पेट्रोलियम उद्योग में संरचनात्मक सिरेमिक सामग्री का अनुप्रयोग

नई सामग्रियों की दुनिया में, सिरेमिक सामग्री, धातु सामग्री और कार्बनिक बहुलक सामग्री एक त्रिपक्षीय शक्ति बनाती हैं, साथ ही, वे एक-दूसरे के साथ मिश्रित होती हैं और अपनी कमजोरियों को दूर करने के लिए एक-दूसरे की ताकत से सीखती हैं, और नए के स्तंभ बन जाती हैं। तकनीकी क्रांति.

सिरेमिक मुख्य रूप से कुछ गैर-धातु खनिजों, सिलिकॉन नाइट्राइड, सिलिकॉन ऑक्साइड आदि से बने होते हैं। इसमें स्टील की तुलना में अधिक गर्मी प्रतिरोध और रासायनिक प्रतिक्रिया प्रतिरोध होता है, और आंतरिक दहन जैसे उच्च तापमान वाले यांत्रिक उपकरणों के निर्माण के लिए विभिन्न मिश्र धातुओं को बदलने के लिए बहुत उपयुक्त है। इंजन. 1990 के दशक के बाद से, गर्म पिघल प्रौद्योगिकी और स्प्रे सुखाने की तकनीक में और सुधार ने लोगों को सिरेमिक की वास्तविक संरचना को समझने में मदद की है। मैट्रिक्स सामग्री के रूप में सिरेमिक का उपयोग करना और उन्हें निरंतर फाइबर, मूंछ और कणों जैसे मजबूत एजेंटों के साथ संयोजित करना, जिसके परिणामस्वरूप सिरेमिक मिश्रित सामग्री का उपयोग विमानन, सटीक उपकरण, यांत्रिक उपकरण, इलेक्ट्रॉनिक्स जैसे कई पहलुओं में मिश्रित सिरेमिक उपकरणों के निर्माण के लिए किया जा सकता है। और मानव शरीर.

हाई-टेक कंपाउंडिंग के बाद, साधारण सिरेमिक की थकान शक्ति और संक्षारण प्रतिरोध स्टील या उच्च तापमान मिश्र धातु सामग्री से भी अधिक है, इसका उपयोग इंजन, एयरोस्पेस उपकरण या डाइविंग उपकरण बनाने के लिए विशेष रूप से आदर्श है। जैसे-जैसे माइक्रोवेव सुखाने की तकनीक अधिक से अधिक परिपूर्ण होती जा रही है, मिश्रित सिरेमिक के प्रदर्शन में सुधार जारी है। जर्मन उपकरण निर्माता धातु की प्लेटों को काटने के लिए ड्रिल बिट और चाकू जैसे काटने के उपकरण बनाने के लिए मिश्रित सिरेमिक की कठोरता का लाभ उठाते हैं। जब ब्रिटिश कंपनियाँ रिडक्शन गियर, बॉल शाफ्ट और अन्य उत्पाद बनाती हैं, तो उन्होंने मिश्रित सिरेमिक का उपयोग भी बढ़ा दिया है। मानव शरीर में प्रवेश करने वाले कुछ धातु समर्थनों को बदलने के लिए मिश्रित सिरेमिक का उपयोग करने का अमेरिकी स्वास्थ्य सेवा क्षेत्र का लक्ष्य भी एक वास्तविकता बन गया है। 2000 के अंत तक, अंतर्राष्ट्रीय बाजार में उच्च तकनीक मिश्रित सिरेमिक की बिक्री 190 बिलियन अमेरिकी डॉलर तक पहुंच गई, जिसमें पश्चिमी यूरोपीय बाजार में 55 बिलियन अमेरिकी डॉलर और जापानी बाजार में 30 बिलियन अमेरिकी डॉलर शामिल थे। 21वीं सदी में प्रवेश करते हुए, संयुक्त राज्य अमेरिका, यूरोपीय समुदाय, जापान और कुछ विकासशील देशों में उच्च तकनीक मिश्रित सिरेमिक के विकास में निवेश की वृद्धि दर 20% से अधिक हो जाएगी। अकेले अमेरिकी सेना ने समग्र सिरेमिक के अनुसंधान और विकास में 200 मिलियन अमेरिकी डॉलर का निवेश किया है। उन्नत संरचनात्मक सिरेमिक का उपयोग ऑटोमोबाइल, विमान, ऊर्जा परिवहन, बिजली उपकरण और मशीनरी उद्योगों में व्यापक रूप से किया गया है, और धीरे-धीरे रासायनिक उद्योग, परमाणु इंजीनियरिंग, चिकित्सा उपकरण और खाद्य मशीनरी और अन्य उद्योगों में भी इसका उपयोग किया जा रहा है। इसके मुख्य उपयोगों में विभिन्न उच्च तापमान वाले संरचनात्मक भाग (नोजल, हीट एक्सचेंजर्स, सेटर्स, उच्च तापमान फिल्टर, उच्च तापमान बॉल वाल्व, हीटिंग तत्व) शामिल हैंआदि), पहनने के लिए प्रतिरोधी हिस्से (बीयरिंग, बॉल मिल मीडिया, डीवाटरिंग प्लेट आदि), संक्षारण प्रतिरोधी हिस्से (जैसे पाइप, बॉल वाल्व, पंप सामग्री, आदि), सील, प्रभाव प्रतिरोधी संरचनात्मक हिस्से (सिरेमिक) कवच), इंजनों के लिए सिरेमिक हिस्से आदि।

1980 के दशक में, अंतर्राष्ट्रीय तेल संकट की पृष्ठभूमि में, देशों ने सिरेमिक इंजनों के विकास में भारी मात्रा में धन निवेश करने के लिए प्रतिस्पर्धा की, जिससे बड़ी संख्या में उन्नत सिरेमिक, विशेष रूप से संरचनात्मक सिरेमिक उत्पादों और तैयारी प्रौद्योगिकियों का विकास हुआ। वर्तमान में, हाई-टेक सिरेमिक का उपयोग करके विकसित ऑटोमोटिव सिरेमिक इंजन पार्ट्स और सिरेमिक पाउडर का उपयोग करके सतह-संशोधित ऑटोमोटिव पार्ट्स ने बड़ी संख्या में बाजार में प्रवेश किया है, जिससे ऑटोमोबाइल के कामकाजी प्रदर्शन में काफी सुधार हुआ है।

सिरेमिक सामग्री का सैन्य उपयोग हमेशा अमेरिकी उन्नत सामग्री कार्यक्रम का एक प्रमुख हिस्सा रहा है। ग्लास-सिरेमिक बख्तरबंद कॉकपिट से लेकर पैट्रियट मिसाइलों और अपाचे हेलीकॉप्टरों तक सैन्य उपकरणों में सिरेमिक का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। आधुनिक लड़ाकू विमानों में हल्के सिरेमिक का भी व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। चालक दल को जमीनी हमलों से बचाने के लिए अक्सर केबिन की सीटों, किनारों और फर्श पर सिरेमिक कवच स्थापित किया जाता है। सिरेमिक का उपयोग कई सैन्य रडार संचार प्रणालियों में भी किया जाता है। पैट्रियट मिसाइल प्रणाली में रडार का निर्माण सिरेमिक घटकों से किया गया है। संरचनात्मक सिरेमिक के संदर्भ में, काटने के औजारों का जीवन सामान्य धातु के औजारों की तुलना में दर्जनों गुना अधिक लंबा होता है। उदाहरण के लिए, टाइटेनियम कार्बोनाइट्राइड-आधारित सीमेंटेड कार्बाइड और सिंगल क्रिस्टल डायमंड अलौह धातुओं, सिरेमिक, कांच, ग्रेफाइट और अन्य सामग्रियों के सटीक प्रसंस्करण के लिए सबसे अच्छे उपकरण हैं।

