ในโซเดียมไฮดรอกไซด์ 25% ที่ 90 องศา ซิลิกา (SiO₂) ทำปฏิกิริยากับไทเทเนียมเพื่อสร้างโซเดียมไททาเนต (Na₂TiO₃) และเกล็ดโซเดียมซิลิเกต เครื่องชั่งเหล่านี้มีค่าการนำความร้อนต่ำมากที่ 0.5–1.5 W/m·K เทียบกับ 21.9 W/m·K สำหรับไทเทเนียม ความเข้มข้นของซิลิกาสูงสุดที่อนุญาตเพื่อป้องกันการก่อตัวของตะกรันคือ 50 ppm สูงกว่า 50 ppm ความหนาของสเกลเกิน 0.1 มม. ภายใน 500 ชั่วโมง ทำให้สูญเสียการถ่ายเทความร้อนอย่างมีนัยสำคัญ สเกลเกิดขึ้นจากปฏิกิริยา: TiO₂ + 2NaOH + SiO₂ → Na₂TiO₃ + Na₂SiO₃ + H₂O

กลไกการเกิดตะกรันโซเดียมไททาเนต

ที่ 90 องศาในสารละลายที่มีฤทธิ์กัดกร่อน ไทเทเนียมจะเกิดชั้น TiO₂ แฝงบางๆ ซิลิกาละลายเป็นซิลิเกตไอออน (SiO₃²⁻) ซิลิเกตและไททาเนตทำปฏิกิริยาจนเกิดเป็นโซเดียมไททาเนตผสม-เกล็ดซิลิเกต สเกลเพิ่มขึ้นโดยการแพร่กระจายของ Ti⁴⁺ และ Si⁴⁺ ผ่านสเกลที่มีอยู่ เมื่อขึ้นรูปแล้ว เกล็ดจะแข็ง ยึดเกาะได้ และเป็นฉนวน ไม่สามารถกำจัดตะกรันได้ด้วยการทำความสะอาดด้วยกรดโดยไม่กระทบกับโลหะฐานไทเทเนียม

การก่อตัวของสเกลเชิงปริมาณตามฟังก์ชันของความเข้มข้นของซิลิกา

การทดสอบที่มีการควบคุมใน NaOH 25% ที่ 90 องศา นานกว่า 500 ชั่วโมงได้กำหนดสิ่งต่อไปนี้สำหรับไทเทเนียมเกรด 2 ที่ซิลิกา 0 ppm ความหนาของสเกลคือ 0 µm องค์ประกอบของสเกลไม่มีเลย และการลดการถ่ายเทความร้อนคือ 0% ที่ซิลิกา 10 ppm ความหนาของสเกลคือ 5–15 µm มีองค์ประกอบคือโซเดียมซิลิเกต และอัตราการลดการถ่ายเทความร้อนคือ 2–5% ที่ 25 ppm ความหนาคือ 15–40 µm มีองค์ประกอบเป็นซิลิเกต/ไททาเนตผสมกัน และการลดลงคือ 5–15% ที่ 50 ppm ซึ่งเป็นเกณฑ์วิกฤต ความหนาอยู่ที่ 40–80 µm มีองค์ประกอบเป็นโซเดียมไททาเนตเป็นหลัก และการลดลงอยู่ที่ 15–30% ที่ 100 ppm ความหนาคือ 80–150 µm องค์ประกอบคือไททาเนตแบบหนา และการลดลงคือ 30–50% ที่ 250 ppm ความหนาคือ 150–300 µm ส่วนประกอบมีสเกลหนัก และการลดลงคือ 50–70%

อิทธิพลของอุณหภูมิและความเข้มข้นของ NaOH ต่อความทนทานต่อซิลิกา

ความเข้มข้นของซิลิกาสูงสุดที่อนุญาตจะลดลงตามอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นและความเข้มข้นของ NaOH ที่ 70 องศา และ NaOH 25% ซึ่งเป็นซิลิกาที่อนุญาตสำหรับ<0.1 mm scale is 100 ppm, and the recommended maximum is 75 ppm. At 80°C, the allowable is 75 ppm, and the recommended is 50 ppm. At 90°C, the allowable is 50 ppm, and the recommended is 30 ppm. At 100°C, the allowable is 30 ppm, and the recommended is 20 ppm. At 110°C, the allowable is 20 ppm, and the recommended is 10 ppm. At 50% NaOH and 90°C, the allowable silica is 25 ppm.

คู่มือการควบคุมซิลิกาและการป้องกันตะกรัน

ตารางต่อไปนี้ให้คำแนะนำเกี่ยวกับความเข้มข้นของซิลิกาสูงสุดที่อนุญาตและการดำเนินการสำหรับเครื่องทำความร้อนไทเทเนียมเกรด 2 ใน NaOH 25% ที่ 90 องศา

วิศวกรรมที่เหนือกว่าการควบคุมความเข้มข้นของซิลิกา

เกรดไทเทเนียมไม่ได้ป้องกันการเกิดตะกรัน แต่เกรด 7 มีความต้านทานการกัดกร่อนของตะกรันได้ดีกว่า- ความหนาของผนังให้ค่าเผื่อการถ่ายเทความร้อน ผนังที่หนากว่าจะมีเส้นฐานที่สูงกว่า ΔT ดังนั้นเปอร์เซ็นต์ที่ลดลงสำหรับความหนาของสเกลที่กำหนดจึงต่ำกว่าเล็กน้อย ผิวท่อจะส่งผลต่อการยึดเกาะของตะกรัน พื้นผิวขัดเงาด้วยไฟฟ้า (Ra ต่ำกว่า 0.3 µm) ช่วยให้กำจัดตะกรันได้ง่ายขึ้น ควรใช้น้ำปราศจากไอออนสำหรับเติมสารกัดกร่อน-เพื่อหลีกเลี่ยงการปนเปื้อนของซิลิกา น้ำยาปรับการแลกเปลี่ยนแคตไอออนจะขจัดซิลิกา สารละลายโซดาไฟควรกรองผ่านตัวกรองขนาด 1 µm เพื่อกำจัดอนุภาคซิลิกาที่แขวนลอย

จัดทำข้อกำหนดเฉพาะ

สำหรับเครื่องทำความร้อนไทเทเนียมเกรด 2 ใน NaOH 25% ที่ 90 องศา ให้รักษาความเข้มข้นของซิลิกาให้ต่ำกว่า 20 ppm เพื่อให้มีความปลอดภัยต่ำกว่าเกณฑ์มาตราส่วน 50 ppm ใช้น้ำปราศจากไอออนในการแต่งหน้า-และตรวจสอบซิลิกาทุกสัปดาห์โดยการวิเคราะห์สี หากซิลิกาเกิน 30 ppm ให้เจือจางสารละลายกัดกร่อนด้วยน้ำปราศจากไอออนหรือเปลี่ยนใหม่ทั้งหมด สำหรับเครื่องทำความร้อนที่มีอยู่ซึ่งมีตะกรันซิลิกา ให้ขจัดตะกรันโดยอัตโนมัติด้วยแปรงไนลอน ห้ามใช้ HF หรือ HCl ในการทำความสะอาด ด้วยการควบคุมความเข้มข้นของซิลิกาให้ต่ำกว่า 30 ppm วิศวกรจะป้องกันการเกิดตะกรันโซเดียมไททาเนตที่เป็นฉนวนในการให้บริการที่มีฤทธิ์กัดกร่อนร้อน