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 un Kas notiek pie pH 9?
Atstāj ziņu
Nātrija metasilikāta (Na2SiO₃) šķīdumos 80 grādu temperatūrā silikāta joni polimerizējas uz titāna virsmām. Pie pH vērtībām virs 11 no silikāta veidojas nepārtraukta, ne-poraina, 0,5–2 µm bieza aizsargplēve. Ja pH ir 9, pārklājums ir porains, saplaisājis un neaizsargā-, un tas ļauj iekļūt hlorīdam vai citām agresīvām vielām un radīt bedrītes. Neatbilstība ir saistīta ar silikāta jonu polimerizācijas stāvokli. Pie augsta pH silikāts rodas kā monomēri SiO₄⁴⁻ joni, kas veido blīvu stiklveida slāni. Pie zema pH silikāts polimerizējas, veidojot koloidālas ķēdes, kas rada porainu sašķeltu struktūru.
pH{0}}atkarīgās silikāta plēves veidošanās mehānisms
The polymerization of silicate ions SiO4 4- + H2O HSiO4 3- + OH- At high pH (>11) līdzsvars pāriet uz monomēru joniem, kas nogulsnējas kā biezs amorfs silīcija dioksīda slānis. Pie pH 9-10 joni polimerizējas, veidojot ķēdēm līdzīgas struktūras, kas veido porainu tīklu. Filma izmanto arī nātrija jonus, lai izveidotu nātrija silikāta stiklu. Aizsardzības spēju nosaka plēves blīvums un mikroplaisu neesamība.
Kvantitatīvā plēves kvalitāte kā pH funkcija.
2. pakāpes titānam ar kontrolētu testēšanu 10% Na2SiO3 80 grādos 500 stundas ir konstatēts: Pie pH 8 plēves biezums ir 0,1-0,3 µm, plēves porainība ir ievērojama, korozijas ātrums ir 0,15-0,30 mm gadā un pastāv punktveida veidošanās. Pie pH 9 biezums ir 0,2–0,5 µm, porainība ir augsta, korozijas ātrums ir 0,08–0,20 mm gadā, un punktveida veidošanās ir neregulāra. Pie pH 10 biezums ir 0,5–1,0 µm, porainība mērena, korozijas ātrums 0,04–0,10 mm/gadā un nereti punktveida veidošanās. Pie pH 11 biezums ir 1,0–1,5 µm, porainība ir minimāla, korozijas ātrums ir 0,02–0,05 mm/gadā un nav punktveida veidošanās. Biezums ir 1,5-2,5 μm, porainība ir ļoti maza, korozijas ātrums ir 0,01-0,03 mm/gadā un punktveida veidošanās nenotiek pie pH 12. Pie pH 13, biezums ir 2,0-3,0 μm, porainība ir ļoti zema, korozijas ātrums ir 0,015 mm/gadā un 0,015 mm.
Temperatūras ietekme uz pH prasību
Aizsargplēves kritiskais pH līmenis ir atkarīgs no temperatūras. Minimālais pH ir 10,5 60 o C temperatūrā, bet ieteicamais pH ir 11,0. Pie 80 grādiem minimālais ir 11,0 un ieteicamais 11,5. Minimālais ir 11,5 pie 100 grādiem, un ieteicamais ir 12,0. Minimālais ir 12,0 un ieteicamais ir 12,5 pie 120 ° C. Augstākas temperatūras veicina silikātu polimerizāciju un tāpēc ir nepieciešams augstāks pH līmenis, lai silikāti saglabātu monomēru.
Nātrija metasilikāta pakalpojuma pH kontroles rokasgrāmata
Tālāk esošajā tabulā ir sniegta rokasgrāmata pH kontrolei, lai saglabātu silikāta aizsargplēvi 2. pakāpes titāna sildītājiem 10% nātrija metasilikātā 80 grādu temperatūrā.
pH of Operation Film Quality Corrosion Rate (mm/year)Pitting Risk Recommended Action >11 Aizsardzība<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 Neaizsargājošs 0,15–0,30 augstas pārprojektēšanas risinājums<8 Unstable >0,30 Smags Nav pieņemams
Inženierzinātne, kas pārsniedz pH kontroli
Nepieciešamo pH nosaka titāna pakāpe. 7. pakāpe (pallādija -stabilizēta) rada aizsargājošu silikāta pārklājumu pie pH 10,5 līdz 11,0, kas ir nedaudz zemāks par 2. kategoriju. 2. pakāpe ir tāda pati kā 12. pakāpe. Sienas biezums nodrošina aizsardzību pret koroziju, ja plēve nav absolūti aizsargājoša. Plēves veidošanos ietekmē silikātu saturs. 5% Na 2 SiO 3 nepieciešams pH 11,5. Pie 15% Na2SiO3 nepieciešamais pH ir 10,5. Hlorīdi (no piemaisījumiem) paaugstina pH prasību par 0,5 līdz 1,0 pH vienību. Šķīduma uzraudzībai jāizmanto pH metrs, kas kalibrēts augstam pH līmenim.
Specifikācijas izveide ar zināšanām
Pievienojiet nātrija hidroksīdu, lai uzturētu pH virs 11,0 titāna iegremdējamam sildītājam 10% nātrija metasilikātā 80 grādu temperatūrā. Uzstādiet pH regulatoru ar trauksmi 10,8 un bloķēšanu pie 10,5. Pievienojiet NaOH esošajām sistēmām ar pH zem 11, lai paaugstinātu pH līdz 11,5. Ja pH nevar paaugstināt, izmantojiet 7. pakāpes titānu vai pazeminiet temperatūru līdz 60 grādiem. Pārbaudiet, vai darbības laikā uz sildītāja virsmas nav iedobumu. Nekavējoties paaugstiniet pH, ja novērojat bedrīšu veidošanos. Inženieris uztur pH virs 11, lai izveidotu aizsargājošu, ne{14}}porainu silikāta pārklājumu uz titāna.
