Octan sodný (CH3COONa) v 50% koncentraci a 90 stupních se používá při barvení textilií a jako pufrovací činidlo. Roztok je alkalický (pH 8–9). Nečistota kyseliny octové z hydrolýzy nebo kontaminace snižuje pH. Když pH klesne pod 5, titanový pasivní film se stane nestabilním a katodická reakce se posune od redukce kyslíku k vývoji vodíku. Atomový vodík může difundovat do titanové mřížky a vytvářet molekulární vodík ve vnitřních dutinách, což způsobuje puchýře na povrchu. Maximální přípustná nečistota kyseliny octové, aby se zabránilo tvorbě vodíkových puchýřů, je 500 ppm (0,05 %). Nad touto úrovní pH klesá pod 5 a během 100–500 hodin se tvoří puchýře.

Mechanismus tvorby puchýřů vodíku v acetátových roztocích

V alkalickém octanu sodném je katodickou reakcí redukce kyslíku, při které nevznikají atomy vodíku. Kyselina octová snižuje pH: CH₃COOH → CH₃COO⁻ + H⁺. Při pH pod 5 se reakce vyvíjející vodík 2H⁺ + 2e⁻ → H2 stává termodynamicky příznivou. Na povrchu titanu vzniká atomární vodíkový meziprodukt (H). Část atomárního vodíku se rekombinuje za vzniku plynného H2, ale část difunduje do titanové mřížky. Atomy vodíku migrují do vnitřních dutin, inkluzí nebo hranic zrn, kde se rekombinují a tvoří plyn H2. Tlak plynu se zvyšuje a způsobuje povrchové puchýře, které mohou prasknout.

Kvantitativní tvorba puchýřů jako funkce koncentrace kyseliny octové

Kontrolované testování v 50% octanu sodném s proměnlivou nečistotou kyseliny octové při 90 stupních během 500 hodin prokázalo následující. Při kyselině octové pod 100 ppm je pH 8,5–9,0, nedochází k vývoji vodíku, netvoří se puchýře a povrch zůstává světlý. Při 100–300 ppm je pH 6,0–7,5, může dojít ke stopovému vývoji vodíku, ale neobjeví se žádné viditelné puchýře. Při 300–500 ppm je pH 5,0–6,0, občas malé puchýřky (<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.

Vliv teploty a hladiny kyslíku na práh tvorby puchýřů

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) zvýšit přípustnou kyselinu octovou o 30–50 %.

Průvodce kontrolou nečistot v kyselině octové pro ohřívače octanu sodného

Následující tabulka uvádí maximální povolené koncentrace kyseliny octové pro titanové ohřívače stupně 2 v 50% octanu sodném při 90 stupních na základě požadované životnosti a tolerance tvorby puchýřů.

Engineering Beyond Acet Acid Control

Třída titanu ovlivňuje odolnost proti tvorbě puchýřů. Stupeň 7 (palladium-stabilizované) má 3–5krát vyšší toleranci vůči kyselině octové, protože palladium katalyzuje rekombinaci vodíku a snižuje množství vodíku, který vstupuje do kovu. Stupeň 12 nabízí středně pokročilé zlepšení. Tloušťka stěny nezabrání tvorbě puchýřů, ale silné stěny mohou tolerovat více puchýřů před únikem. pH roztoku by mělo být monitorováno týdně; pokud pH klesne pod 7, přidejte hydroxid sodný ke zvýšení. Dusíková pokrývka pro vyloučení kyslíku snižuje přípustný práh kyseliny octové. Přidání oxidačního činidla, jako je dusitan sodný (100 ppm), zvyšuje práh tím, že podporuje redukci kyslíku před vývojem vodíku.

Vytvoření informované specifikace

U titanového ohřívače 2. stupně používaného k ohřevu 50% octanu sodného na 90 stupňů udržujte nečistoty kyseliny octové pod 300 ppm, aby byla zajištěna bezpečnostní rezerva pod prahem tvorby puchýřů 500 ppm. Týdně sledujte pH; pokud pH klesne pod 7, přidejte 0,1% hydroxid sodný pro obnovení zásaditosti. Pro aplikace, kde hladiny kyseliny octové přesahují 500 ppm, specifikujte titan třídy 7 nebo přidejte oxidant, jako je 100 ppm dusitan sodný. Během provozu každé 3 měsíce kontrolujte povrch ohřívače, zda neobsahuje puchýře; pokud se objeví puchýře, neutralizujte roztok a vyměňte ohřívač. Řízením nečistot v kyselině octové pod 500 ppm technik zabraňuje vzniku vodíkových puchýřů u titanových ohřívačů stupně 2 v provozu s octanem sodným.