ऊर्जा, परिवहन, ऑटोमोबाइल, एयरोस्पेस, इलेक्ट्रॉनिक्स, सैन्य और अन्य क्षेत्रों में इन सामग्रियों की बढ़ती मांग के साथ, उच्च प्रदर्शन वाले सिरेमिक काटने वाले उपकरणों का अनुप्रयोग अधिक व्यापक हो जाएगा।

उन्नत संरचनात्मक सिरेमिक में कई उत्कृष्ट गुण होते हैं जैसे उच्च शक्ति, उच्च तापमान प्रतिरोध, पहनने के प्रतिरोध, संक्षारण प्रतिरोध, छोटे विशिष्ट गुरुत्व और अच्छी रासायनिक स्थिरता। धातु और बहुलक सामग्री की तुलना में, इसका मुख्य नुकसान यह है कि यह भंगुर है और प्रभाव के प्रति प्रतिरोधी नहीं है। इसलिए, उन्नत संरचनात्मक सिरेमिक सामग्रियों के अनुप्रयोग का दायरा और गति मुख्य रूप से काम के दो पहलुओं पर निर्भर करती है, एक है सिरेमिक की भंगुरता की समस्या को हल करना, और दूसरा है उत्पादन प्रक्रिया की अर्थव्यवस्था। विशेष रूप से, सिरेमिक के गुण कण आकार, शुद्धता, फायरिंग के बाद सूक्ष्म संरचना और कच्चे माल की प्रक्रिया की स्थिति के प्रति बहुत संवेदनशील होते हैं, इसलिए नई सिरेमिक सामग्री का अनुसंधान और विकास और उत्पादन प्रक्रियाओं में सुधार एक साथ किया जाना चाहिए। और दोनों अविभाज्य हैं.

पेट्रोलियम उद्योग में, तेल क्षेत्रों में से एककुछ ड्रिलिंग उपकरण भागों, उठाने वाले उपकरण भागों, पंपों, बॉल वाल्वों, पाइप जोड़ों, विभिन्न पाइपलाइनों और कई अन्य भागों के लिए जिन्हें संक्षारण प्रतिरोध और पहनने के प्रतिरोध की आवश्यकता होती है, सिरेमिक को उनकी सेवा जीवन का विस्तार करने और पुनर्प्राप्ति दर बढ़ाने के लिए धातुओं को बदलने के लिए माना जा सकता है। इसके अलावा, फोम सिरेमिक, सुपरप्लास्टिक सिरेमिक, प्लास्टिक मिश्रित सिरेमिक, सिरेमिक पाउडर स्नेहक और विभिन्न बढ़िया सिरेमिक सामग्री और घटकों का भी पेट्रोलियम उद्योग में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।

हल्के फोमयुक्त सिरेमिक में एक स्वतंत्र बुलबुला संरचना, छोटा विशिष्ट गुरुत्व, अच्छा प्रसंस्करण प्रदर्शन, अच्छा थर्मल इन्सुलेशन और उच्च तापमान प्रतिरोध होता है। इस प्रकार का हल्का फोमयुक्त सिरेमिक एक अकार्बनिक हल्का फोम है जो सिरेमिक पाउडर और फोमिंग एजेंट के मिश्रित कच्चे माल को गर्म करके और फोम करके बनाया जाता है। सिंटरिंग प्रक्रिया की स्थितियों और कच्चे माल के मिश्रण को नियंत्रित करके, पॉलीयूरेथेन फोम जैसी समान स्वतंत्र कोशिकाओं (0.1 मिमी से 3 मिमी व्यास) वाली एक संरचना का उत्पादन किया जाता है। इसका थर्मल इन्सुलेशन कंक्रीट से 8 से 20 गुना अधिक है, और इसका अधिकतम गर्मी प्रतिरोधी तापमान 800 डिग्री सेल्सियस तक पहुंच सकता है।

