Keraminių rutulinių vožtuvų enciklopedijos kilmė ir raida (I dalis)

Kilmė ir vystymasis (I dalis)

I. Gimimas Keraminiai rutuliniai vožtuvai

Nuolat tobulėjant pramonės technologijoms, tradicinis metalas Rutulinis vožtuvaspalaipsniui atskleidė būdingus apribojimus, kai veikiamaAukšta temperatūra, stipri korozija ir stiprus dilimassąlygos. Tokios problemos kaip greita korozija, pagreitėjęs nusidėvėjimas ir nestabilus sandarinimas vis labiau lėmė, kad jie vis mažiau atitinka griežtus skysčių kontrolės reikalavimus tokiose pramonės šakose kaip cheminis apdorojimas, metalurgija ir elektros energijos gamyba.

Šis ilgalaikis pramonės iššūkis paskatino naujos kartos vožtuvų, pagrįstų pažangus Keraminės medžiagos— tas Keraminis rutulinis vožtuvas.

1. Ankstyvieji tyrinėjimai ir technologijų atsiradimas (XX a. 5–7 m.)

Pramonės revoliucija paspartino anglies, chemijos ir metalurgijos pramonės plėtrą, todėl smarkiai išaugo patikimo skysčių valdymo poreikis. Tačiau įprastiniai metaliniai vožtuvai dažnai kentė nuo... perforacija, nuotėkis ir greitas gedimasdirbant su kietųjų dalelių turinčiomis arba stiprių rūgščių ir šarmų veikiamomis terpėmis, didelės priežiūros išlaidos ir saugos rizika tapo neišvengiamomis problemomis.

Dėl jų didelis kietumas, didelis stiprumas, puikus atsparumas dilimui ir išskirtinis cheminis stabilumasPo Antrojo pasaulinio karo keraminės medžiagos buvo plačiai naudojamos karinėse ir kosmoso reikmėse. Tobulėjant technologijoms, šios medžiagos palaipsniui plėtėsi ir į civilinę pramonę, padėdamos materialinį pagrindą keraminių rutulinių vožtuvų kūrimui.

1940-aisiais inžinieriai Vokietija ir Jungtinės Valstijosbuvo pirmieji, kurie bandė panaudoti aliuminio oksido keramikavožtuvų apdailos komponentams, o tai žymėjo keraminių vožtuvų tyrinėjimų pradžią. Tačiau tuo metu dėl gamybos technologijos apribojimų keramikos tankis buvo nevienodas, o tvirtumas nepakankamas. Keraminiai komponentai buvo linkę įtrūkti veikiami skysčio, todėl nebuvo galima užtikrinti patikimo sandarinimo tarp keraminių dalių ir metalinių vožtuvų lizdų. Dėl rimtų nuotėkio problemų ankstyvieji tyrimai buvo sustabdyti.

Iki septintojo dešimtmečio medžiagų mokslo proveržiai šią situaciją gerokai pakeitė. Izostatinio presavimo technologijaleido pasiekti vienodesnį keramikos tankį, o aukštoje temperatūroje sukepinant kietumas padidėjo iki daugiau nei HRC 75Sėkmingas vystymasis cirkonio oksido ir silicio nitrido keramikažymiai pagerino tvirtumą, sugriaudamas ilgai gyvavusį įsitikinimą, kad keramika iš prigimties yra trapi.

Tuo pačiu metu Japonijos įmonės integravosi Tikslios keramikos apdirbimo technologijossu rutulinių vožtuvų konstrukciniu projektavimu, sprendžiant kritinius klausimus, susijusius su rutulio padėties tikslumu ir sandarumo kompensavimu. Šie pasiekimai padėjo pamatus keraminių rutulinių vožtuvų pramoniniam pritaikymui.

