Sebuah fasilitas pemrosesan kimia yang beroperasi di lingkungan asam menggunakan komponen yang terbuat dari Silikon Karbida yang Terikat Reaksi (RB-SiC) untuk segel pompa dan komponen struktural tahan korosi. Sistem tersebut terpapar asam sulfat pekat (H₂SO₄) pada suhu tinggi sekitar 100°C.

Setelah beberapa bulan beroperasi, pabrik mengamati penurunan kinerja bertahap, termasuk erosi permukaan dan perubahan dimensi pada komponen RB-SiC tertentu.

Untuk meningkatkan masa pakai dan stabilitas operasional, tim teknik mengevaluasi Silikon Karbida yang Disinter Tanpa Tekanan (SSiC) sebagai material alternatif.

Analisis material menunjukkan bahwa komponen RB-SiC mengandung sekitar 10-15% fase silikon bebas. Di lingkungan asam kuat, silikon bebas ini dapat mengalami korosi selektif.

Akibatnya, struktur material secara bertahap melemah, yang menyebabkan:

• Korosi permukaan
• Penurunan kekuatan mekanik
• Peningkatan frekuensi perawatan
• Umur komponen lebih pendek

Data pengujian dalam kondisi asam sulfat menunjukkan perbedaan signifikan dalam laju korosi:

• SSiC: 1,8 mg/cm²·tahun
• RB-SiC: 55,0 mg/cm²·tahun

Perbedaan ini menjadi kritis dalam operasi berkelanjutan jangka panjang.

Fasilitas mengganti beberapa komponen RB-SiC dengan komponen SSiC yang diproduksi dengan kontrol densifikasi tinggi.

Karakteristik material utama meliputi:

• Kepadatan ≥ 3,05 g/cm³
• Porositas terbuka mendekati nol
• Tidak ada fase silikon bebas
• Kekuatan lentur ≥ 380 MPa
• Kekuatan suhu tinggi ≥ 420 MPa pada 1300°C

Karena SSiC diproduksi melalui sintering tanpa tekanan suhu tinggi (>2100°C), mikrostruktur yang dihasilkan lebih stabil secara kimia di lingkungan yang agresif.

Setelah beralih ke komponen SSiC, pabrik mengamati beberapa peningkatan:

• Ketahanan korosi yang lebih baik
  Tidak adanya silikon bebas secara signifikan mengurangi serangan asam.
• Masa pakai lebih lama
  Interval penggantian komponen meningkat secara nyata.
• Operasi lebih stabil
  Stabilitas dimensi di bawah tekanan termal dan kimia meningkat.
• Penurunan waktu henti perawatan
  Laju korosi yang lebih rendah menyebabkan lebih sedikit penghentian untuk penggantian suku cadang.

Perbedaan utama antara kedua material terletak pada keberadaan silikon bebas.

• RB-SiC mengandung silikon sisa yang terbentuk selama infiltrasi reaksi.
• SSiC membentuk struktur SiC yang tersinter sepenuhnya tanpa fase silikon sekunder.

Di lingkungan yang sangat korosif, terutama asam, fase silikon di RB-SiC menjadi titik lemah material.

Hal ini menjadikan SSiC pilihan yang lebih cocok untuk:

• Peralatan pemrosesan kimia
• Komponen pompa tahan korosi
• Lingkungan asam suhu tinggi

Saat memilih antara SSiC dan Silikon Karbida yang Terikat Reaksi, lingkungan operasi memainkan peran penting.

Untuk aplikasi yang melibatkan:

• Suhu tinggi (>1200°C)
• Asam kuat atau bahan kimia korosif
• Persyaratan stabilitas struktural jangka panjang

SSiC biasanya memberikan kinerja jangka panjang yang lebih baik.

RB-SiC tetap menjadi solusi yang layak untuk aplikasi di mana efisiensi biaya menjadi prioritas dan lingkungan operasi kurang agresif.