Octan sodný (CH3COONa) v 50% koncentrácii a 90 stupňoch sa používa pri farbení textílií a ako pufrovacie činidlo. Roztok je alkalický (pH 8–9). Nečistota kyseliny octovej z hydrolýzy alebo kontaminácie znižuje pH. Keď pH klesne pod 5, titánový pasívny film sa stane nestabilným a katódová reakcia sa posunie z redukcie kyslíka na vývoj vodíka. Atómový vodík môže difundovať do titánovej mriežky a vytvárať molekulárny vodík vo vnútorných dutinách, čo spôsobuje tvorbu pľuzgierov na povrchu. Maximálne prípustné množstvo nečistôt v kyseline octovej na zabránenie tvorby vodíkových pľuzgierov je 500 ppm (0,05 %). Nad touto úrovňou pH klesne pod 5 a pľuzgiere sa vytvoria do 100 – 500 hodín.

Mechanizmus tvorby pľuzgierov vodíka v acetátových roztokoch

V alkalickom octane sodnom je katódovou reakciou redukcia kyslíka, pri ktorej nevznikajú atómy vodíka. Kyselina octová znižuje pH: CH₃COOH → CH₃COO⁻ + H⁺. Pri pH pod 5 sa reakcia vývoja vodíka 2H+ + 2e⁻ → H2 stáva termodynamicky priaznivou. Atómový vodíkový medziprodukt (H) vzniká na povrchu titánu. Časť atómového vodíka sa rekombinuje za vzniku plynu H2, ale jeho časť difunduje do titánovej mriežky. Atómy vodíka migrujú do vnútorných dutín, inklúzií alebo hraníc zŕn, kde sa rekombinujú a vytvárajú plyn H2. Tlak plynu sa zvyšuje, čo spôsobuje povrchové pľuzgiere, ktoré môžu prasknúť.

Kvantitatívne pľuzgiere ako funkcia koncentrácie kyseliny octovej

Kontrolované testovanie v 50 % octane sodnom s meniacou sa nečistotou kyseliny octovej pri 90 stupňoch počas 500 hodín stanovilo nasledovné. Pri kyseline octovej pod 100 ppm je pH 8,5–9,0, nedochádza k vývoju vodíka, netvoria sa žiadne pľuzgiere a povrch zostáva svetlý. Pri 100–300 ppm je pH 6,0–7,5, môže sa vyskytnúť stopový vývoj vodíka, ale neobjavia sa žiadne viditeľné pľuzgiere. Pri 300 – 500 ppm je pH 5,0 – 6,0, občasné malé pľuzgieriky (<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.

Vplyv teploty a hladiny kyslíka na prah tvorby pľuzgierov

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) zvýšiť prípustnú kyselinu octovú o 30–50 %.

Sprievodca kontrolou nečistôt kyseliny octovej pre ohrievače octanu sodného

Nasledujúca tabuľka poskytuje maximálne prípustné koncentrácie kyseliny octovej pre titánové ohrievače 2. stupňa v 50 % octane sodnom pri 90 stupňoch na základe požadovanej životnosti a tolerancie tvorby pľuzgierov.

Engineering Beyond Acet Acid Control

Druh titánu ovplyvňuje odolnosť proti pľuzgierom. Stupeň 7 (paládium{2}}stabilizované) má 3–5-krát vyššiu toleranciu voči kyseline octovej, pretože paládium katalyzuje rekombináciu vodíka, čím sa znižuje množstvo vodíka, ktorý vstupuje do kovu. Stupeň 12 ponúka stredné zlepšenie. Hrúbka steny nezabráni tvorbe pľuzgierov, ale hrubé steny znesú viac pľuzgierov pred únikom. pH roztoku by sa malo monitorovať týždenne; ak pH klesne pod 7, pridajte hydroxid sodný, aby ste ho zvýšili. Dusíková pokrývka na vylúčenie kyslíka znižuje povolený prah kyseliny octovej. Pridanie oxidantu, ako je dusitan sodný (100 ppm), zvyšuje prah tým, že podporuje redukciu kyslíka pred vývojom vodíka.

Vytvorenie informovanej špecifikácie

V prípade titánového ohrievača 2. stupňa, ktorý sa používa na ohrev 50 % octanu sodného na 90 stupňov, udržujte nečistoty kyseliny octovej pod 300 ppm, aby sa zabezpečila bezpečnostná rezerva pod prahom tvorby pľuzgierov 500 ppm. Monitorujte pH týždenne; ak pH klesne pod 7, pridajte 0,1% hydroxid sodný na obnovenie zásaditosti. Pre aplikácie, kde hladiny kyseliny octovej presahujú 500 ppm, špecifikujte titán triedy 7 alebo pridajte oxidant, ako je 100 ppm dusitan sodný. Počas prevádzky každé 3 mesiace skontrolujte povrch ohrievača, či neobsahuje pľuzgiere; ak sa zistia pľuzgiere, neutralizujte roztok a vymeňte ohrievač. Riadením nečistôt kyseliny octovej pod 500 ppm inžinier zabraňuje tvorbe vodíkových pľuzgierov na titánových ohrievačoch 2. stupňa v prevádzke s octanom sodným.