2. Komercializavimas ir techninis patvirtinimas (XX a. 8–9 dešimtmečiai)

1975 m. sausio mėn. Japonijos Fujikin Co., Ltd.išrado pirmąjį kamščio tipo keraminis vožtuvas, pagamintas iš 99,5 % aliuminio oksido keramikos. Šis produktas tapo vienu iš ankstyviausių keraminių vožtuvų technologijos pasiekimų. Iki 1981 m. „Fujikin“ pradėjo serijinę gamybą, o kitais metais produktas laimėjo apdovanojimus tiek Japonijoje, tiek Jungtinėse Amerikos Valstijose. Jis buvo sėkmingai pritaikytas puslaidininkių pramonėje, kur buvo būtinas itin didelis grynumas ir nulinė metalo jonų tarša (pastaba: šis produktas buvo keraminis rutulinio tipo vožtuvas, kuriam reikalingas santykinai mažesnis keramikos tvirtumas).

Reikėtų pažymėti, kad šis vožtuvas priklausė specializuota vožtuvų kategorijaliteratūroje dažnai apibūdinamas kaip viengubo lizdo vožtuvasarba precizinis adatinis vožtuvas, su santykinai nedideliais tvirtumo reikalavimais. tikras keraminis rutulinis vožtuvas, kuriai keliamas daug didesnis keraminių medžiagų lenkimo stipris, paprastai pripažįstama vėliau atsiradusia. Remiantis turimais duomenimis, Nil-Cor (JAV)dokumentavo pasaulio „Pirmasis keramika dengtas rutulinis vožtuvas“į 1980 m., o ankstyviausi patvirtinti pramoniniai pritaikymai atsirado maždaug 1985 m..

Devintojo dešimtmečio pabaigoje Europos inžinieriai pripažino išskirtinį inžinerinės keramikos, tokios kaip aliuminio oksidas (Al₂O₃)ir cirkonio oksidas (ZrO₂), todėl jie ypač tinka sunkiems darbams chemijos perdirbimo, metalurgijos ir šiluminių elektrinių srityse. transformacijos grūdinimo technologijacirkonio okside, pirmosios kartos grūdinta keramikaatsirado, iš esmės išspręsdamas keraminių rutuliukų stiprumo apribojimus.

Tuo tarpu atsirado pažangūs šlifavimo ir poliravimo metodai. veidrodinio lygio paviršiaus apdaila ir tobulas sferiškumastarp keraminių rutuliukų ir vožtuvų lizdų. Šiame etape keraminių rutulinių vožtuvų techninis įgyvendinamumas buvo visiškai patvirtintas ir iš esmės buvo sudarytos sąlygos industrializacijai.

II. Keraminių rutulinių vožtuvų kūrimas

1. Svarbiausi technologiniai proveržiai (1990 m.)

Siekdami spręsti keramikos trapumo problemą, tyrėjai pristatė specialūs priedai, optimizuoti sukepinimo procesai ir nanotechnologijos, žymiai pagerinant tvirtumą ir mechaninį stiprumą. Keramikos mikrostruktūros tapo vienodesnės, sumažėjo vidinių defektų ir gerokai padidėjo bendras patikimumas.

Gamyboje diegimas CNC tikslusis šlifavimasleido tiksliai kontroliuoti rutulio ir lizdo matmenis, taip pat paviršiaus šiurkštumą. Dėl keramikos savaiminio sutepimo savybių sandarinimo poros pasiekė itin glaudų kontaktą. Nuotėkio greitį buvo galima kontroliuoti žemiau 10⁻⁶ Pa·m³/s, daug pranašesnis už įprastus metalinius vožtuvus.

2. Pasaulinė industrializacija (XX a. 9-ojo dešimtmečio pabaiga – XX a. 10-ojo dešimtmečio pradžia)

Šis laikotarpis žymėjo kritinį lūžio tašką, nes keraminiai rutuliniai vožtuvai iš laboratorinių tyrimų tapo didelio masto pramoniniu pritaikymu. Sunkiosios pramonės modernizavimas visame pasaulyje skubiai reikalavo vožtuvų, atsparių korozijai ir dilimui, o keramika greitai pelnė pripažinimą dėl savo visapusiškų eksploatacinių pranašumų.

