When a Titanium Immersion Heater Is Installed in a 10% Sodium Metasilicate Solution at 80°C, Why Does the Silicate Ion Form a Protective, Non-Porous Film Only at pH >11 a Co se stane při pH 9?
Zanechat vzkaz
V roztocích metakřemičitanu sodného (Na2SiO3) při 80 stupních polymerují silikátové ionty na povrchu titanu. Při hodnotách pH nad 11 se ze silikátu vytvoří souvislý, neporézní, ochranný film o tloušťce 0,5–2 µm. Při pH 9 je povlak porézní, prasklý a nechrání -ochranný a umožňuje pronikání chloridů nebo jiných agresivních látek a důlků. Tento nesoulad je způsoben stavem polymerace silikátových iontů. Při vysokém pH se křemičitan vyskytuje jako monomerní SiO₄4⁻ ionty, které vytvářejí hustou sklovitou vrstvu. Při nízkém pH křemičitan polymeruje za vzniku koloidních řetězců, které poskytují porézní frakturu.
Mechanismus tvorby pH-závislého silikátového filmu
The polymerization of silicate ions SiO4 4- + H2O HSiO4 3- + OH- At high pH (>11) rovnováha se posouvá k monomerním iontům, které se ukládají jako silná vrstva amorfního oxidu křemičitého. Při pH 9-10 ionty polymerují do řetězcových struktur, které vytvářejí porézní síť. Film také používá ionty sodíku k vytvoření sodnokřemičitého skla. Schopnost ochrany je definována hustotou filmu a nepřítomností mikrotrhlin.
Kvantitativní kvalita filmu jako funkce pH.
Pro titan Grade 2 bylo řízeným testováním v 10% Na2SiO3 při 80 stupních po dobu 500 hodin stanoveno: Při pH 8 je tloušťka filmu 0,1-0,3 µm, pórovitost filmu je značná, rychlost koroze je 0,15-0,30 mm za rok a existuje důlková koroze. 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 střední, rychlost koroze 0,04–0,10 mm/rok a důlková koroze zřídka. Při pH 11 je tloušťka 1,0–1,5 µm, pórovitost minimální, rychlost koroze 0,02–0,05 mm/rok a chybí důlková koroze. Tloušťka je 1,5-2,5 μm, pórovitost je velmi nízká, rychlost koroze je 0,01-0,03 mm/rok a nedochází k důlkové korozi při pH 12. Při pH 13 je tloušťka 2,0-3,0 μm, pórovitost je velmi nízká, rychlost koroze je 0,005-0,015 mm za rok, bez důlků.
Vliv teploty na požadavky na pH
Kritické pH pro ochranný film je závislé na teplotě. Minimální pH je 10,5 při 60 °C, zatímco doporučené pH je 11,0. Při 80 stupních je minimum 11,0 a doporučeno 11,5. Minimum je 11,5 při 100 stupních a doporučená hodnota je 12,0. Minimální hodnota je 12,0 a doporučená je 12,5 při 120 °C. Vyšší teploty podporují polymeraci silikátu, a proto vyžadují vyšší pH pro udržení silikátů v monomerní formě.
Sodium Metasilicate Service Průvodce kontrolou pH
Níže uvedená tabulka je vodítkem pro regulaci pH pro udržení ochranného silikátového filmu na titanových ohřívačích stupně 2 v 10% metakřemičitanu sodném při 80 stupních.
pH of Operation Film Quality Corrosion Rate (mm/year)Pitting Risk Recommended Action >11 Ochranné<0.05 None None 10–11 Marginal 0.05–0.10 Low Increase pH with NaOH 9–10 Poor, porous 0.10–0.20 Moderate Add NaOH to increase to >11 8–9 Ne-ochranné řešení 0,15–0,30 High Redesign<8 Unstable >0,30 Vážné Nepřijatelné
Inženýrská kontrola pH
Požadované pH je dáno jakostí titanu. Stupeň 7 (palladium{2}}stabilizovaný) vytváří ochranný silikátový povlak při pH 10,5 až 11,0, o něco nižší než stupeň 2. Stupeň 2 je stejný jako stupeň 12. Tloušťka stěny nabízí přídavek proti korozi, pokud film není absolutně ochranný. Tvorba filmu je ovlivněna obsahem silikátu . 5 % Na 2 SiO 3 vyžaduje pH 11,5. Při 15% Na2Si03 je požadované pH 10,5. Chloridy (z nečistot) zvyšují požadavek na pH o 0,5 až 1,0 jednotky pH. Ke sledování roztoku by měl být použit pH metr kalibrovaný pro vysoké pH.
Vytvoření specifikace se znalostmi
Přidejte hydroxid sodný pro udržení pH nad 11,0 pro titanový ponorný ohřívač v 10% metakřemičitanu sodném při 80 stupních. Nainstalujte regulátor pH s alarmem na 10,8 a blokováním na 10,5. Přidejte NaOH do stávajících systémů s pH pod 11 pro zvýšení pH na 11,5. Pokud nelze pH zvýšit, použijte titan třídy 7 nebo snižte teplotu na 60 stupňů. Během provozu zkontrolujte, zda na povrchu ohřívače nejsou důlky. Pokud je vidět důlek, okamžitě zvyšte pH. Technik udržuje pH nad 11, aby vytvořil ochranný, -porézní silikátový povlak na titanu.
