केस स्टडी: एक केमिकल प्रोसेसिंग प्लांट ने RB-SiC से SSiC में स्विच क्यों किया
एक रासायनिक प्रसंस्करण संयंत्र जो अम्लीय वातावरण में कार्य करता था, पंप सील और संक्षारण प्रतिरोधी संरचनात्मक भागों के लिए प्रतिक्रिया बंधित सिलिकॉन कार्बाइड (RB-SiC) से बने घटकों का उपयोग कर रहा था।प्रणाली को 100°C के आसपास के ऊंचे तापमान पर केंद्रित सल्फ्यूरिक एसिड (H2SO4) के संपर्क में लाया गया था.
ऑपरेशन के कई महीनों के बाद, संयंत्र में सतह क्षरण और कुछ आरबी-सीआईसी घटकों में आयामी परिवर्तन सहित प्रदर्शन में क्रमिक गिरावट देखी गई।
सेवा जीवन और परिचालन स्थिरता में सुधार के लिए, इंजीनियरिंग टीम ने दबाव रहित सिंटर सिलिकॉन कार्बाइड (एसएसआईसी) को एक वैकल्पिक सामग्री के रूप में मूल्यांकन किया।
सामग्री विश्लेषण से पता चला है किरिएक्शन बंधे सिलिकॉन कार्बाइड (RB-SiC) के घटकलगभग 10~15% मुक्त सिलिकॉन चरण होता है।
मजबूत अम्लीय वातावरण में, यह अवशिष्ट सिलिकॉन चयनात्मक संक्षारण से गुजर सकता है, धीरे-धीरे सामग्री संरचना को कमजोर करता है और दीर्घकालिक विश्वसनीयता को कम करता है।
नतीजतन, सामग्री संरचना धीरे-धीरे कमजोर हो जाती है, जिसके परिणामस्वरूपः
- सतह क्षरण
- कम यांत्रिक शक्ति
- रखरखाव की आवृत्ति में वृद्धि
- घटकों का छोटा जीवनकाल
सल्फ्यूरिक एसिड स्थितियों में परीक्षण के आंकड़ों में संक्षारण दर में महत्वपूर्ण अंतर दिखाई दियाः
- SSiC:1.8 mg/cm2·year
- आरबी-सीआईसी:55.0 mg/cm2·year
यह अंतर दीर्घकालिक निरंतर संचालन में महत्वपूर्ण हो गया।
इस सुविधा ने कई आरबी-सीआईसी भागों कोदबाव रहित सिंटरित सिलिकॉन कार्बाइड (SSiC) घटकउच्च घनत्व नियंत्रण के साथ निर्मित।
सामग्री की मुख्य विशेषताओं में शामिल हैंः
- घनत्व ≥ 3.05 g/cm3,
- लगभग शून्य खुली छिद्रता,
- कोई मुक्त सिलिकॉन चरण नहीं,
- झुकने की ताकत ≥ 380 एमपीए,
- और उच्च तापमान पर स्थिर प्रदर्शन।
एसएसआईसी घटकों पर स्विच करने के बाद संयंत्र में कई सुधार देखे गए:
- संक्षारण प्रतिरोध में सुधार
मुक्त सिलिकॉन की अनुपस्थिति ने एसिड हमले को काफी कम कर दिया। - लंबे समय तक सेवा जीवन
घटक प्रतिस्थापन अंतराल में उल्लेखनीय वृद्धि हुई। - अधिक स्थिर संचालन
थर्मल और रासायनिक तनाव के अधीन आयामी स्थिरता में सुधार हुआ। - रखरखाव के लिए कम समय
कम संक्षारण दरों के कारण भागों के प्रतिस्थापन के लिए कम बंद हो गए।
के बीच मुख्य अंतरSSiC सिरेमिक सामग्रीऔरप्रतिक्रिया बंधित सिलिकॉन कार्बाइड (RB-SiC) प्रणालीमुक्त सिलिकॉन की उपस्थिति में निहित है।
आरबी-सीआईसी में प्रतिक्रिया घुसपैठ के दौरान बने अवशिष्ट सिलिकॉन होते हैं, जबकि एससीआईसी एक घने, पूर्ण रूप से सिंटर किए गए सीआईसी संरचना का गठन करता है जिसमें माध्यमिक सिलिकॉन चरण नहीं होता है।
अत्यधिक संक्षारक वातावरण में, विशेष रूप से एसिड में, आरबी-सीआईसी में सिलिकॉन चरण सामग्री का कमजोर बिंदु बन जाता है।
यह SSiC को निम्नलिखित के लिए अधिक उपयुक्त विकल्प बनाता हैः
- रासायनिक प्रसंस्करण उपकरण
- संक्षारण प्रतिरोधी पंप घटक
- उच्च तापमान वाले अम्लीय वातावरण
SSiC और Reaction Bonded SiC के बीच चयन करते समय, ऑपरेटिंग वातावरण एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।
निम्नलिखित अनुप्रयोगों के लिएः
- उच्च तापमान (>1200°C)
- मजबूत एसिड या संक्षारक रसायन
- दीर्घकालिक संरचनात्मक स्थिरता की आवश्यकताएं
एसएसआईसी आमतौर पर बेहतर दीर्घकालिक प्रदर्शन प्रदान करता है।
आरबी-सीआईसी उन अनुप्रयोगों के लिए एक व्यवहार्य समाधान है जहां लागत दक्षता प्राथमिकता है और परिचालन वातावरण कम आक्रामक है।
दबाव रहित सिंटरित सिलिकॉन कार्बाइड (एसएसआईसी) घटकों का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता हैः
- रासायनिक प्रसंस्करण प्रणाली,
- संक्षारण प्रतिरोधी पंप घटक,
- सील के छल्ले,
- और उच्च तापमान वाले अम्लीय वातावरण।
मुख्य लाभों में शामिल हैंः
- उत्कृष्ट अम्ल प्रतिरोध,
- कोई मुक्त सिलिकॉन चरण नहीं,
- कम छिद्र,
- और दीर्घकालिक संरचनात्मक स्थिरता।
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