Materialiniai proveržiai:
„Sumitomo Chemical“ (Japonija) žymiai padidino tvirtumą, sukurdama itriu stabilizuotas cirkonis, o „Corning“ (JAV) optimizavo miltelių malimo ir formavimo procesus, pasiekdama ±0,01 mm vožtuvo komponento matmenų tikslumą.

Tarnavimo laiko pagerinimas:
Keraminių sandarinimo porų tarnavimo laikas buvo pailgintas 5–10 kartųpalyginti su metaliniais komponentais, žymiai sumažina priežiūros išlaidas.

Standartizavimas:
1992 m. Amerikos naftos institutas (API)įtraukti keraminių sandarinimo porų reikalavimai į API 6D – vamzdynų vožtuvai, skatinant pramonės standartizaciją.

Regioninės plėtros modeliai:

Jungtinės Valstijos:
Ankstyvasis pramoninis pritaikymas įvyko 1985 m., kai „Nil-Cor“ „Chemlink Petroleum Inc.“ (Oklahoma) gamykloje pritaikė keraminius rutulinius vožtuvus labai koroziniams rūgštiniams skysčiams valdyti, sėkmingai išspręsdama dažnus stiklo pluošto vožtuvų gedimus.
1988 m. Durcobendradarbiavo su keramikos tyrimų institutais, kad sukurtų keramikos sandarinimo rutulinius vožtuvus chemijos reikmėms. Šie vožtuvai buvo sėkmingai panaudoti „Dow Chemical“ Freeporto gamyklos druskos rūgšties sistemoje, pailgindami tarnavimo laiką nuo trijų mėnesių iki daugiau nei dvejų metų.
1990 m. „Durco“ pristatė dilimui atsparius keraminius rutulinius vožtuvus kasybos atliekoms, taip pailgindama jų tarnavimo laiką Kolorado vario kasykloje nuo vieno mėnesio iki 18 mėnesių.

Europa:
Orientuota į individualiai pritaikytus sprendimus sudėtingoms eksploatavimo sąlygoms. 1987 m. Neles (Suomija)sukūrė keraminius rutulinius vožtuvus, naudodami Mg-PSZ cirkonio oksidasišspręsti dažną nuotėkį celiuliozės viryklės apsauginiuose vožtuvuose, pailginant vožtuvo tarnavimo laiką nuo 3–6 mėnesių iki 2–5 metų.
1996 m. „Cera-System“ (Vokietija)panaudojo keraminius rutulinius vožtuvus aukštakrosnių PCI (smulkintos anglies įpurškimo) sistemose, taip pailgindami tarnavimo laiką beveik šešis kartus ir sumažindami priežiūros dažnumą daugiau nei 60 %.

Japonija:
Pasinaudodama pažangia keramikos pramone, Japonija vadovavosi integruotu medžiagos – vožtuvasplėtros modelis. 1987 m. „Fujikin“ pristatė cirkonio keramikos rutulinius vožtuvus, užtikrindama nulinį užterštumo sandarumą puslaidininkinėse itin švaraus vandens sistemose ir sparčiai užimdama aukščiausios klasės elektroninės chemijos rinkos viršūnę.

Kinija:
Kinijoje keraminių rutulinių vožtuvų plėtrai buvo būdingas pragmatiški idealai ir nepriklausomi moksliniai tyrimai ir plėtra.
1991 m. Dr. Li Gangas, podoktorantūros tyrėjas iš Tiandzino universitetas, prisijungė prie CSG grupė (China Southern Glass Holding), atsinešdamas su savimi koncepciją ir gamybos technologiją cirkonio keramikos rutuliniai vožtuvaiSiekdami paremti šią iniciatyvą, Šendženo CSG struktūrinės keramikos Co., Ltd.buvo įkurta, o pirmuoju generaliniu direktoriumi paskirtas Li Gangas.

