешіп, пайда болды.

Сонымен қатар, озық тегістеу және жылтырату әдістері мүмкіндік берді айна деңгейіндегі беткі әрлеу және мінсіз сфералық пішінкерамикалық шарлар мен клапан орындықтары арасында. Бұл кезеңде керамикалық шар клапандарының техникалық мүмкіндігі толығымен расталды және индустрияландыру үшін жағдайлар іс жүзінде жасалды.

II. Керамикалық шар клапандарының дамуы

1. Негізгі технологиялық жетістіктер (1990 жылдар)

Керамиканың ішкі сынғыштығын анықтау үшін зерттеушілер ұсынды арнайы қоспалар, оңтайландырылған күйдіру процестері және нанотехнология, беріктігі мен механикалық беріктігін айтарлықтай жақсартты. Керамикалық микроқұрылымдар біркелкі бола түсті, ішкі ақаулар азайды және жалпы сенімділік айтарлықтай артты.

Өндірісте, қабылдау CNC дәлдікпен тегістеушар мен орындықтың өлшемдерін, сондай-ақ бетінің кедір-бұдырлығын дәл бақылауға мүмкіндік берді. Керамиканың өздігінен майланатын қасиеттерінің арқасында тығыздағыш жұптар ерекше тығыз жанасуға қол жеткізді. Ағып кету жылдамдығын төменде бақылауға болады 10⁻⁶ Па·м³/с, дәстүрлі металл клапандардан әлдеқайда жоғары.

2. Әлемдік индустрияландыру (1980 жылдардың соңы – 1990 жылдардың басы)

Бұл кезең керамикалық шар клапандарының зертханалық зерттеулерден ірі көлемді өнеркәсіптік қолдануға көшуімен маңызды бетбұрыс кезеңі болды. Дүние жүзіндегі ауыр өнеркәсіптерді жаңғырту коррозияға және абразияға төтеп бере алатын клапандарды қажет етті, ал керамика өзінің жан-жақты өнімділік артықшылықтарымен тез арада танылды.

Материалдық жетістіктер:
Sumitomo Chemical (Жапония) компаниясы әзірлеу арқылы беріктікті айтарлықтай арттырды итриямен тұрақтандырылған цирконий, ал Corning (АҚШ) ұнтақты ұнтақтау және қалыптау процестерін оңтайландырды, клапан компоненттерінің өлшемдік дәлдігі ±0,01 мм-ге жетті.

Қызмет көрсету мерзімін жақсарту:
Керамикалық тығыздағыш жұптарының қызмет ету мерзімі ұзартылды 5–10 ретметалл компоненттерімен салыстырғанда, техникалық қызмет көрсету шығындарын айтарлықтай азайтады.

Стандарттау:
1992 жылы, Америка мұнай институты (API)керамикалық тығыздау жұбының талаптарын енгізді API 6D – Құбыр клапандары, салалық стандарттауды ілгерілету.

Аймақтық даму үлгілері:

Америка Құрама Штаттары:
Алғашқы өнеркәсіптік енгізу 1985 жылы, Nil-Cor компаниясы Chemlink Petroleum Inc. (Оклахома) компаниясында жоғары коррозиялық қышқыл сұйықтықтарды бақылау үшін керамикалық шар клапандарын қолданған кезде, шыны талшықты клапандардың жиі істен шығуын сәтті шешті.
1988 жылы, Дуркохимиялық қолдануға арналған керамикалық тығыздағыш шар клапандарын іске қосу үшін керамикалық зерттеу институттарымен бірлесіп жұмыс істеді. Бұл клапандар Dow Chemical компаниясының Freeport зауытының тұз қышқылы жүйесінде сәтті қолданылып, қызмет ету мерзімін үш айдан екі жылдан астам уақытқа дейін ұзартты.
1990 жылы Durco компаниясы тау-кен қалдықтары үшін абразивті емес керамикалық шар клапандарын енгізді, бұл Колорадо мыс кенішінде қызмет ету мерзімін бір айдан 18 айға дейін ұзартты.

Еуропа:
Ауыр жұмыс жағдайлары үшін арнайы жасалған шешімдерге бағытталған. 1987 жылы, Нелес (Финляндия)керамикалық шар клапандарын пайдаланып жасалған Mg-PSZ цирконийіпульпа сіңіргіштің босату клапандарындағы жиі ағып кетулерді шешу, клапанның қызмет ету мерзімін 3-6 айдан 2-5 жылға дейін ұзарту.
1996 жылы, Cera-System (Германия)Домна пешінің PCI (ұнтақталған көмір айдау) жүйелерінде керамикалық шар клапандарын қолданды, бұл қызмет ету мерзімін шамамен алты есеге ұзартты және техникалық қызмет көрсету жиілігін 60%-дан астамға азайтты.

