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, и Шта се дешава при пХ 9?
Остави поруку
У растворима натријум метасиликата (На₂СиО₃) на 80 степени, силикатни јони полимеризују на површини титанијума. При пХ вредностима изнад 11, од силиката се формира непрекидан, непорозан, заштитни филм дебљине 0,5–2 µм. На пХ 9, премаз је порозан, поломљен и није{8}}заштићен и дозвољава продирање хлорида или других агресивних врста и рупе. Неслагање је због стања полимеризације силикатних јона. При високом пХ, силикат се јавља као мономерни СиО₄⁴⁻ јони, који стварају густ стакласти слој. При ниском пХ, силикат се полимеризује дајући колоидне ланце који дају порозну структуру фрактура.
Механизам формирања силикатног филма у зависности од пХ-
The polymerization of silicate ions SiO4 4- + H2O HSiO4 3- + OH- At high pH (>11) равнотежа се помера ка мономерним јонима који се таложе као дебели слој аморфног силицијум диоксида. При пХ 9-10 јони полимеризирају у структуре сличне ланцима које стварају порозну мрежу. Филм такође користи натријумове јоне за стварање натријум силикатног стакла. Способност заштите је дефинисана густином филма и одсуством микропукотина.
Квантитативни квалитет филма као функција пХ вредности.
Контролисаним испитивањем у 10% На2СиО3 на 80 степени у трајању од 500 сати утврђено је следеће за титанијум степена 2: При пХ 8 дебљина филма је 0,1-0,3 µм, порозност филма је значајна, стопа корозије је 0,15-0,30 мм годишње и постоји питтинг годишње. При пХ 9, дебљина је 0,2–0,5 µм, порозност је висока, стопа корозије је 0,08–0,20 мм годишње, а рупе су повремено. При пХ 10, дебљина је 0,5–1,0 µм, порозност је умерена, брзина корозије 0,04–0,10 мм/годишње и ретко се питтинг. При пХ 11, дебљина је 1,0–1,5 µм, порозност је минимална, брзина корозије је 0,02–0,05 мм/годишње, а питтинг је одсутан. Дебљина је 1,5-2,5 μм, порозност је веома мала, стопа корозије је 0,01-0,03 мм/годишње и не долази до питинга при пХ 12. При пХ 13, дебљина је 2,0-3,0 μм, порозност је веома мала, стопа корозије је 0,015 мм/год.
Утицај температуре на пХ захтев
Критични пХ за заштитни филм зависи од температуре. Минимални пХ је 10,5 на 60 о Ц док је предложени пХ 11,0. На 80 степени, минимум је 11,0, а препоручени 11,5. Минимум је 11,5 на 100 степени, а предложен је 12,0. Минимална вредност је 12,0, а препоручена је 12,5 на 120°Ц. Више температуре погодују полимеризацији силиката и тако захтевају већи пХ за одржавање силиката у мономерном облику.
Водич за контролу пХ вредности сервиса натријум метасиликата
Табела испод је водич за контролу пХ вредности за одржавање заштитног силикатног филма на титанијумским грејачима степена 2 у 10% натријум метасиликата на 80 степени.
pH of Operation Film Quality Corrosion Rate (mm/year)Pitting Risk Recommended Action >11 Заштитни<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 Без-без заштите 0,15–0,30 Високо редизајн решење<8 Unstable >0,30 Озбиљно Није прихватљиво
Инжењеринг преко пХ контроле
Захтевани пХ је диктиран квалитетом титанијума. Степен 7 (стабилизован са паладијумом-) ствара заштитни силикатни премаз на пХ 10,5 до 11,0, нешто нижи од степена 2. Степен 2 је исти као и степен 12. Дебљина зида даје могућност корозије ако филм није апсолутно заштитни. На формирање филма утиче садржај силиката. 5% На 2 СиО 3 захтева пХ од 11,5. При 15% На2СиО3 потребан пХ је 10,5. Хлориди (из нечистоћа) подижу пХ захтев за 0,5 до 1,0 пХ јединице. За праћење раствора треба користити пХ метар калибрисан за висок пХ.
Прављење спецификације са знањем
Додајте натријум хидроксид да одржите пХ изнад 11,0 за грејач за урањање титанијума у 10% натријум метасиликата на 80 степени. Инсталирајте пХ контролер са алармом на 10,8 и блокадом на 10,5. Додајте НаОХ у постојеће системе са пХ испод 11 да бисте подигли пХ на 11,5. Ако се пХ не може повећати, користите титанијум степена 7 или смањите температуру на 60 степени. Проверите да ли на површини грејача током рада нема удубљења. Одмах подигните пХ ако се види удубљење. Инжењер одржава пХ изнад 11 да би развио заштитни, непорозни силикатни премаз на титанијуму.