उच्च तापमान संरचनात्मक सिरेमिक सामग्रियों के विकास के अलावा, सतह फिल्म सिरेमिक सामग्रियों का अनुप्रयोग दायरा लगातार बढ़ रहा है, और विकास की संभावनाएं बहुत आशावादी हैं। इसमें लघुकरण, बहुस्तरीयता, पतली फिल्म और बहुकार्यात्मकता की प्रवृत्ति है। मशीनरी और रासायनिक उद्योग के क्षेत्र में उपयोग किए जाने के अलावा, सिरेमिक फिल्मों से ढके धातु शिल्प का भी सफलतापूर्वक उत्पादन किया गया है। उदाहरण के लिए, एक लोचदार सिरेमिक सामग्री जिसे इच्छानुसार खींचा और मोड़ा जा सकता है, हाल ही में जापान में लॉन्च की गई थी, खींचने के बाद इसकी लंबाई 10 गुना से अधिक बढ़ाई जा सकती है। इस विधि द्वारा उत्पादित सिंटर्ड सिलिकॉन नाइट्राइड सिरेमिक कुशलतापूर्वक और आर्थिक रूप से विभिन्न जटिल आकार के उत्पादों का निर्माण कर सकता है, जैसे काटने के उपकरण, सीलिंग रिंग, बीयरिंग, नोजल और विभिन्न उच्च तापमान प्रतिरोधी, पहनने के प्रतिरोधी, संक्षारण प्रतिरोधी उत्पाद इत्यादि। . कार्यात्मक सिरेमिक अब तेजी से व्यापक रूप से उपयोग किया जा रहा है। उदाहरण के लिए, सुपरकंडक्टिंग सिरेमिक बिना प्रतिरोध और गर्मी के नुकसान के करंट प्रवाहित कर सकता है, जिससे मैग्लेव ट्रेनें 200 से 300 किलोमीटर प्रति घंटे की गति से यात्रा कर सकती हैं, जिससे व्यापक संभावनाएं बनती हैं। सुपर कंप्यूटर में डेस्कटॉप आकार की कंप्यूटिंग इकाइयां आज के कंप्यूटर की तुलना में हजारों गुना तेज चलेंगी। कार्यात्मक सिरेमिक के अन्य अनुप्रयोगों में शामिल हैं: विभिन्न सेंसर, एक्चुएटर, ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक सामग्री, अर्धचालक और मल्टीलेयर कैपेसिटर। सिरेमिक कोटिंग्स का उपयोग अक्सर धातुओं जैसी कई सामग्रियों की सुरक्षा या चिकनाई के लिए भी किया जाता है।

ये सिरेमिक कोटिंग्स कंप्यूटर और अन्य इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों को बिजली खोने, घटक विफलता और अत्यधिक पहनने से प्रभावी ढंग से रोक सकती हैं। उच्च-प्रदर्शन सिरेमिक सामग्रियों के प्रसंस्करण में, लेजर प्रसंस्करण तकनीक हाल के वर्षों में लोकप्रिय हो गई है। लेजर प्रसंस्करण सिरेमिक सामग्री की तकनीक प्रसंस्करण लागत को 50% तक कम कर सकती है। यह कौशलयह तकनीक विशेष रूप से छोटे बैचों और छोटे विशिष्टताओं के कुछ सिरेमिक भागों के लिए उपयुक्त है जो मोल्ड निर्माण लागत के कारण मोल्ड का उपयोग किए बिना उत्पादित किए जाते हैं। सबसे पहले, सिरेमिक सामग्री को नरम करने के लिए लेजर का उपयोग करके 1000°C तक गर्म किया जाता है। लेजर की तीव्रता और गर्म क्षेत्र को सटीक रूप से नियंत्रित करने की आवश्यकता होती है, और गर्म क्षेत्र सामग्री के बहुत छोटे हिस्से तक सीमित होता है। फिर गर्म सिरेमिक सामग्री को प्रसंस्करण के लिए सुपर-हार्ड बोरोनाइज्ड सामग्री से बने खराद में ले जाया जाता है। लेजर प्रसंस्करण का एक बड़ा लाभ यह है कि यह एक ही कट में जटिल ज्यामितीय आयाम प्राप्त कर सकता है, जबकि पारंपरिक तरीकों में सामग्री को आकार देने के लिए कई खरादों की आवश्यकता होती है।