دراسة حالة: لماذا تحول مصنع معالجة كيميائية من RB-SiC إلى SSiC
كانت منشأة معالجة كيميائية تعمل في بيئة حمضية تستخدم مكونات مصنوعة من كربيد السيليكون المرتبط بالتفاعل (RB-SiC) لأختام المضخات والأجزاء الهيكلية المقاومة للتآكل. تم تعريض النظام لحمض الكبريتيك المركز (H₂SO₄) عند درجات حرارة مرتفعة حوالي 100 درجة مئوية.
وبعد عدة أشهر من التشغيل، لاحظت المحطة تدهورًا تدريجيًا في الأداء، بما في ذلك تآكل السطح وتغيرات الأبعاد في بعض مكونات RB-SiC.
ولتحسين عمر الخدمة والاستقرار التشغيلي، قام الفريق الهندسي بتقييم كربيد السيليكون الملبد بدون ضغط (SSiC) باعتباره مادة بديلة.
وأظهر تحليل المواد أنتفاعل مكونات كربيد السيليكون (RB-SiC).يحتوي على ما يقرب من 10-15% مرحلة السيليكون الحرة.
في البيئات الحمضية القوية، يمكن أن يتعرض هذا السيليكون المتبقي للتآكل الانتقائي، مما يؤدي إلى إضعاف هيكل المادة تدريجيًا وتقليل الموثوقية على المدى الطويل.
ونتيجة لذلك فإن البنية المادية تضعف تدريجياً، مما يؤدي إلى:
- تآكل السطح
- انخفاض القوة الميكانيكية
- زيادة وتيرة الصيانة
- عمر أقصر للمكونات
أظهرت بيانات الاختبار تحت ظروف حامض الكبريتيك اختلافًا كبيرًا في معدل التآكل:
- سيك:1.8 ملجم/سم² · سنة
- آر بي-سيك:55.0 ملجم/سم² · سنة
أصبح هذا الاختلاف حاسما في التشغيل المستمر على المدى الطويل.
استبدلت المنشأة العديد من أجزاء RB-SiC بـمكونات كربيد السيليكون الملبدة بدون ضغط (SSiC).تم تصنيعها مع التحكم في الكثافة العالية.
وشملت خصائص المواد الرئيسية:
- الكثافة ≥ 3.05 جم/سم3،
- مسامية مفتوحة قريبة من الصفر،
- لا يوجد مرحلة السيليكون الحرة،
- قوة الانثناء ≥ 380 ميجا باسكال،
- وأداء مستقر في درجات الحرارة العالية.
بعد التحول إلى مكونات SSiC، لاحظ المصنع العديد من التحسينات:
- تحسين مقاومة التآكل
أدى غياب السيليكون الحر إلى تقليل الهجوم الحمضي بشكل كبير. - عمر خدمة أطول
زادت فترات استبدال المكونات بشكل ملحوظ. - عملية أكثر استقرارا
تحسن استقرار الأبعاد تحت الضغط الحراري والكيميائي. - تقليل وقت التوقف عن الصيانة
أدت معدلات التآكل المنخفضة إلى تقليل عمليات إيقاف التشغيل لاستبدال الأجزاء.
الفرق الرئيسي بينمواد السيراميك SSiCوأنظمة كربيد السيليكون المرتبطة بالتفاعل (RB-SiC).يكمن في وجود السيليكون الحر.
يحتوي RB-SiC على السيليكون المتبقي الذي تم تشكيله أثناء تسلل التفاعل، بينما يشكل SSiC بنية SiC كثيفة ومتكلسة بالكامل بدون مرحلة سيليكون ثانوية.
في البيئات شديدة التآكل، وخاصة الأحماض، يصبح طور السيليكون في RB-SiC هو نقطة الضعف في المادة.
وهذا يجعل SSiC خيارًا أكثر ملاءمة لما يلي:
- معدات المعالجة الكيميائية
- مكونات المضخة مقاومة للتآكل
- البيئات الحمضية ذات درجة الحرارة العالية
عند الاختيار بين SSiC وReaction Bonded SiC، تلعب بيئة التشغيل دورًا حاسمًا.
للتطبيقات التي تتضمن:
- درجة حرارة عالية (> 1200 درجة مئوية)
- الأحماض القوية أو المواد الكيميائية المسببة للتآكل
- متطلبات الاستقرار الهيكلي على المدى الطويل
يوفر SSiC عادةً أداءً أفضل على المدى الطويل.
يظل RB-SiC حلاً قابلاً للتطبيق للتطبيقات التي تمثل فيها كفاءة التكلفة أولوية وتكون بيئة التشغيل أقل عدوانية.
تستخدم مكونات كربيد السيليكون الملبد بدون ضغط (SSiC) على نطاق واسع في:
- أنظمة المعالجة الكيميائية,
- مكونات المضخة المقاومة للتآكل،
- حلقات الختم,
- والبيئات الحمضية ذات درجات الحرارة العالية.
تشمل المزايا الرئيسية ما يلي:
- مقاومة ممتازة للأحماض،
- لا يوجد مرحلة السيليكون الحرة،
- مسامية منخفضة،
- والاستقرار الهيكلي على المدى الطويل.
يستكشف:
