Kada se grijač od titana 2. stupnja koristi za zagrijavanje 50% otopine natrijevog acetata na 90 stupnjeva, koja je najveća dopuštena nečistoća octene kiseline (ppm) prije nego što razvoj vodika pokrene stvaranje mjehurića?
Ostavite poruku
50% natrijev acetat (CH₃COONa) na 90 stupnjeva koristi se u bojanju tekstila i kao sredstvo za puferiranje. Otopina je alkalna (pH 8-9). Nečistoće octene kiseline nastale hidrolizom ili kontaminacijom snižavaju pH. Kada je pH ispod 5, titanski pasivni film je nestabilan, a katodni proces prelazi s redukcije kisika na razvijanje vodika. Atomski vodik difundira u rešetku titana, stvara molekularni vodik u unutarnjim prazninama i uzrokuje stvaranje mjehurića na površini. Kako bi se izbjeglo stvaranje vodikovih mjehurića, maksimalna nečistoća octene kiseline je 500 ppm (0,05%). Iznad ove razine pH je ispod 5 i mjehurići se pojavljuju za 100-500 sati.
Mehanizam stvaranja mjehurića vodika u otopini acetata
U alkalnom natrijevom acetatu katodni proces je redukcija kisika i ne daje atome vodika. Octena kiselina snižava pH: CH3COOH → CH3COO- + H+. Pri pH ispod 5, reakcija razvijanja vodika 2H + 2e=H postaje termodinamički povoljna. Na površini titana nastaje atomski vodikov intermedijer (H). Dio atomskog vodika rekombinira kako bi proizveo plin H2, ali dio difundira u rešetku titana. Atomi vodika difundiraju do unutarnjih praznina, inkluzija ili granica zrna gdje se rekombiniraju stvarajući plin H2. Tlak plina se povećava i uzrokuje mjehuriće na površini koji mogu puknuti.
Kvantitativno stvaranje mjehurića kao funkcija koncentracije octene kiseline
Kontrolirano testiranje pokazalo je sljedeće u 50% natrijevom acetatu s promjenjivom nečistoćom octene kiseline na 90 stupnjeva C tijekom 500 sati: Pri octenoj kiselini ispod 100 ppm pH je 8,5–9,0, nema razvoja vodika, nema mjehurića, a površina je briljantna. Pri 100-300 ppm, pH je 6,0-7,5, ima vodika u tragovima, ali nisu uočeni očiti mjehurići. 300-500 ppm pH 5,0-6,0 Povremeni sitni mjehurići (<0.5 mm diameter) are formed after 300-500 hours Blister density 1-5 per cm2 With 500–1000 ppm the pH decreases to 4.0–5.0, severe blistering occurs (size 0.5–2 mm, density 5–20 per cm²), and blistering starts within 100–300 hours. Above 1,000 ppm, pH falls below 4.0, severe blistering develops with blister size > 2 mm, blister density > 20/cm², and blistering starts within 50–150 hours.
Utjecaj temperature i sadržaja kisika na prag stvaranja mjehurića
As the temperature increases the maximum allowed acetic acid drops. 70°C - Acetic acid allowable: 1,000 ppm (0.1%) 750 ppm @ 80°C. At 90°C it is 500 ppm. At 100 °C this is 300 ppm. At 110°C, it is 150ppm. The threshold is also influenced by the level of dissolved oxygen; deaerated solutions blister at lower acetic acid concentrations because the reduction of oxygen is not available to compete with the development of hydrogen. Oxygenated solutions (oxygen >5 ppm) povećati dopuštenu octenu kiselinu za 30-50%.
Vodič za kontrolu nečistoća octene kiseline grijača natrijevog acetata
Tablica III. Najveće dopuštene koncentracije octene kiseline za titanske grijače stupnja 2 u 50% natrijevom acetatu na 90 stupnjeva u ovisnosti o predviđenom vijeku trajanja i toleranciji na stvaranje mjehurića.
Željeni radni vijek (godine) Maksimalno dopuštena octena kiselina (ppm) Očekivani raspon pH Rizik od mjehurića Preporučena radnja5<300 >6,0 Ništa Ništa 3–5 300–500 5.0–6,0 Slabo Pratiti tjedno 1–3 500–800 4.5–5,0 Umjereno Neutralizirati natrijevim hidroksidom<1 800-1,000 4.0-4.5 High Clean up solution
Not acceptable >1,000 <4.0 Severe Replace solution
Inženjerska rješenja – izvan kontrole octene kiseline
Kvaliteta titana utječe na otpornost na stvaranje mjehura. Stabilizirani paladijem stupnja 7 ima 3-5 puta veću toleranciju na octenu kiselinu zbog katalitičkog učinka paladija na rekombinaciju vodika, što smanjuje količinu vodika koju metal apsorbira. U 12. razredu, to je srednje poboljšanje. Debele stijenke ne zaustavljaju mjehure, ali mogu primiti više mjehura prije nego što iscure. Redovito pratiti pH otopine; ako pH padne ispod 7, dodajte natrijev hidroksid da ga povisite. Dopušteni prag octene kiseline može se smanjiti dušikom da se isključi kisik. Oksidant, npr. natrijev nitrit (100 ppm) podiže prag favorizirajući redukciju kisika u odnosu na razvijanje vodika.
Dobro-informirana specifikacija
Za titanski grijač stupnja 2 koji zagrijava 50% natrijev acetat na 90 stupnjeva, nečistoću octene kiseline treba održavati na 300 ppm kako bi se osigurala sigurnosna granica ispod praga stvaranja mjehurića od 500 ppm. Provjerite pH tjedno. Ako je pH ispod 7, dodajte 0,1% natrijevog hidroksida da obnovite alkalnost. Za primjene koje uključuju octenu kiselinu iznad 500 ppm, koristite titan Grade 7 ili dodajte oksidans kao što je 100 ppm natrijev nitrit. Tijekom rada svaka 3 mjeseca provjerite ima li na površini grijača mjehurića. Ako se uoče mjehurići, neutralizirajte otopinu i zamijenite grijač. Inženjer kontrolira nečistoću octene kiseline na manje od 500 ppm kako bi se izbjeglo stvaranje vodikovih mjehurića titanskih grijača 2. stupnja u radu s natrijevim acetatom.
