Sodium acetate (CH₃COONa) at 50% concentration and 90℃ is used in textile dyeing and as a buffering agent. The solution is alkaline (pH 8–9). Acetic acid impurity from hydrolysis or contamination lowers the pH. When the pH drops below 5, the titanium passive film becomes unstable, and the cathodic reaction shifts from oxygen reduction to hydrogen evolution. Atomic hydrogen can diffuse into the titanium lattice and form molecular hydrogen at internal voids, causing blistering on the surface. The maximum allowable acetic acid impurity to prevent hydrogen blistering is 500 ppm (0.05%). Above this level, the pH falls below 5, and blisters form within 100–500 hours.

Mehanizam stvaranja mjehurića vodika u otopinama acetata

U alkalnom natrijevom acetatu, katodna reakcija je redukcija kisika, koja ne proizvodi atome vodika. Octena kiselina snižava pH: CH₃COOH → CH3COO⁻ + H⁺. Pri pH ispod 5, reakcija razvijanja vodika 2H⁺ + 2e⁻ → H₂ postaje termodinamički povoljna. Atomski vodikov intermedijer (H) nastaje na površini titana. Dio atomskog vodika rekombinira se u plin H₂, ali dio difundira u rešetku titana. Atomi vodika migriraju u unutarnje šupljine, inkluzije ili granice zrna, gdje se rekombiniraju u obliku plina H₂. Tlak plina raste, uzrokujući površinske mjehuriće koji mogu puknuti.

Kvantitativno stvaranje mjehurića kao funkcija koncentracije octene kiseline

Kontrolirano testiranje u 50% natrijevom acetatu s različitim nečistoćama octene kiseline na 90 stupnjeva tijekom 500 sati utvrdilo je sljedeće. Kod octene kiseline ispod 100 ppm, pH je 8,5–9,0, ne dolazi do razvijanja vodika, ne stvaraju se mjehurići, a površina ostaje svijetla. Pri 100–300 ppm, pH je 6,0–7,5, može doći do razvoja tragova vodika, ali se ne pojavljuju vidljivi mjehurići. Pri 300-500 ppm, pH je 5,0-6,0, povremeni mali mjehurići (<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.

Utjecaj temperature i razine kisika na prag stvaranja mjehurića

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) povećava dopuštenu octenu kiselinu za 30-50%.

Vodič za kontrolu nečistoća octene kiseline za grijače natrijevog acetata

Sljedeća tablica prikazuje maksimalne dopuštene koncentracije octene kiseline za titanske grijače stupnja 2 u 50% natrijevom acetatu na 90 stupnjeva, na temelju željenog vijeka trajanja i tolerancije na stvaranje mjehurića.

Inženjering izvan kontrole octene kiseline

The titanium grade affects blistering resistance. Grade 7 (palladium-stabilized) has 3–5 times higher tolerance to acetic acid because palladium catalyzes hydrogen recombination, reducing the amount of hydrogen that enters the metal. Grade 12 offers intermediate improvement. Wall thickness does not prevent blistering but thick walls can tolerate more blisters before leakage. The solution pH should be monitored weekly; if pH falls below 7, add sodium hydroxide to raise it. Nitrogen blanketing to exclude oxygen reduces the allowable acetic acid threshold. Adding an oxidant such as sodium nitrite (100 ppm) raises the threshold by promoting oxygen reduction over hydrogen evolution.

Izrada informirane specifikacije

Za titanski grijač stupnja 2 koji se koristi za zagrijavanje 50% natrijevog acetata na 90 stupnjeva, održavajte nečistoću octene kiseline ispod 300 ppm kako biste osigurali sigurnosnu granicu ispod praga stvaranja mjehurića od 500 ppm. Pratite pH tjedno; ako pH padne ispod 7, dodajte 0,1% natrijevog hidroksida da obnovite alkalnost. Za primjene gdje razine octene kiseline prelaze 500 ppm, odredite titan stupnja 7 ili dodajte oksidans kao što je 100 ppm natrijev nitrit. Tijekom rada svaka 3 mjeseca pregledajte ima li na površini grijača mjehurića; ako se pronađu mjehurići, neutralizirajte otopinu i zamijenite grijač. Kontroliranjem nečistoće octene kiseline ispod 500 ppm, inženjer sprječava stvaranje vodikovih mjehurića titanskih grijača 2. stupnja u radu s natrijevim acetatom.