Studi Kasus: Mengapa Pabrik Pengolahan Kimia Beralih dari RB-SiC ke SSiC
Fasilitas pemrosesan bahan kimia yang beroperasi di lingkungan asam menggunakan komponen yang terbuat dari Reaction Bonded Silicon Carbide (RB-SiC) untuk segel pompa dan bagian struktural tahan korosi. Sistem terkena asam sulfat pekat (H₂SO₄) pada suhu tinggi sekitar 100°C.
Setelah beberapa bulan beroperasi, pabrik mengalami penurunan kinerja secara bertahap, termasuk erosi permukaan dan perubahan dimensi pada komponen RB-SiC tertentu.
Untuk meningkatkan masa pakai dan stabilitas operasional, tim teknik mengevaluasi Pressureless Sintered Silicon Carbide (SSiC) sebagai material alternatif.
Analisis material menunjukkan bahwakomponen silikon karbida terikat reaksi (RB-SiC).mengandung sekitar 10–15% fase silikon bebas.
Dalam lingkungan asam kuat, sisa silikon ini dapat mengalami korosi selektif, yang secara bertahap melemahkan struktur material dan mengurangi keandalan jangka panjang.
Akibatnya, struktur material secara bertahap melemah, menyebabkan:
- Korosi permukaan
- Mengurangi kekuatan mekanik
- Peningkatan frekuensi perawatan
- Masa pakai komponen lebih pendek
Data pengujian pada kondisi asam sulfat menunjukkan perbedaan laju korosi yang signifikan:
- SSiC:1,8 mg/cm²·tahun
- RB-SiC:55,0 mg/cm²·tahun
Perbedaan ini menjadi penting dalam operasi berkelanjutan jangka panjang.
Fasilitas tersebut menggantikan beberapa suku cadang RB-SiC dengankomponen silikon karbida sinter (SSiC) tanpa tekanandiproduksi 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,
- dan kinerja suhu tinggi yang stabil.
Setelah beralih ke komponen SSiC, pabrik mengamati beberapa perbaikan:
- Peningkatan ketahanan terhadap korosi
Tidak adanya silikon bebas secara signifikan mengurangi serangan asam. - Masa pakai lebih lama
Interval penggantian komponen meningkat secara nyata. - Pengoperasian yang lebih stabil
Stabilitas dimensi di bawah tekanan termal dan kimia meningkat. - Mengurangi waktu henti pemeliharaan
Tingkat korosi yang lebih rendah menyebabkan lebih sedikit penghentian penggantian komponen.
Perbedaan utama antaraBahan keramik SSiCDansistem silikon karbida terikat reaksi (RB-SiC).terletak pada adanya silikon bebas.
RB-SiC mengandung sisa silikon yang terbentuk selama infiltrasi reaksi, sedangkan SSiC membentuk struktur SiC yang padat dan tersinter penuh tanpa fase silikon sekunder.
Dalam lingkungan yang sangat korosif, terutama asam, fase silikon dalam RB-SiC menjadi titik lemah material.
Hal ini menjadikan SSiC pilihan yang lebih cocok untuk:
- Peralatan pemrosesan kimia
- Komponen pompa tahan korosi
- Lingkungan asam bersuhu tinggi
Saat memilih antara SSiC dan Reaction Bonded SiC, lingkungan pengoperasian 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 yang mengutamakan efisiensi biaya dan lingkungan pengoperasian yang kurang agresif.
Komponen silikon karbida sinter (SSiC) tanpa tekanan banyak digunakan dalam:
- sistem pemrosesan kimia,
- komponen pompa tahan korosi,
- cincin segel,
- dan lingkungan asam bersuhu tinggi.
Keuntungan utama meliputi:
- ketahanan asam yang sangat baik,
- tidak ada fase silikon bebas,
- porositas rendah,
- dan stabilitas struktural jangka panjang.
Mengeksplorasi:
