Uma instalação de processamento químico operando em um ambiente ácido utilizava componentes feitos de Carboneto de Silício Ligado por Reação (RB-SiC) para selos de bomba e peças estruturais resistentes à corrosão. O sistema foi exposto a ácido sulfúrico concentrado (H₂SO₄) em temperaturas elevadas em torno de 100°C.

Após vários meses de operação, a planta observou uma degradação gradual do desempenho, incluindo erosão superficial e alterações dimensionais em certos componentes de RB-SiC.

Para melhorar a vida útil e a estabilidade operacional, a equipe de engenharia avaliou o Carboneto de Silício Sinterizado Sem Pressão (SSiC) como material alternativo.

A análise do material mostrou que os componentes de RB-SiC continham aproximadamente 10–15% de fase de silício livre. Em ambientes de ácido forte, este silício livre pode sofrer corrosão seletiva.

Como resultado, a estrutura do material enfraquece gradualmente, levando a:

• Corrosão superficial
• Redução da resistência mecânica
• Aumento da frequência de manutenção
• Vida útil mais curta dos componentes

Dados de teste em condições de ácido sulfúrico mostraram uma diferença significativa na taxa de corrosão:

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

Essa diferença tornou-se crítica na operação contínua de longo prazo.

A instalação substituiu várias peças de RB-SiC por componentes de SSiC fabricados com controle de alta densificação.

As principais características do material incluíam:

• Densidade ≥ 3,05 g/cm³
• Porosidade aberta próxima de zero
• Ausência de fase de silício livre
• Resistência à flexão ≥ 380 MPa
• Resistência a altas temperaturas ≥ 420 MPa a 1300°C

Como o SSiC é produzido através de sinterização sem pressão a alta temperatura (>2100°C), a microestrutura resultante é mais quimicamente estável em ambientes agressivos.

Após a troca para componentes SSiC, a planta observou várias melhorias:

• Resistência à corrosão aprimorada
  A ausência de silício livre reduziu significativamente o ataque ácido.
• Vida útil mais longa
  Os intervalos de substituição de componentes aumentaram notavelmente.
• Operação mais estável
  A estabilidade dimensional sob estresse térmico e químico melhorou.
• Redução do tempo de inatividade de manutenção
  Taxas de corrosão mais baixas levaram a menos paradas para substituição de peças.

A principal diferença entre os dois materiais reside na presença de silício livre.

• O RB-SiC contém silício residual formado durante a infiltração por reação.
• O SSiC forma uma estrutura de SiC totalmente sinterizada sem uma fase secundária de silício.

Em ambientes fortemente corrosivos, especialmente ácidos, a fase de silício no RB-SiC torna-se o ponto fraco do material.

Isso torna o SSiC uma escolha mais adequada para:

• Equipamentos de processamento químico
• Componentes de bomba resistentes à corrosão
• Ambientes ácidos de alta temperatura

Ao selecionar entre SSiC e Carboneto de Silício Ligado por Reação, o ambiente operacional desempenha um papel crítico.

Para aplicações envolvendo:

• Alta temperatura (>1200°C)
• Ácidos fortes ou produtos químicos corrosivos
• Requisitos de estabilidade estrutural de longo prazo

O SSiC geralmente oferece melhor desempenho a longo prazo.

O RB-SiC continua sendo uma solução viável para aplicações onde a eficiência de custo é uma prioridade e o ambiente operacional é menos agressivo.