การศึกษากรณี: เหตุผลที่โรงงานแปรรูปสารเคมีเปลี่ยนจาก RB-SiC เป็น SSiC

โรงงานแปรรูปสารเคมีที่ทํางานในสภาพแวดล้อมที่มีกรด ใช้ส่วนประกอบจากซิลิคอนคาร์ไบด์ (RB-SiC) ที่เชื่อมต่อด้วยปฏิกิริยาสําหรับปั๊มปุ่มและส่วนผสมที่ทนทานต่อการกัดกรดระบบได้รับการเผชิญกับกรดซัลฟูริกดัน (H2SO4) ในอุณหภูมิที่สูงขึ้นประมาณ 100 °C.

หลังจากที่ใช้งานหลายเดือน โรงงานสังเกตการลดลงของผลงานอย่างช้าช้า รวมถึงการละลายผิว และการเปลี่ยนแปลงมิติขององค์ประกอบ RB-SiC บางส่วน

เพื่อปรับปรุงอายุการใช้งานและความมั่นคงในการปฏิบัติงาน ทีมวิศวกรรมประเมินซิลิคอนคาร์ไบด์ (SSiC) ที่ไม่มีความดันเป็นวัสดุทางเลือก

การวิเคราะห์วัสดุแสดงว่าส่วนประกอบของซิลิคอนคาร์บิด (RB-SiC) ที่เชื่อมต่อด้วยปฏิกิริยาประมาณ 10~15% ของซิลิคอนฟรีเฟส

ในสภาพแวดล้อมที่มีกรดแข็งแรง ซิลิคอนที่เหลือนี้สามารถเผชิญกับการละลายทางเลือก ทําให้โครงสร้างของวัสดุอ่อนแอลงอย่างช้า ๆ และลดความน่าเชื่อถือในระยะยาว

ผลลัพธ์คือโครงสร้างของวัสดุจะอ่อนแอลงอย่างช้าๆ ส่งผลให้เกิด

• การเกรี้ยวผิว
• ความแข็งแรงทางกลลดลง
• ความถี่ในการบํารุงรักษา
• อายุการใช้งานส่วนประกอบที่สั้นกว่า

ข้อมูลการทดสอบภายใต้สภาพกรดซัลฟูริคแสดงให้เห็นถึงความแตกต่างที่สําคัญในอัตราการกัดกรด

• SSiC:1.8 mg/cm2·year
• RB-SiC:55.0 มิลลิกรัม/ซม.2 ปี

ความแตกต่างนี้กลายเป็นสิ่งสําคัญในการทํางานต่อเนื่องระยะยาว

โรงงานเปลี่ยนส่วน RB-SiC หลายส่วนส่วนประกอบของซิลิคอนคาร์บิด (SSiC) ที่ไม่อัดแรงผลิตด้วยการควบคุมความหนาแน่นสูง

คุณสมบัติหลักของวัสดุ ได้แก่

• ความหนาแน่น ≥ 3.05 g/cm3
• ช่องว่างเปิดเกือบศูนย์
• ไม่มีระยะซิลิคอนอิสระ
• ความแข็งแรงในการบิด ≥ 380 MPa
• และการทํางานที่มีความมั่นคงในอุณหภูมิสูง

หลังจากเปลี่ยนไปใช้ส่วนประกอบ SSiC โรงงานได้สังเกตเห็นการปรับปรุงหลายอย่าง:

• ความทนทานต่อการกัดกร่อนที่ดีขึ้น
  การไม่มีซิลิคอนอิสระ ลดการโจมตีกรดลงอย่างสําคัญ
• อายุการใช้งานที่ยาวกว่า
  ระยะเวลาการเปลี่ยนส่วนประกอบเพิ่มขึ้นอย่างเห็นได้ชัด
• การทํางานที่มั่นคงมากขึ้น
  ความมั่นคงของมิติภายใต้ความเครียดทางอุณหภูมิและทางเคมีดีขึ้น
• การลดเวลาหยุดทํางานในการบํารุงรักษา
  อัตราการกัดกร่อนที่ต่ํากว่า ทําให้การปิดเครื่องสําหรับการเปลี่ยนชิ้นส่วนน้อยลง

ความแตกต่างสําคัญระหว่างวัสดุเซรามิก SSiCและระบบซิลิคอนคาร์ไบด์ (RB-SiC) ที่เชื่อมต่อด้วยปฏิกิริยาอยู่ที่ตัวของซิลิคอนอิสระ

RB-SiC มีซิลิคอนส่วนเหลือที่เกิดขึ้นระหว่างปฏิกิริยาแพร่กระจาย ขณะที่ SSiC สร้างโครงสร้าง SiC ที่หนาแน่นและซินเตอร์เต็มที่ โดยไม่มีระยะซิลิคอนระดับสอง

ในสภาพแวดล้อมที่มีการกัดรังแรง โดยเฉพาะกรด ระยะซิลิคอนใน RB-SiC กลายเป็นจุดอ่อนของวัสดุ

ทําให้ SSiC เป็นตัวเลือกที่เหมาะสมสําหรับ:

• อุปกรณ์แปรรูปเคมี
• องค์ประกอบปั๊มที่ทนทานต่อการเก่า
• สภาพแวดล้อมกรดอุณหภูมิสูง

เมื่อเลือกระหว่าง SSiC และ Reaction Bonded SiC สิ่งแวดล้อมการทํางานมีบทบาทสําคัญ

สําหรับการใช้งานที่เกี่ยวข้องกับ

• อุณหภูมิสูง (> 1200 °C)
• กรดแข็งแรงหรือสารเคมีที่รสสลาย
• ความต้องการความมั่นคงทางโครงสร้างระยะยาว

SSiC ปกติจะให้ผลงานที่ดีกว่าในระยะยาว

RB-SiC ยังคงเป็นทางออกที่เหมาะสมสําหรับการใช้งานที่ประหยัดเป็นความสําคัญและสภาพแวดล้อมการทํางานไม่รุนแรงมากนัก

ส่วนประกอบซิลิคอนคาร์ไบด์ (SSiC) ที่ซินเตอร์โดยไม่ใช้แรงกดใช้ใน:

• ระบบแปรรูปสารเคมี
• ส่วนประกอบปั๊มที่ทนทานต่อการกัดกร่อน
• แหวนประทับ
• และสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูง

ข้อดีหลัก ๆ ได้แก่

• ความทนทานต่อกรดที่ดี
• ไม่มีระยะซิลิคอนอิสระ
• ความขวางต่ํา
• และความมั่นคงทางโครงสร้างในระยะยาว

สํารวจ:

• องค์ประกอบของซิลิคอนคาร์ไบด์ (SSiC) ที่ไม่อัดแรง
• ผลิตภัณฑ์ซิลิคอนคาร์ไบด์ที่มีปฏิกิริยา