Vaka Çalışması: Neden Kimyasal İşleme Tesisi RB-SiC'den SSiC'ye geçti?
Asitli bir ortamda çalışan bir kimyasal işleme tesisi, pompa mühürleri ve korozyona dirençli yapısal parçalar için Reaksiyon Bağlı Silikon Karbidinden (RB-SiC) yapılmış bileşenler kullanıyordu.Sistem, 100°C civarında yüksek sıcaklıklarda konsantre sülfürik asit (H2SO4) ile maruz bırakıldı..
Birkaç aylık operasyon sonrasında, tesis, bazı RB-SiC bileşenlerinde yüzey erozyonu ve boyut değişiklikleri de dahil olmak üzere yavaş yavaş performans bozulması gözlemlendi.
Hizmet ömrünü ve operasyonel istikrarı iyileştirmek için mühendislik ekibi alternatif bir malzeme olarak Basınçsız Sinterli Silikon Karbür (SSiC) değerlendirdi.
Malzeme analizi,Reaksiyona bağlı silikon karbid (RB-SiC) bileşenleriyaklaşık %10~15 serbest silikon fazı içerir.
Güçlü asit ortamlarında, bu kalıntı silikon, materyal yapısını yavaş yavaş zayıflatarak ve uzun vadeli güvenilirliği azaltarak seçici korozyona maruz kalabilir.
Sonuç olarak, malzeme yapısı yavaş yavaş zayıflar ve bu da şu sonuçlara yol açar:
- Yüzey korozyonu
- Düşük mekanik dayanıklılık
- Bakım sıklığının artması
- Daha kısa bileşen ömrü
Sülfürik asit koşullarında test verileri, korozyon hızında önemli bir fark gösterdi:
- SSiC:1.8 mg/cm2·y
- RB-SiC:55.0 mg/cm2·y
Bu fark uzun süreli sürekli çalışmada kritik hale geldi.
Tesis birkaç RB-SiC parçasınıbasınçsız sinterlenmiş silikon karbid (SSiC) bileşenleriYüksek yoğunlaşma kontrolü ile üretilmiştir.
Ana malzeme özellikleri şunlardır:
- yoğunluğu ≥ 3,05 g/cm3,
- sıfıra yakın açık gözeneklilik,
- serbest silikon fazı yok,
- bükme direnci ≥ 380 MPa,
- ve yüksek sıcaklıklarda istikrarlı bir performans.
SSiC bileşenlerine geçtikten sonra, tesis birkaç iyileşme gözlemledi:
- Daha iyi korozyon direnci
Serbest silikon yokluğu asit saldırısını önemli ölçüde azalttı. - Daha uzun kullanım ömrü
Bileşen değiştirme aralıkları belirgin bir şekilde arttı. - Daha istikrarlı çalışma
Termal ve kimyasal stres altında boyutsal kararlılık iyileştirildi. - Kısıtlı bakım kesinti süresi
Daha düşük korozyon oranları, parça değiştirme için daha az kapanmaya yol açtı.
Aradaki en önemli farkSSiC seramik malzemeleriveReaksiyona bağlı silikon karbid (RB-SiC) sistemleriserbest silikon varlığında yatar.
RB-SiC, reaksiyon sızdırılması sırasında oluşturulan kalıntı silikon içerirken, SSiC ikincil silikon fazı olmayan yoğun, tamamen sinterli bir SiC yapısı oluşturur.
Özellikle asitler gibi güçlü koroziv ortamlarda, RB-SiC'deki silikon faz malzemenin zayıf noktası olur.
Bu, SSiC'yi daha uygun bir seçim yapar:
- Kimyasal işleme ekipmanları
- Korozyona dayanıklı pompa bileşenleri
- Yüksek sıcaklıklı asit ortamları
SSiC ve Reaction Bonded SiC arasında seçim yaparken, çalışma ortamı kritik bir rol oynar.
Aşağıdakileri içeren uygulamalarda:
- Yüksek sıcaklık (>1200°C)
- Güçlü asitler veya koroziv kimyasallar
- Uzun vadeli yapısal istikrar gereksinimleri
SSiC tipik olarak daha iyi uzun vadeli performans sağlar.
RB-SiC, maliyet verimliliğinin bir öncelik olduğu ve çalışma ortamının daha az agresif olduğu uygulamalar için uygulanabilir bir çözüm olmaya devam ediyor.
Basınçsız sinterlenmiş silikon karbid (SSiC) bileşenleri yaygın olarak şunlarda kullanılır:
- Kimyasal işleme sistemleri,
- korozyona dayanıklı pompa bileşenleri,
- mühür halkaları,
- ve yüksek sıcaklıklı asidik ortamlarda.
Ana avantajlar şunlardır:
- mükemmel asit direnci,
- serbest silikon fazı yok,
- düşük gözenekli,
- ve uzun vadeli yapısal istikrar.
Keşfet:
