In sodium metasilicate (Na₂SiO₃) solutions at 80°C, silicate ions polymerize on titanium surfaces. At pH >11, silikat formira kontinuirani, neporozni, zaštitni film debljine 0,5-2 µm. Na pH 9, film je porozan, napukao i nije -zaštitni, dozvoljavajući hloridima ili drugim agresivnim vrstama da prodru i izazovu rupice. Razlika proizlazi iz stanja polimerizacije silikatnih jona. Pri visokom pH, silikat postoji kao monomerni SiO₄⁴⁻ joni koji formiraju gust, staklasti film. Pri nižem pH, silikat se polimerizira u koloidne lance koji stvaraju poroznu, ispucalu strukturu.

Mehanizam formiranja silikatnog filma zavisnog od pH-

The polymerization of silicate ions follows: SiO₄⁴⁻ + H₂O → HSiO₄³⁻ + OH⁻. At high pH (>11), ravnoteža favorizuje monomerne jone, koji se talože kao gusti amorfni film silicijum dioksida. Na pH 9-10, joni se polimeriziraju u strukture poput lanaca- koje stvaraju poroznu mrežu. Film takođe uključuje ione natrijuma, formirajući natrijum silikatno staklo. Kvalitet zaštite je određen gustinom filma i odsustvom mikro{7}}pukotina.

Kvantitativni kvalitet filma kao funkcija pH

Kontrolisanim ispitivanjem u 10% Na₂SiO₃ na 80 stepeni tokom 500 sati utvrđeno je sledeće za titanijum stepena 2. Pri pH 8, debljina filma je 0,1–0,3 µm, poroznost filma je visoka, stopa korozije je 0,15–0,30 mm godišnje, a prisutni su i pitting. Pri pH 9, debljina je 0,2–0,5 µm, poroznost je visoka, stopa korozije je 0,08–0,20 mm godišnje, a pitting je povremeno. Pri pH 10, debljina je 0,5–1,0 µm, poroznost je umjerena, stopa korozije je 0,04–0,10 mm godišnje, a pitting je rijedak. Pri pH 11, debljina je 1,0-1,5 µm, poroznost je niska, stopa korozije je 0,02-0,05 mm godišnje, i ne dolazi do pojave rupica. Pri pH 12, debljina je 1,5–2,5 µm, poroznost je vrlo niska, stopa korozije je 0,01–0,03 mm godišnje i ne dolazi do rupica. Pri pH 13, debljina je 2,0–3,0 µm, poroznost je vrlo niska, stopa korozije je 0,005–0,015 mm godišnje i ne dolazi do rupica.

Utjecaj temperature na pH zahtjev

Minimalni pH potreban za zaštitni film raste s temperaturom. Na 60 stepeni, minimalni pH je 10,5, a preporučeni pH je 11,0. Na 80 stepeni minimalno je 11,0, a preporučeno 11,5. Na 100 stepeni minimalno je 11,5, a preporučeno 12,0. Na 120 stepeni minimalno je 12,0, a preporučeno 12,5. Više temperature potiču polimerizaciju silikata, zahtijevajući viši pH za održavanje monomernog stanja.

Vodič za kontrolu pH za servis natrijum metasilikata

Sljedeća tabela daje preporuke za kontrolu pH za održavanje zaštitnog silikatnog filma na titanijumskim grijačima stepena 2 u 10% natrijum metasilikata na 80 stepeni.

Inženjering izvan kontrole pH

Kvalitet titanijuma utiče na potreban pH. Stepen 7 (stabiliziran sa paladijumom-) formira zaštitni silikatni film na pH 10,5–11,0, nešto niži od Grade 2. Stepen 12 nudi slično ponašanje kao Grade 2. Debljina stijenke daje mogućnost korozije ako film nije u potpunosti zaštitni. Koncentracija silikata utječe na stvaranje filma; na 5% Na₂SiO₃, potreban pH je 11,5. Na 15% Na₂SiO₃, potreban pH je 10,5. Prisustvo hlorida (iz nečistoća) povećava potrebnu pH vrednost za 0,5-1,0 jedinica. Otopinu treba pratiti pH metrom kalibriranim za visoke-pH otopine.

Izrada informirane specifikacije

Za grijač za uranjanje titanijuma u 10% natrijum metasilikata na 80 stepeni, održavajte pH iznad 11,0 dodavanjem natrijum hidroksida. Instalirajte pH kontroler sa alarmom postavljenim na 10,8 i blokadom na 10,5. Za postojeće sisteme sa pH ispod 11, dodajte NaOH da podignete pH na 11,5. Ako se pH ne može povisiti, koristite titanijum stepena 7 ili smanjite temperaturu na 60 stepeni. Tokom rada, provjerite ima li na površini grijača udubljenja; ako se uoči udubljenje, odmah povećajte pH. Kontrolom pH iznad 11, inženjer osigurava stvaranje zaštitnog, neporoznog silikatnog filma na titaniju.