In sodium metasilicate (Na₂SiO₃) solutions at 80°C, silicate ions polymerize on titanium surfaces. At pH >11, moodustab silikaat pideva, mitte-poorse kaitsekile paksusega 0,5–2 µm. pH 9 juures on kile poorne, mõranenud ja mitte-kaitsev, võimaldades kloriidil või muudel agressiivsetel ainetel tungida ja tekitada auke. Erinevus tuleneb silikaatioonide polümerisatsiooni olekust. Kõrge pH juures eksisteerib silikaat monomeersete SiO4⁻ ioonidena, mis moodustavad tiheda klaasja kile. Madalama pH juures polümeriseerub silikaat kolloidseteks ahelateks, mis tekitavad poorse, pragunenud struktuuri.

pH{0}}sõltuva silikaatkile moodustumise mehhanism

The polymerization of silicate ions follows: SiO₄⁴⁻ + H₂O → HSiO₄³⁻ + OH⁻. At high pH (>11), tasakaal soodustab monomeerseid ioone, mis ladestuvad tiheda amorfse ränidioksiidi kilena. pH 9–10 juures polümeriseerivad ioonid ahelataolisteks struktuurideks, mis loovad poorse võrgu. Kile sisaldab ka naatriumioone, moodustades naatriumsilikaatklaasi. Kaitsekvaliteedi määrab kile tihedus ja mikro{7}}pragude puudumine.

Kvantitatiivne kile kvaliteet kui pH funktsioon

Kontrollitud testimine 10% Na2SiO3-s 80 kraadi juures 500 tunni jooksul on 2. klassi titaani puhul tuvastanud järgmise. pH 8 juures on kile paksus 0,1–0,3 µm, kile poorsus on kõrge, korrosioonikiirus on 0,15–0,30 mm aastas ja esineb täkkeid. pH 9 juures on paksus 0,2–0,5 µm, poorsus suur, korrosioonikiirus 0,08–0,20 mm aastas ja kohati esineb täppide tekkimist. PH 10 juures on paksus 0,5–1,0 µm, poorsus mõõdukas, korrosioonikiirus 0,04–0,10 mm aastas ja täppide tekkimine on haruldane. PH 11 juures on paksus 1,0–1,5 µm, poorsus madal, korrosioonikiirus 0,02–0,05 mm aastas ja täppide moodustumist ei esine. PH 12 juures on paksus 1,5–2,5 µm, poorsus väga madal, korrosioonikiirus 0,01–0,03 mm aastas ja täppide moodustumist ei esine. PH 13 juures on paksus 2,0–3,0 µm, poorsus väga madal, korrosioonikiirus 0,005–0,015 mm aastas ja täppide moodustumist ei esine.

Temperatuuri mõju pH nõudele

Kaitsekile jaoks vajalik minimaalne pH tõuseb temperatuuri tõustes. 60 kraadi juures on minimaalne pH 10,5 ja soovitatav pH on 11,0. 80 kraadi juures on minimaalne väärtus 11,0 ja soovitatav on 11,5. 100 kraadi juures on minimaalne väärtus 11,5 ja soovitatav on 12,0. 120 kraadi juures on minimaalne väärtus 12,0 ja soovitatav 12,5. Kõrgemad temperatuurid soodustavad silikaadi polümerisatsiooni, mis nõuab monomeerse oleku säilitamiseks kõrgemat pH-d.

Naatriummetasilikaadi teenuse pH-kontrolli juhend

Järgmises tabelis on soovitused pH reguleerimiseks, et säilitada silikaatkaitsekiht 2. klassi titaankuumutitel 10% naatriummetasilikaadis temperatuuril 80 kraadi.

Tehnoloogia väljaspool pH-kontrolli

Titaani klass mõjutab vajalikku pH-d. Klass 7 (pallaadium-stabiliseeritud) moodustab kaitsva silikaatkile pH 10,5–11,0 juures, mis on veidi madalam kui klass 2. Klass 12 toimib sarnaselt 2. klassiga. Seina paksus tagab korrosioonikaitse, kui kile ei ole täielikult kaitsev. Silikaadi kontsentratsioon mõjutab kile moodustumist; 5% Na2SiO3 juures on nõutav pH 11,5. 15% Na2SiO3 juures on nõutav pH 10,5. Kloriidide olemasolu (lisanditest) tõstab vajalikku pH-d 0,5–1,0 ühiku võrra. Lahust tuleb jälgida pH-meetriga, mis on kalibreeritud kõrgete pH-{16}}lahuste jaoks.

Teadliku spetsifikatsiooni koostamine

Titaanist sukelsoojendi puhul 10% naatriummetasilikaadis 80 kraadi juures hoidke pH üle 11,0, lisades naatriumhüdroksiidi. Paigaldage pH-kontroller, mille alarm on seatud väärtusele 10,8 ja blokeering väärtusele 10,5. Olemasolevate süsteemide puhul, mille pH on alla 11, lisage NaOH, et tõsta pH 11,5-ni. Kui pH-d ei saa tõsta, kasutage 7. klassi titaani või vähendage temperatuuri 60 kraadini. Töötamise ajal kontrollige küttekeha pinda aukude suhtes; kui täheldatakse aukude tekkimist, suurendage kohe pH-d. Reguleerides pH üle 11, tagab insener titaanile kaitsva, mittepoorse silikaatkile moodustumise{13}}.