Жапония:
Жапония өзінің дамыған керамика өнеркәсібін пайдалана отырып, интеграцияланған бағдарламаны ұстанды материалдар - клапанәзірлеу моделі. 1987 жылы Fujikin цирконий керамикалық шар клапандарын енгізді, жартылай өткізгіш ультра таза су жүйелерінде ластануды нөлдік деңгейде оқшаулауға қол жеткізді және жоғары сапалы электронды химиялық заттар нарығында тез үстемдік етті.

Қытай:
Қытайда керамикалық шар клапандарының дамуы келесідей сипатталды прагматикалық идеалдар және тәуелсіз ғылыми-зерттеу және тәжірибелік-конструкторлық жұмыстар.
1991 жылы, Доктор Ли Ган, постдокторантуралық зерттеуші Тяньцзинь университеті, қосылды CSG тобы (Қытайдың Оңтүстік шыны холдингі)өзімен бірге тұжырымдамасы мен өндіріс технологиясын алып келді цирконий керамикалық шар клапандарыБұл бастаманы қолдау үшін, Шэньчжэнь CSG құрылымдық керамика компаниясықұрылды, оның алғашқы бас менеджері болып Ли Ган тағайындалды.

CSG Structural Ceramics компаниясында цирконий керамикасын сәтті индустрияландыру арқылы компания біртіндеп ... ретінде танымал болды. Қытайдың цирконий керамикасы өнеркәсібінің «Хуанпу әскери академиясы», керамикалық материалдар мен клапан инженериясы саласындағы талантты ұрпақты тәрбиелеу.

Ішінде 1992 жылғы маусым, Джин Хаоцун мырзаCSG Structural Ceramics компаниясына өнім инженері ретінде қосылды. Авторы Сол жылдың қыркүйек айындағы, ол сәтті жобалап, әзірледі Қытайдың алғашқы керамикалық шар клапаныІшінде 1993 ж.өнім ұлттық сынақтан өтті және сәтті қолданылды хлор-сілтілік және тоқыма бояу өнеркәсібіресми түрде дүниеге келгенін атап өтеді Қытайда отандық өндірістегі керамикалық шар клапандары.

Бұл кезеңде терең интеграциялану «материалдарды жаңарту» және «жабдықтарды жаңарту»өнеркәсіптік клапандармен кездесетін ұзақ мерзімді мәселелерді шешіп қана қоймай, сонымен қатар ... техникалық, стандарттау және нарықтық негіздерді21 ғасырдағы керамикалық клапандардың кең ауқымды жаһандық дамуы үшін.

3. Қытай күшінің артуы

(XX ғасырдың соңы – 2010 жылдар)

Осы кезде, керамикалық шар клапандарына әлемдік технология орталығы және нарықтық сұраныс өзгере бастадыЕуропадан, Америка Құрама Штаттарынан және Жапониядан Қытайға қарай. Бұл ауысу өндірістік қуатты жай ғана ауыстыру емес, керісінше, ... басқарған трансформация болды. Қытай кәсіпорындарының үздіксіз тәуелсіз инновациялары, оларға ізбасарлардан бірнеше қолданба салаларында пионерлерге айналуға мүмкіндік береді.

Ішінде 1993 ж., Қытайдың алғашқы сәтті қолдануынан кейін жалпы мақсаттағы цирконий керамикалық шар клапаны—Shenzhen CSG компаниясы әзірлеген—хлор-сілтілік жобаларында Теңестіру мұнайхимиясыжәне Цилу мұнайхимиялық компаниясыөнімге рұқсат берілді керамикалық шар клапанының патенті.

Ішінде 1993 жылдың қыркүйегіұйымдастырған ғылыми және технологиялық жетістіктерді бағалау Шэньчжэнь қалалық ғылым және технология бюросытанымал отандық клапандар мен материалдар бойынша сарапшылардың қатысуымен бірауыздан керамикалық шар клапаны деген қорытындыға келді «Отандық бірінші, ұқсас халықаралық өнімдердің озық деңгейіне жеткен және кеңінен насихаттауға лайық клапан».

Ішінде 1993 жылдың қазан айы, алғашқы өнеркәсіптік қолданудан кейін, Шэньчжэнь CSG тез арада іске қосылды сериялық дизайн және жаппай өндіріссонымен бірге нарықты ілгерілетуді жеделдету.