Sėkmingai industrializavus cirkonio oksido keramiką „CSG Structural Ceramics“, įmonė pamažu tapo žinoma kaip Kinijos cirkonio keramikos pramonės „Huangpu karo akademija“, puoselėjant keraminių medžiagų ir vožtuvų inžinerijos talentų kartą.

Į 1992 m. birželis, Ponas Jin Haojunprisijungė prie „CSG Structural Ceramics“ kaip gaminių inžinierius. Tų pačių metų rugsėjį, jis sėkmingai sukūrė ir išplėtojo Pirmasis Kinijoje pagamintas keraminis rutulinis vožtuvasĮ 1993 m.produktas sėkmingai išlaikė nacionalinius bandymus ir buvo pritaikytas chloro šarmų ir tekstilės dažymo pramonė, žymintį oficialų gimimą Kinijoje pagaminti keraminiai rutuliniai vožtuvai.

Šiame etape vyksta gili integracija „Medžiagų inovacijos“ ir „įrangos atnaujinimas“ne tik sprendė ilgalaikius pramoninių vožtuvų iššūkius, bet ir padėjo pamatus techniniai, standartizacijos ir rinkos pagrindaiuž didelio masto pasaulinę keraminių vožtuvų plėtrą XXI amžiuje.

3. Kinijos galios iškilimas

(XX a. pabaiga – 2010-ieji)

Šiuo metu Pasaulinis technologijų centras ir keraminių rutulinių vožtuvų rinkos paklausa pradėjo keistisiš Europos, Jungtinių Valstijų ir Japonijos į Kiniją. Šis perėjimas nebuvo paprastas gamybos pajėgumų perkėlimas, o transformacija, kurią lėmė nuolatinės nepriklausomos Kinijos įmonių inovacijos, suteikdami jiems galimybę iš pasekėjų tapti pionieriais įvairiose taikymo srityse.

Į 1993 m., sėkmingai pritaikius pirmąjį Kinijos Bendrosios paskirties cirkonio keramikos rutulinis vožtuvas—sukurta Šendženo CSG — chloro ir šarmų projektuose Baling naftos chemijosir Qilu naftos chemijos, produktui buvo suteiktas keraminio rutulinio vožtuvo patentas.

Į 1993 m. rugsėjis, mokslinių ir technologinių pasiekimų vertinimas, kurį organizuoja Šendženo savivaldybės mokslo ir technologijų biuras, kuriame dalyvavo žinomi buitiniai vožtuvų ir medžiagų ekspertai, vienbalsiai padarė išvadą, kad keraminis rutulinis vožtuvas yra „Vietinis pirmenybė, pasiekęs panašių tarptautinių gaminių pažangų lygį, ir vožtuvas, vertas plačiai reklamos.“

Į 1993 m. spalispo sėkmingo pirmojo pramoninio pritaikymo „Shenzhen CSG“ greitai pradėjo serijinis dizainas ir masinė gamyba, tuo pačiu metu spartindamas rinkos skatinimą.

Į 1995 m. gegužė, keraminiai rutuliniai vožtuvai buvo bendrai pripažinti kaip „1995 m. nacionalinis naujas produktas“Valstybinė mokslo ir technologijų komisija, Kinijos pramonės ir komercijos bankas, Darbo ministerija, Valstybinė užsienio ekspertų reikalų administracija ir Techninės priežiūros biuras.

CSG tyrinėjimai ir praktika 1990-aisiais ne tik įveikė ankstyvuosius iššūkius medžiagų ir gamybos srityse, bet ir pasėjo Kinijos keraminių vožtuvų pramonės sėklas, įrodydamas vietinio pakeitimo ir nepriklausomos plėtros įgyvendinamumą.

Tuo tarpu, Ponas Wang Chen, inžinierius pas Tiandzino Dagango elektrinė, pastebėjo, kad pelenų ir šlako šalinimo sistemose naudojami vožtuvai paprastai tarnavo tik 4–6 mėnesiaidėl didelio nusidėvėjimo. Siekdamas išspręsti šią problemą, jis įkūrė Shengkai Valve Co., Ltd.į 1994 m. birželis, asmeniškai vadovaudamas plėtrai keraminiai vartų vožtuvaispecialiai sukurta elektros energijos gamybos, metalurgijos ir chemijos pramonėsveikiant ekstremaliomis nusidėvėjimo sąlygomis.

Tarp 1999 ir 2002 m., Shengkai pasiekimai mokslinių tyrimų ir plėtros srityje buvo pripažinti kaip Nacionaliniai pagrindiniai nauji produktaiketverius metus iš eilės, o keli projektai buvo įtraukti į Kinijos Žibintuvėlių programair „863“ aukštųjų technologijų programaBendrovė įsigijo DNV ISO 9001 sertifikavimas2000 m. ir buvo pripažintas Nacionalinė aukštųjų technologijų įmonė2001 m.

Tiandzino Šengkai yra plačiai laikomas tikrų keraminių sklendžių pradininkasir vienas iš pirmųjų išsamių keraminių vožtuvų gamintojų Kinijoje, taip pat pirmasis, pritaikęs aliuminio oksido keramikaprie sklendžių. Jos gaminiai prailgina tarnavimo laiką, nes 10–20 kartųpalyginti su įprastais metaliniais vožtuvais, iš esmės išsprendžia ilgalaikes nusidėvėjimo problemas pramoninėse srityse. Po to, kai buvo įtrauktas į sąrašą NASDAQ 2010 m., įmonė pradėjo gaminti keraminius rutulinius vožtuvus.

Į 1995 m. lapkritis, Ponas Zhang Zhongqiaoiš Venžou įkurto Venžou Zhongli Valve Co., Ltd., pradėdama kurti keraminius rutulinius vožtuvus, įsigydama keraminius konstrukcinius komponentus iš CSG. Iš pradžių įmonė daugiausia dėmesio skyrė labai korozinės cheminės medžiagos, kaupdami vertingą patirtį keičiant brangius tauriųjų metalų vožtuvus keraminėmis alternatyvomis.

Į 1996 m., Fuxin chemijos gamyklatapo pirmuoju, kuris naujame projekte visapusiškai pritaikė Šendženo CSG keraminius rutulinius vožtuvus, atstovaudamas Didžiausias keraminių rutulinių vožtuvų pritaikymo atvejis 1990-aisiaisKinijoje.

Į 1998 m. birželis, Ponas Jin Haojun, anksčiau dirbęs CSG pagrindiniu inžinieriumi, įkūrė Yantai Jintai Meilin, tęsdamas vietinės gamybos keraminių rutulinių vožtuvų kūrimą. Optimizuodamas gaminio struktūrą ir gerindamas universalumą, jis sėkmingai išplėtė taikymo sritis nuo dūmų dujų desulfuravimas, aukštakrosnės susmulkintos anglies įpurškimas (PCI) ir karšto metalo išankstinis apdorojimasį anglies chemijos, silicio chemijos, druskos chemijos, smulkiųjų cheminių medžiagų, metalurgijos ir ličio baterijų pramonės šakos.

Šiame straipsnyje apžvelgėme keraminių rutulinių vožtuvų kelionę nuo pasaulinis technologinis iškilimasį įsišaknijęs vystymasis ir ankstyvas augimas Kinijoje.

Kitame skyriuje daugiausia dėmesio skirsime tam, kaip Kiniški keraminiai rutuliniai vožtuvai, pasiekus ilgalaikius technologinius proveržius ir glaudų įsitraukimą į rinką šuolinė pažanga ir pasaulinis konkurencingumasXXI amžiaus pramonės bangoje.