Natrijev acetat (CH₃COONa) pri 50-odstotni koncentraciji in 90 stopinjah se uporablja pri barvanju tekstila in kot pufrsko sredstvo. Raztopina je alkalna (pH 8–9). Nečistoča ocetne kisline zaradi hidrolize ali kontaminacije zniža pH. Ko pH pade pod 5, postane titanov pasivni film nestabilen in katodna reakcija preide iz redukcije kisika v sproščanje vodika. Atomski vodik lahko difundira v mrežo titana in tvori molekularni vodik v notranjih prazninah, kar povzroči nastanek mehurjev na površini. Največja dovoljena nečistoča ocetne kisline za preprečevanje vodikovih mehurčkov je 500 ppm (0,05 %). Nad to ravnjo pH pade pod 5 in v 100–500 urah nastanejo mehurji.

Mehanizem nastanka vodikovih mehurčkov v acetatnih raztopinah

V alkalnem natrijevem acetatu je katodna reakcija redukcija kisika, ki ne proizvaja vodikovih atomov. Ocetna kislina zniža pH: CH₃COOH → CH3COO⁻ + H⁺. Pri pH pod 5 postane reakcija razvijanja vodika 2H⁺ + 2e⁻ → H₂ termodinamično ugodna. Atomski vodikov intermediat (H) nastane na površini titana. Nekaj ​​atomskega vodika se rekombinira v plin H₂, vendar del difundira v mrežo titana. Atomi vodika migrirajo v notranje praznine, vključke ali meje zrn, kjer se rekombinirajo in tvorijo plin H₂. Tlak plina se poveča, kar povzroči površinske mehurje, ki lahko počijo.

Kvantitativno mehurjenje kot funkcija koncentracije ocetne kisline

Kontrolirano testiranje v 50 % natrijevem acetatu z različnimi nečistočami ocetne kisline pri 90 stopinjah v 500 urah je pokazalo naslednje. Pri ocetni kislini pod 100 ppm je pH 8,5–9,0, ne pride do sproščanja vodika, ne nastanejo mehurji in površina ostane svetla. Pri 100–300 ppm je pH 6,0–7,5, lahko pride do razvoja sledi vodika, vendar se ne pojavijo vidni mehurji. Pri 300–500 ppm je pH 5,0–6,0, občasni majhni mehurčki (<0.5 mm diameter) form after 300–500 hours, and the blister density is 1–5 per cm². At 500–1,000 ppm, the pH drops to 4.0–5.0, moderate blistering occurs with blister size 0.5–2 mm, blister density reaches 5–20 per cm², and blistering initiates within 100–300 hours. Above 1,000 ppm, the pH falls below 4.0, severe blistering occurs with blister size exceeding 2 mm, blister density exceeds 20 per cm², and blistering initiates within 50–150 hours.

Vpliv temperature in ravni kisika na prag mehurčkov

The maximum allowable acetic acid decreases with increasing temperature. At 70°C, the allowable acetic acid is 1,000 ppm (0.1%). At 80°C, it is 750 ppm. At 90°C, it is 500 ppm. At 100°C, it is 300 ppm. At 110°C, it is 150 ppm. Dissolved oxygen level also affects the threshold; deaerated solutions cause blistering at lower acetic acid concentrations because oxygen reduction is not available to compete with hydrogen evolution. Aerated solutions (oxygen >5 ppm) poveča dovoljeno vsebnost ocetne kisline za 30–50 %.

Vodnik za nadzor nečistoč ocetne kisline za grelnike natrijevega acetata

Naslednja tabela podaja najvišje dovoljene koncentracije ocetne kisline za titanove grelnike stopnje 2 v 50 % natrijevem acetatu pri 90 stopinjah glede na želeno življenjsko dobo in toleranco na mehurje.

Inženiring zunaj nadzora ocetne kisline

Stopnja titana vpliva na odpornost proti mehurjem. Stopnja 7 (stabiliziran s paladijem-) ima 3–5-krat višjo toleranco za ocetno kislino, ker paladij katalizira rekombinacijo vodika in zmanjša količino vodika, ki vstopi v kovino. Razred 12 ponuja vmesno izboljšanje. Debelina stene ne preprečuje nastajanja mehurjev, vendar lahko debele stene prenesejo več mehurjev pred puščanjem. pH raztopine je treba spremljati tedensko; če pH pade pod 7, dodajte natrijev hidroksid, da ga zvišate. Obseg dušika za izključitev kisika zmanjša dovoljeni prag ocetne kisline. Dodajanje oksidanta, kot je natrijev nitrit (100 ppm), zviša prag s pospeševanjem redukcije kisika nad razvijanjem vodika.

Izdelava informirane specifikacije

Pri titanovem grelniku stopnje 2, ki se uporablja za segrevanje 50 % natrijevega acetata pri 90 stopinjah, vzdržujte nečistočo ocetne kisline pod 300 ppm, da zagotovite varnostno mejo pod pragom nastajanja mehurjev 500 ppm. Tedensko spremljajte pH; če pH pade pod 7, dodajte 0,1 % natrijevega hidroksida, da obnovite alkalnost. Za aplikacije, kjer ravni ocetne kisline presegajo 500 ppm, določite titan stopnje 7 ali dodajte oksidant, kot je 100 ppm natrijevega nitrita. Med delovanjem vsake 3 mesece preglejte površino grelnika za mehurje; če se odkrijejo pretisni omoti, nevtralizirajte raztopino in zamenjajte grelec. Z nadzorovanjem nečistoče ocetne kisline pod 500 ppm inženir prepreči nastajanje vodikovih mehurčkov v titanovih grelnikih stopnje 2 pri uporabi natrijevega acetata.