Ішінде 1995 жылғы мамыркерамикалық шар клапандары бірлесіп танылды «1995 жылғы ұлттық жаңа өнім»Мемлекеттік ғылым және технология комиссиясы, Қытайдың өнеркәсіптік және коммерциялық банкі, Еңбек министрлігі, Шетелдік сарапшылар істері жөніндегі мемлекеттік басқарма және Техникалық қадағалау бюросы.

CSG компаниясының 1990 жылдардағы барлауы мен тәжірибесі материалдар мен өндірістегі алғашқы қиындықтарды жеңіп қана қоймай, сонымен қатар Қытайдың керамикалық клапандар өнеркәсібіне негіз салды, отандық алмастыру мен тәуелсіз дамудың орындылығын дәлелдейді.

Сонымен қатар, Ван Чен мырза, инженер Тяньцзинь Даган электр станциясыкүл мен қожды кетіру жүйелерінде қолданылатын клапандар әдетте тек қана қызмет ететінін байқады 4–6 айқатты тозуға байланысты. Бұл мәселені шешу үшін ол негізін қалады Shengkai Valve Co., Ltd.ішінде 1994 жылғы маусымдамуына жеке басшылық етеді керамикалық қақпа клапандарыарнайы жасалған энергетика, металлургия және химия өнеркәсібіэкстремалды тозу жағдайларында жұмыс істеу.

Арасында 1999 және 2002 жж., Шенгкайдың ғылыми-зерттеу және тәжірибелік-конструкторлық жұмыстар саласындағы жетістіктері ретінде танылды Ұлттық негізгі жаңа өнімдертөрт жыл қатарынан, Қытайдың бірнеше жобасын қамти отырып Алау бағдарламасыжәне «863» жоғары технологиялық бағдарламасыКомпания алды DNV ISO 9001 сертификаты2000 жылы және ретінде танылды Ұлттық жоғары технологиялық кәсіпорын2001 жылы.

Тяньцзинь Шэнкай кеңінен танымал нағыз керамикалық қақпа клапандарының пионеріжәне Қытайдағы ең алғашқы кешенді керамикалық клапан өндірушілерінің бірі, сондай-ақ өтініш берген алғашқылардың бірі глинозем керамикасықақпа клапандарына. Оның өнімдері қызмет ету мерзімін ұзартты 10–20 ретдәстүрлі металл клапандармен салыстырғанда, өнеркәсіптік қолданбалардағы ұзақ уақыт бойы тозу мәселелерін түбегейлі шешеді. Тізімге енгізілгеннен кейін NASDAQ 2010 жылы, компания керамикалық шар клапандарын шығара бастады.

Ішінде 1995 жылдың қарашасы, Чжан Чжунцяо мырзаВэньчжоудан бастап құрылған Wenzhou Zhongli Valve Co., Ltd.CSG компаниясынан керамикалық құрылымдық компоненттерді алу арқылы керамикалық шар клапандарын әзірлеуге кірісті. Бастапқыда компания назар аударды жоғары коррозиялық химиялық қолдануларқымбат асыл металл клапандарды керамикалық баламалармен ауыстыруда құнды тәжірибе жинақтады.

Ішінде 1996 ж., Фусинь химиялық зауытыжаңа жобада Шэньчжэнь CSG керамикалық шар клапандарын кешенді түрде қабылдаған алғашқы адам болды, ол ... білдіреді 1990 жылдардағы ең үлкен керамикалық шар клапанын қолдану жағдайыҚытайда.

Ішінде 1998 жылғы маусым, Джин Хаоцун мырза, бұрын CSG компаниясында негізгі инженер болған, негізін қалаған Янтай Цзинтай Мейлин, отандық өндірістегі керамикалық шар клапандарын әзірлеуді алға жылжыту. Өнім құрылымын оңтайландыру және әмбебаптығын жақсарту арқылы ол қолдану салаларын сәтті кеңейтті түтін газын күкіртсіздендіру, домна пешіне ұнтақталған көмір айдау (PCI) және ыстық металды алдын ала өңдеу-ға көмір химиясы, кремний химиясы, тұз химиясы, ұсақ химиялық заттар, металлургия және литий батареялары өнеркәсібі.

Бұл мақалада біз керамикалық шар клапандарының қалай жасалғанын қарастырдық. әлемдік технологиялық пайда болу-ға Қытайдағы тамырлы даму және ерте өсу.

Келесі бөлімде біз қалай болатынына тоқталамыз Қытай керамикалық шар клапандарытұрақты технологиялық жетістіктер мен нарыққа терең ену арқылы қол жеткізілді секіріспен жүретін прогресс және жаһандық бәсекеге қабілеттілік21 ғасырдағы индустриалды толқын кезінде.