Une usine de transformation chimique opérant dans un environnement acide utilisait des composants fabriqués à partir de carbure de silicium lié par réaction (RB-SiC) pour les joints de pompe et les pièces structurelles résistantes à la corrosion.Le système a été exposé à l'acide sulfurique concentré (H2SO4) à des températures élevées d'environ 100 °C..

Après plusieurs mois d'exploitation, l'usine a observé une dégradation progressive des performances, y compris une érosion de la surface et des changements dimensionnels de certains composants RB-SiC.

Pour améliorer la durée de vie et la stabilité opérationnelle, l'équipe d'ingénieurs a évalué le carbure de silicium sintré sans pression (SSiC) comme matériau alternatif.

L'analyse des matériaux a montré que les composants RB-SiC contenaient environ 10 à 15% de phase de silicium libre.

En conséquence, la structure du matériau s'affaiblit progressivement, ce qui entraîne:

• Corrosion de surface
• Résistance mécanique réduite
• Augmentation de la fréquence de maintenance
• Durée de vie plus courte des composants

Les données d'essai obtenues dans des conditions d'acide sulfurique ont montré une différence significative du taux de corrosion:

• SSiC:10,8 mg/cm2·an
• RB-SiC:550,0 mg/cm2·an

Cette différence est devenue critique dans le fonctionnement continu à long terme.

L'installation a remplacé plusieurs pièces RB-SiC par des composants SSiC fabriqués avec un contrôle de densité élevé.

Les principales caractéristiques du matériau comprennent:

• Densité ≥ 3,05 g/cm3
• Porosité ouverte presque nulle
• Pas de phase de silicium libre
• Résistance à la flexion ≥ 380 MPa
• Résistance à haute température ≥ 420 MPa à 1300°C

Étant donné que le SSiC est produit par frittage sans pression à haute température (> 2100 °C), la microstructure résultante est plus stable chimiquement dans des environnements agressifs.

Après le passage aux composants SSiC, l'usine a constaté plusieurs améliorations:

• Amélioration de la résistance à la corrosion
  L'absence de silicium libre réduit significativement l'attaque acide.
• Durée de vie plus longue
  Les intervalles de remplacement des composants ont augmenté sensiblement.
• Opération plus stable
  Stabilité dimensionnelle améliorée sous contrainte thermique et chimique.
• Réduction des temps d'arrêt de maintenance
  Des taux de corrosion plus faibles ont entraîné moins de fermetures pour le remplacement de pièces.

La principale différence entre les deux matériaux réside dans la présence de silicium libre.

• Le RB-SiC contient du silicium résiduel formé lors de l'infiltration de la réaction.
• Le SSiC forme une structure SiC entièrement sintrée sans phase de silicium secondaire.

Dans les environnements fortement corrosifs, en particulier les acides, la phase silicium dans le RB-SiC devient le point faible du matériau.

Cela rend le SSiC un choix plus approprié pour:

• Équipement de traitement chimique
• Composants de pompes résistantes à la corrosion
• Environnements acides à haute température

Lorsqu'il s'agit de choisir entre le SiC SSiC et le SiC Lié à la Réaction, l'environnement d'exploitation joue un rôle essentiel.

Pour les applications impliquant:

• Température élevée (> 1200°C)
• Acides forts ou produits chimiques corrosifs
• Exigences de stabilité structurelle à long terme

Le SSiC offre généralement de meilleures performances à long terme.

Le RB-SiC reste une solution viable pour les applications où l'efficacité des coûts est une priorité et où l'environnement d'exploitation est moins agressif.