Một cơ sở chế biến hóa chất hoạt động trong môi trường axit đã sử dụng các thành phần được làm từ Silicon Carbide liên kết phản ứng (RB-SiC) cho các niêm phong máy bơm và các bộ phận cấu trúc chống ăn mòn.Hệ thống được tiếp xúc với axit lưu huỳnh tập trung (H2SO4) ở nhiệt độ cao khoảng 100 °C.

Sau vài tháng hoạt động, nhà máy đã quan sát thấy sự suy giảm hiệu suất dần dần, bao gồm xói mòn bề mặt và thay đổi kích thước trong một số thành phần RB-SiC.

Để cải thiện tuổi thọ và sự ổn định hoạt động, nhóm kỹ sư đã đánh giá Silicon Carbide Sintered Pressureless (SSiC) như một vật liệu thay thế.

Phân tích vật liệu cho thấy các thành phần RB-SiC có chứa khoảng 10 ~ 15% silic tự do. Trong môi trường axit mạnh, silic tự do này có thể bị ăn mòn chọn lọc.

Kết quả là, cấu trúc vật liệu dần dần suy yếu, dẫn đến:

• Sự ăn mòn bề mặt
• Sức mạnh cơ học giảm
• Tăng tần suất bảo trì
• Tuổi thọ của thành phần ngắn hơn

Dữ liệu thử nghiệm trong điều kiện axit lưu huỳnh cho thấy sự khác biệt đáng kể về tốc độ ăn mòn:

• SSiC:10,8 mg/cm2·năm
• RB-SiC:550,0 mg/cm2·năm

Sự khác biệt này trở nên quan trọng trong hoạt động liên tục lâu dài.

Cơ sở thay thế một số bộ phận RB-SiC bằng các bộ phận SSiC được sản xuất với kiểm soát mật độ cao.

Các đặc điểm vật liệu chính bao gồm:

• Mật độ ≥ 3,05 g/cm3
• Gần không lỗ hổng mở
• Không có pha silic tự do
• Sức mạnh uốn cong ≥ 380 MPa
• Độ bền nhiệt độ cao ≥ 420 MPa ở 1300°C

Bởi vì SSiC được sản xuất thông qua sintering không áp suất ở nhiệt độ cao (> 2100 °C), cấu trúc vi mô kết quả ổn định hơn về mặt hóa học trong môi trường hung hăng.

Sau khi chuyển sang các thành phần SSiC, nhà máy đã quan sát thấy một số cải tiến:

• Cải thiện khả năng chống ăn mòn
  Sự vắng mặt của silicon tự do làm giảm đáng kể sự tấn công axit.
• Tuổi thọ sử dụng lâu hơn
  Khoảng thời gian thay thế thành phần tăng đáng kể.
• Hoạt động ổn định hơn
  Tính ổn định kích thước dưới áp lực nhiệt và hóa học được cải thiện.
• Giảm thời gian ngừng bảo trì
  Tỷ lệ ăn mòn thấp hơn dẫn đến việc tắt máy ít hơn để thay thế bộ phận.

Sự khác biệt chính giữa hai vật liệu nằm ở sự hiện diện của silicon tự do.

• RB-SiC chứa silic còn lại hình thành trong quá trình xâm nhập phản ứng.
• SSiC tạo thành một cấu trúc SiC hoàn toàn ngưng tụ mà không có giai đoạn silic thứ cấp.

Trong môi trường ăn mòn mạnh, đặc biệt là axit, giai đoạn silic trong RB-SiC trở thành điểm yếu của vật liệu.

Điều này làm cho SSiC trở thành sự lựa chọn thích hợp hơn cho:

• Thiết bị chế biến hóa chất
• Các thành phần bơm chống ăn mòn
• Môi trường axit nhiệt độ cao

Khi lựa chọn giữa SSiC và SiC liên kết phản ứng, môi trường hoạt động đóng một vai trò quan trọng.

Đối với các ứng dụng liên quan đến:

• Nhiệt độ cao (> 1200°C)
• Các axit mạnh hoặc hóa chất ăn mòn
• Yêu cầu ổn định cấu trúc dài hạn

SSiC thường cung cấp hiệu suất lâu dài tốt hơn.

RB-SiC vẫn là một giải pháp khả thi cho các ứng dụng mà hiệu quả chi phí là ưu tiên và môi trường hoạt động ít gây hấn hơn.