维美德管理严酷工况中的阀门磨损

        对于工厂所有者和运营商来说，阀门肯定是一个重要的问题。受侵蚀的阀内部物质可以对过程设施的功能和盈利能力产生长期影响。Valmet的Jussi Hellman先生说，诸如陶瓷增强金属之类的材料可以是增加石油和天然气等行业中零件寿命的好解决方案。

        海尔曼有一个任务，他的目标是通过增加阀门组件的寿命来帮助像炼油厂所有者这样的人提高工厂的可用性，他利用维美德在严苛应用中应用各种材料的深厚知识。最近，例如，他与这本杂志谈了如何在流化催化裂化（FCC）浆液油服务中管理瓣膜磨损（见图1）。

        “FCC单元用于炼油厂，将重型原料转换为更轻，更有价值的产品。这些单元在试图最大程度地利用残留燃油生产的炼油厂中尤其有价值。但是，尽管使用了沉降罐和/或过滤器，但在此转换过程中所需的催化剂可能会引起问题，因为它们倾向于在底部的泥浆中积聚。这种催化剂是侵蚀性的，对诸如阀门，泵和管道等物品造成了挑战。”

        海尔曼先生开始说。因此，Hellman先生与炼油厂合作找到最佳材料解决方案。

        “完全消除磨损是一个现实的目标。因此，当确定磨损阀以替换时发生的事情取决于工厂所有者希望增加可用性目标时的操作策略。因此，我帮助他们评估可耐受的磨损率，考虑到诸如系统的预期未来寿命，系统维修成本或更换的成本，工厂上升的未来中断成本，阀门干扰、材料的可能性等等。

        Hellman先生可以带到桌子上的选项包括热喷涂涂层，焊接叠加层，陶瓷增强金属基质复合材料（MMC），金属增强陶瓷基质复合材料（CMC）和陶瓷 - 见表1和图2。



        他指出，每种材料都有自己的优点和缺点。这些包括耐磨性，但也包括其他技术问题，例如粘合强度、坚固性、抗冲击性、均匀性、裂纹敏感性、用作插入件和/或封闭构件等。“在这两种复合材料形式中，MMC 类型具有特殊的性能。”对于用于泥浆油等严酷应用的阀门具有优点。这是因为 MMC 产品在机械上非常可靠，这是阀门行业的首要任务，”Hellman 先生评论道。

        生命周期成本分析

        陶瓷增强复合材料对于阀门行业的许多人来说可能听起来很新鲜，但这种材料本身是在 20 年代发明的。此外，这些材料已在一系列应用中证明了其有效性。“维美德将 MMC 材料应用到产品中的历史可以追溯到 20 世纪 90 年代，当时的零件用于矿物加工以及石油和天然气领域。这些早期的成功案例促使 MMC 材料在其他维美德产品中得到应用，例如阀门等从 2010 年左右开始应用，”Hellman 先生说道。“在与石油和天然气等保守行业的第一批潜在阀门客户交谈时，拥有良好的业绩记录非常有帮助。我们能够证明 MMC 材料既有效又安全。多年来，我们积累了大量的参考资料和图像，清楚地展示了 MMC 材料随时间的推移表现如何。

        ”有趣的是，希望在其产品中使用此类先进材料的公司不能简单地购买“现成”的 MMC。相反，制造商购买原材料来自己制造陶瓷金属复合材料。

        流体催化裂化过程中使用的催化剂可能会对金属结构材料（左）造成严重磨损，而且当该过程必须不间断运行数年时，也会对陶瓷（右）造成严重磨损

        幸运的是，从最终用户的角度来看，这一步并不是一个障碍。尽管MMC 等材料的成本将不可避免地高于普通材料。然而，赫尔曼先生强调，事实上，对于购买者来说，它们可以很快变得更有优势。“陶瓷增强材料绝不便宜，因此初始投资可能会高于标准选项。然而，当应用于高度工程化的产品时，陶瓷复合材料可以具有令人难以置信的成本效益。通过限制阀门磨损，先进材料可以显著减少计划中的支出和计划外停机，带来显著的节省。因此，赫尔曼先生认为陶瓷增强复合材料在更广泛的石油和天然气行业以及采矿和金属等其他领域的应用具有巨大潜力。“如果你有侵蚀或腐蚀性介质引起的阀门挑战，那么也许是时候与我们谈谈陶瓷和复合材料了。安装耐用的阀门不仅可以提高工艺可用性，还有助于提高能源效率。这是我们所有人都感兴趣的一个问题，也是我能够将先进材料解决方案推向市场而感到如此满意的另一个原因。”

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