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, Va PH 9 da nima bo'ladi?
Xabar QOLDIRISH
In sodium metasilicate (Na₂SiO₃) solutions at 80°C, silicate ions polymerize on titanium surfaces. At pH >11, silikat 0,5–2 mkm qalinlikdagi doimiy-g'ovak bo'lmagan, himoya plyonka hosil qiladi. pH 9 da plyonka g'ovakli, yorilib ketgan va himoya qilmaydi{6}}, bu xlorid yoki boshqa tajovuzkor turlarning kirib ketishiga va chuqurchalar paydo bo'lishiga imkon beradi. Farqi silikat ionlarining polimerlanish holatidan kelib chiqadi. Yuqori pH da silikat monomerik SiO₄⁴⁻ ionlari sifatida mavjud bo'lib, zich shishasimon plyonka hosil qiladi. Pastroq pHda silikat polimerizatsiyalangan kolloid zanjirlarga aylanadi, bu esa g'ovakli, yoriqli tuzilish hosil qiladi.
pH-bog'liq silikat plyonka hosil bo'lish mexanizmi
The polymerization of silicate ions follows: SiO₄⁴⁻ + H₂O → HSiO₄³⁻ + OH⁻. At high pH (>11), muvozanat monomer ionlarini qo'llab-quvvatlaydi, ular zich amorf silika plyonkasi sifatida cho'kadi. PH 9–10 da ionlar polimerizatsiyalanib, zanjirga o'xshash tuzilmalarga-g'ovak tarmoq hosil qiladi. Film shuningdek, natriy ionlarini o'z ichiga oladi va natriy silikat oynasini hosil qiladi. Himoya sifati plyonkaning zichligi va mikro-yoriqlar yo'qligi bilan belgilanadi.
Filmning miqdoriy sifati pH funktsiyasi sifatida
10% Na₂SiO₃ tarkibida 80 daraja haroratda 500 soat davomida nazorat qilinadigan sinov 2-darajali titan uchun quyidagilarni aniqladi. PH 8 da plyonka qalinligi 0,1-0,3 mkm, plyonkaning g'ovakligi yuqori, korroziya tezligi yiliga 0,15-0,30 mm, chuqurchalar mavjud. pH 9 da qalinligi 0,2–0,5 mkm, g‘ovakligi yuqori, korroziya tezligi yiliga 0,08–0,20 mm, chuqurchalar vaqti-vaqti bilan bo‘ladi. PH 10 da qalinligi 0,5-1,0 mkm, g'ovakligi o'rtacha, korroziya tezligi yiliga 0,04-0,10 mm, chuqurchalar kam uchraydi. PH 11 da qalinligi 1,0-1,5 mkm, g'ovakligi past, korroziya tezligi yiliga 0,02-0,05 mm, chuqurchalar paydo bo'lmaydi. PH 12 da qalinligi 1,5-2,5 mkm, g'ovakligi juda past, korroziya tezligi yiliga 0,01-0,03 mm, chuqurchalar paydo bo'lmaydi. PH 13 da qalinligi 2,0-3,0 mkm, g'ovakligi juda past, korroziya tezligi yiliga 0,005-0,015 mm ni tashkil qiladi va chuqurchalar paydo bo'lmaydi.
Haroratning pH talabiga ta'siri
Himoya plyonkasi uchun zarur bo'lgan minimal pH harorat bilan ortadi. 60 darajada, minimal pH 10,5, tavsiya etilgan pH esa 11,0. 80 daraja, minimal 11,0 va tavsiya etilgan 11,5. 100 darajada, minimal 11,5 va tavsiya etilgan 12,0. 120 daraja, minimal 12,0 va tavsiya etilgan 12,5. Yuqori haroratlar silikat polimerizatsiyasini kuchaytiradi, monomerik holatni saqlab qolish uchun yuqori pH talab qiladi.
Natriy metasilikat xizmati uchun pH nazorati bo'yicha qo'llanma
Quyidagi jadvalda 2-darajali titaniumli isitgichlarda 10% natriy metasilikatida 80 daraja haroratda himoya silikat plyonkasini saqlash uchun pH nazorati bo'yicha tavsiyalar keltirilgan.
| Ishlaydigan pH | Film sifati | Korroziya darajasi (mm/yil) | Pitting xavfi | Tavsiya etilgan harakat |
|---|---|---|---|---|
| >11 | Himoya | <0.05 | Yo'q | Yo'q |
| 10–11 | Marginal | 0.05–0.10 | Past | NaOH bilan pH ni oshiring |
| 9–10 | Kambag'al, g'ovakli | 0.10–0.20 | O'rtacha | Add NaOH to raise to >11 |
| 8–9 | Himoyasiz- | 0.15–0.30 | Yuqori | Qayta loyihalash yechimi |
| <8 | Beqaror | >0.30 | Og'ir | Qabul qilinmaydi |
PH nazoratidan tashqari muhandislik
Titan darajasi kerakli pHga ta'sir qiladi. 7-sinf (barqarorlangan palladiy{2}}pH 10,5–11,0 da himoya silikat plyonka hosil qiladi, bu 2-darajadan bir oz pastroq. 12-sinf 2-darajaga o'xshash harakatni taklif qiladi. Agar plyonka to'liq himoyalanmagan bo'lsa, devor qalinligi korroziyadan himoya qiladi. Silikat konsentratsiyasi kino shakllanishiga ta'sir qiladi; 5% Na₂SiO₃ da, talab qilinadigan pH 11,5. 15% Na₂SiO₃ da kerakli pH 10,5 ni tashkil qiladi. Xloridlarning mavjudligi (nopoklardan) kerakli pH ni 0,5-1,0 birlikka oshiradi. Eritma yuqori pH eritmalari uchun sozlangan pH o'lchagich yordamida kuzatilishi kerak.
Axborotlashtirilgan spetsifikatsiyani yaratish
80 gradusda 10% natriy metasilikatidagi titaniumli immersion isitgich uchun natriy gidroksid qo'shish orqali pH ni 11,0 dan yuqori ushlab turing. Signal 10,8 ga o'rnatilgan va blokirovkasi 10,5 bo'lgan pH tekshirgichni o'rnating. PH 11 dan past bo'lgan mavjud tizimlar uchun pH ni 11,5 ga oshirish uchun NaOH qo'shing. Agar pH ko'tarilmasa, 7-darajali titandan foydalaning yoki haroratni 60 darajaga kamaytiring. Ish paytida, isitgichning sirtini chuqurchaga tekshiring; agar chuqurlik kuzatilsa, darhol pH ni oshiring. PH ni 11 dan yuqori nazorat qilish orqali muhandis titanda himoya-g'ovak bo'lmagan silikat plyonka hosil bo'lishini ta'minlaydi.
