Το οξικό νάτριο (CH3COONa) σε συγκέντρωση 50% και 90 βαθμούς χρησιμοποιείται στη βαφή υφασμάτων και ως ρυθμιστικός παράγοντας. Το διάλυμα είναι αλκαλικό (pH 8–9). Η ακαθαρσία οξικού οξέος από υδρόλυση ή μόλυνση μειώνει το pH. Όταν το pH πέσει κάτω από το 5, το παθητικό φιλμ τιτανίου γίνεται ασταθές και η καθοδική αντίδραση μετατοπίζεται από τη μείωση του οξυγόνου στην έκλυση υδρογόνου. Το ατομικό υδρογόνο μπορεί να διαχυθεί στο πλέγμα τιτανίου και να σχηματίσει μοριακό υδρογόνο σε εσωτερικά κενά, προκαλώντας φουσκάλες στην επιφάνεια. Η μέγιστη επιτρεπόμενη πρόσμειξη οξικού οξέος για την αποφυγή δημιουργίας φυσαλίδων υδρογόνου είναι 500 ppm (0,05%). Πάνω από αυτό το επίπεδο, το pH πέφτει κάτω από 5 και σχηματίζονται φουσκάλες μέσα σε 100–500 ώρες.

Ο μηχανισμός δημιουργίας φυσαλίδων υδρογόνου σε οξικά διαλύματα

Στο αλκαλικό οξικό νάτριο, η καθοδική αντίδραση είναι η αναγωγή του οξυγόνου, η οποία δεν παράγει άτομα υδρογόνου. Το οξικό οξύ μειώνει το pH: CH3COOH → CH3COO- + H+. Σε pH κάτω από 5, η αντίδραση έκλυσης υδρογόνου 2H+ + 2e-→ H2 γίνεται θερμοδυναμικά ευνοϊκή. Το ενδιάμεσο ατομικό υδρογόνο (Η) παράγεται στην επιφάνεια του τιτανίου. Κάποιο ατομικό υδρογόνο ανασυνδυάζεται για να σχηματίσει αέριο Η2, αλλά ένα κλάσμα διαχέεται στο πλέγμα τιτανίου. Τα άτομα υδρογόνου μεταναστεύουν σε εσωτερικά κενά, εγκλείσματα ή όρια κόκκων, όπου ανασυνδυάζονται για να σχηματίσουν αέριο H2. Η πίεση του αερίου συσσωρεύεται, προκαλώντας επιφανειακές φουσκάλες που μπορεί να σπάσουν.

Ποσοτική δημιουργία φυσαλίδων ως συνάρτηση της συγκέντρωσης οξικού οξέος

Η ελεγχόμενη δοκιμή σε 50% οξικό νάτριο με μεταβαλλόμενη ακαθαρσία οξικού οξέος στους 90 βαθμούς σε διάστημα 500 ωρών έδειξε τα ακόλουθα. Σε οξικό οξύ κάτω από 100 ppm, το pH είναι 8,5–9,0, δεν εμφανίζεται έκλυση υδρογόνου, δεν σχηματίζονται φουσκάλες και η επιφάνεια παραμένει φωτεινή. Στα 100–300 ppm, το pH είναι 6,0–7,5, μπορεί να εμφανιστεί ίχνη έκλυσης υδρογόνου, αλλά δεν εμφανίζονται ορατές φουσκάλες. Στα 300–500 ppm, το pH είναι 5,0–6,0, περιστασιακές μικρές φουσκάλες (<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.

Επίδραση της θερμοκρασίας και του επιπέδου οξυγόνου στο κατώφλι δημιουργίας φυσαλίδων

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) αυξάνουν το επιτρεπόμενο οξικό οξύ κατά 30–50%.

Οδηγός ελέγχου ακαθαρσιών οξικού οξέος για θερμαντήρες οξικού νατρίου

Ο παρακάτω πίνακας παρέχει τις μέγιστες επιτρεπόμενες συγκεντρώσεις οξικού οξέος για θερμαντήρες τιτανίου Βαθμού 2 σε 50% οξικό νάτριο στους 90 βαθμούς, με βάση την επιθυμητή διάρκεια ζωής και την ανοχή στις φουσκάλες.

Μηχανική πέρα ​​από τον έλεγχο οξικού οξέος

Ο βαθμός τιτανίου επηρεάζει την αντοχή στις φουσκάλες. Ο βαθμός 7 (σταθεροποιημένο παλλάδιο) έχει 3-5 φορές μεγαλύτερη ανοχή στο οξικό οξύ, επειδή το παλλάδιο καταλύει τον ανασυνδυασμό υδρογόνου, μειώνοντας την ποσότητα υδρογόνου που εισέρχεται στο μέταλλο. Ο βαθμός 12 προσφέρει ενδιάμεση βελτίωση. Το πάχος του τοιχώματος δεν αποτρέπει τη δημιουργία φυσαλίδων, αλλά τα παχιά τοιχώματα μπορούν να ανεχθούν περισσότερες φουσκάλες πριν από τη διαρροή. Το pH του διαλύματος θα πρέπει να παρακολουθείται εβδομαδιαία. Εάν το pH πέσει κάτω από το 7, προσθέστε υδροξείδιο του νατρίου για να το αυξήσετε. Η κάλυψη αζώτου για τον αποκλεισμό του οξυγόνου μειώνει το επιτρεπόμενο όριο οξικού οξέος. Η προσθήκη ενός οξειδωτικού όπως το νιτρώδες νάτριο (100 ppm) αυξάνει το όριο προάγοντας τη μείωση του οξυγόνου έναντι της έκλυσης υδρογόνου.

Κάνοντας μια ενημερωμένη προδιαγραφή

Για έναν θερμαντήρα τιτανίου Βαθμού 2 που χρησιμοποιείται για τη θέρμανση 50% οξικού νατρίου στους 90 βαθμούς, διατηρήστε την ακαθαρσία του οξικού οξέος κάτω από 300 ppm για να παρέχει ένα περιθώριο ασφαλείας κάτω από το όριο δημιουργίας φυσαλίδων των 500 ppm. Παρακολουθήστε το pH εβδομαδιαία. Εάν το pH πέσει κάτω από το 7, προσθέστε 0,1% υδροξείδιο του νατρίου για να αποκαταστήσετε την αλκαλικότητα. Για εφαρμογές όπου τα επίπεδα οξικού οξέος υπερβαίνουν τα 500 ppm, καθορίστε τιτάνιο Βαθμού 7 ή προσθέστε ένα οξειδωτικό όπως 100 ppm νιτρώδες νάτριο. Κατά τη λειτουργία, επιθεωρείτε την επιφάνεια του θερμαντήρα για φουσκάλες κάθε 3 μήνες. εάν βρεθούν φουσκάλες, εξουδετερώστε το διάλυμα και αντικαταστήστε τη θερμάστρα. Με τον έλεγχο της ακαθαρσίας του οξικού οξέος κάτω από 500 ppm, ο μηχανικός αποτρέπει τη δημιουργία φυσαλίδων υδρογόνου των θερμαντήρων τιτανίου Βαθμού 2 σε υπηρεσία οξικού νατρίου.