In sodium metasilicate (Na₂SiO₃) solutions at 80°C, silicate ions polymerize on titanium surfaces. At pH >11 tvoří silikát souvislý, neporézní, ochranný film o tloušťce 0,5–2 µm. Při pH 9 je film porézní, popraskaný a ne-ochranný, což umožňuje chloridům nebo jiným agresivním látkám proniknout a způsobit důlky. Rozdíl vyplývá ze stavu polymerace silikátových iontů. Při vysokém pH existuje silikát jako monomerní Si0444 ionty, které tvoří hustý, sklovitý film. Při nižším pH křemičitan polymeruje do koloidních řetězců, které vytvářejí porézní, popraskanou strukturu.

Mechanismus tvorby pH-závislého silikátového filmu

The polymerization of silicate ions follows: SiO₄⁴⁻ + H₂O → HSiO₄³⁻ + OH⁻. At high pH (>11), rovnováha upřednostňuje monomerní ionty, které se ukládají jako hustý amorfní film oxidu křemičitého. Při pH 9–10 ionty polymerují do řetězcových -struktur, které vytvářejí porézní síť. Film také obsahuje sodné ionty, které tvoří sodné křemičitanové sklo. Kvalitu ochrany určuje hustota filmu a nepřítomnost mikro-trhlin.

Kvantitativní kvalita filmu jako funkce pH

Kontrolované testování v 10% Na2SiO3 při 80 stupních po dobu 500 hodin stanovilo pro titan 2. stupně následující. Při pH 8 je tloušťka filmu 0,1–0,3 µm, pórovitost filmu je vysoká, rychlost koroze je 0,15–0,30 mm za rok a je přítomen důlek. Při pH 9 je tloušťka 0,2–0,5 µm, pórovitost je vysoká, rychlost koroze je 0,08–0,20 mm za rok a občas se objevuje důlková koroze. Při pH 10 je tloušťka 0,5–1,0 µm, pórovitost je střední, rychlost koroze je 0,04–0,10 mm za rok a důlková koroze je vzácná. Při pH 11 je tloušťka 1,0–1,5 µm, pórovitost je nízká, rychlost koroze je 0,02–0,05 mm za rok a nedochází k důlkové korozi. Při pH 12 je tloušťka 1,5–2,5 µm, pórovitost je velmi nízká, rychlost koroze je 0,01–0,03 mm za rok a nedochází k důlkové korozi. Při pH 13 je tloušťka 2,0–3,0 µm, pórovitost je velmi nízká, rychlost koroze je 0,005–0,015 mm za rok a nedochází k důlkové korozi.

Vliv teploty na požadavky na pH

Minimální pH potřebné pro ochranný film se zvyšuje s teplotou. Při 60 stupních je minimální pH 10,5 a doporučené pH je 11,0. Při 80 stupních je minimum 11,0 a doporučené je 11,5. Při 100 stupních je minimum 11,5 a doporučeno 12,0. Při 120 stupních je minimum 12,0 a doporučeno 12,5. Vyšší teploty podporují polymeraci silikátu, což vyžaduje vyšší pH pro udržení monomerního stavu.

Průvodce kontrolou pH pro službu metasilikátu sodného

Následující tabulka poskytuje doporučení pro kontrolu pH pro udržení ochranného silikátového filmu na titanových topných tělesech Grade 2 v 10% metakřemičitanu sodném při 80 stupních.

Engineering Beyond pH Control

Stupeň titanu ovlivňuje požadované pH. Stupeň 7 (palladium{2}}stabilizovaný) vytváří ochranný silikátový film při pH 10,5–11,0, o něco nižší než stupeň 2. Stupeň 12 nabízí podobné chování jako stupeň 2. Tloušťka stěny poskytuje přídavek na korozi, pokud film není plně ochranný. Koncentrace silikátu ovlivňuje tvorbu filmu; při 5% Na2Si03 je požadované pH 11,5. Při 15% Na2Si03 je požadované pH 10,5. Přítomnost chloridů (z nečistot) zvyšuje požadované pH o 0,5–1,0 jednotek. Roztok by měl být monitorován pomocí pH metru kalibrovaného pro roztoky s vysokým-pH.

Vytvoření informované specifikace

U titanového ponorného ohřívače v 10% metakřemičitanu sodném při 80 stupních udržujte pH nad 11,0 přidáním hydroxidu sodného. Nainstalujte pH regulátor s alarmem nastaveným na 10,8 a blokováním na 10,5. U stávajících systémů s pH pod 11 přidejte NaOH ke zvýšení pH na 11,5. Pokud nelze pH zvýšit, použijte titan třídy 7 nebo snižte teplotu na 60 stupňů. Během provozu kontrolujte povrch ohřívače, zda nevykazuje důlky; pokud zpozorujete důlkovou korozi, okamžitě zvyšte pH. Kontrolou pH nad 11 technik zajišťuje tvorbu ochranného, ​​-porézního silikátového filmu na titanu.