Accueil / Encyclopédie des connaissances de l'industrie/ Contenu Lorsqu'un appareil de chauffage en titane de grade 2 est utilisé pour chauffer une solution d'acétate de sodium à 50 % à 90 degrés, quelle est l'impureté d'acide acétique maximale autorisée (ppm) avant que l'évolution de l'hydrogène ne déclenche la formation de cloques ?
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Acétate de sodium (CH3COONa) 50% à 90 degrés, pour teinture textile et tampon. La solution est alcaline (pH 8-9). Le pH est réduit par l'impureté d'acide acétique provenant de l'hydrolyse ou de la contamination. À un pH inférieur à 5, le revêtement passif du titane devient instable et le processus cathodique passe de la réduction de l'oxygène au dégagement d'hydrogène. L'hydrogène atomique peut pénétrer dans le réseau de titane et créer de l'hydrogène moléculaire dans les interstices internes, entraînant des cloques à la surface. L'impureté maximale de l'acide acétique est de 500 ppm (0,05 %) pour éviter les cloques d'hydrogène. Au-dessus de ce niveau, le pH est<5 and blisters occur within 100–500 hours.
Cloquage d'hydrogène dans les solutions d'acétate-Mécanisme
Le processus cathodique dans l’acétate de sodium alcalin est la réduction de l’oxygène et non la formation d’atomes d’hydrogène. L'acide acétique fait baisser le pH : CH₃COOH → CH₃COO⁻ + H⁺. À pH < 5, la réaction de dégagement d'hydrogène 2H⁺ + 2e⁻ → H₂ est thermodynamiquement favorisée. L'intermédiaire atomique hydrogène (H) se forme à la surface du titane. Une partie de l'hydrogène atomique se recombine en gaz H_2 mais une fraction diffuse dans le réseau de titane. Les atomes d'hydrogène diffusent vers les espaces internes, les inclusions ou les joints de grains et s'y recombinent pour produire du gaz H_2. La pression du gaz augmente et des cloques en surface peuvent se former et éclater.
Cloques quantitatives en fonction de la concentration en acide acétique
Des tests contrôlés dans 50 % d'acétate de sodium à 90 degrés pendant 500 heures avec une impureté variable d'acide acétique ont établi ce qui suit. À l'acide acétique inférieur à 100 ppm, le pH est de 8,5 à 9,0, pas de dégagement d'hydrogène, pas de cloques et la surface est brillante. À 100-300 ppm, le pH est de 6,0 à 7,5, des traces d'hydrogène peuvent se produire, mais pas de cloques évidentes. 300-500 ppm 5.0-6.0 300-500 heures. De minuscules cloques occasionnelles (<0.5 mm diameter) 1-5 per cm2 Blister density At 500–1,000 ppm the pH is 4.0–5.0, considerable blistering is observed with blister size 0.5–2 mm, blister density is 5–20 per cm² and blistering starts within 100–300 hours. Blistering occurs at concentrations above 1,000 ppm at pH levels below 4.0 with blister size greater than 2 mm, blister density greater than 20 per cm² and initiation of blistering in 50–150 hours.
Effet de la température et de la concentration en oxygène sur le seuil de cloques
La concentration maximale admissible d'acide acétique diminue avec l'augmentation de la température. L'acide acétique autorisé à 70 degrés est de 1 000 ppm (0,1 %). À 80 degrés, il est de 750 ppm. 500 ppm à 90 degrés. À 100 degrés, c'est 300 ppm. Il est de 150 ppm à 110 degrés. Le seuil est également affecté par la quantité d'oxygène dissous. À des concentrations plus faibles d'acide acétique, des cloques se produisent dans les solutions désaérées car la réduction de l'oxygène n'est pas présente pour rivaliser avec le dégagement d'hydrogène. Les solutions aérées (O2 > 5 ppm) augmentent l'acide acétique autorisé de 30 à 50 %.
Guide pour le contrôle des impuretés d'acide acétique dans les réchauffeurs d'acétate de sodium
Les concentrations maximales admissibles d'acide acétique pour les radiateurs en titane de grade 2 dans 50 % d'acétate de sodium à 90 degrés sont indiquées dans le tableau suivant pour différentes durées de vie et différents cloques autorisés.
Desired Service Life (years) Maximum Allowable Acetic Acid (ppmExpected pH range Blistering potentialRecommended Action >5 <300 >6,0 Aucun Aucun 3–5 300–500 5.0–6,0 Faible Surveillance trimestrielle 1–3 500–800 4.5–5,0 ModéréNeutraliser avec de l'hydroxyde de sodium<1 800-1000 4.0-4.5 High Purify solution
Not acceptable >1,000 <4.0 Severe Change solution
Ingénierie au-delà du contrôle de l’acide acétique
La qualité du titane affectera la résistance au cloquage. Le grade 7 (stabilisé au palladium) est 3 à 5 fois plus tolérant à l'acide acétique car le palladium catalyse la recombinaison de l'hydrogène, réduisant ainsi la quantité d'hydrogène entrant dans le métal. La 12e année offre une amélioration intermédiaire. La formation de cloques n'est pas empêchée par l'épaisseur des parois, mais les parois épaisses peuvent subir davantage de cloques avant de fuir. Vérifiez régulièrement le pH de la solution. Si le pH est inférieur à 7, ajoutez de la soude pour augmenter le pH. Seuil d'acide acétique admissible. Couverture d'azote pour exclure l'oxygène. Un oxydant, tel que le nitrite de sodium (100 ppm), ajouté, élève le seuil, favorisant la réduction de l'oxygène par rapport au dégagement d'hydrogène.
Développer une-spécification bien informée
Dans le cas d'un radiateur en titane Grade 2 chauffant 50 % d'acétate de sodium à 90 °C, pour offrir une marge de sécurité en dessous du seuil de cloquage de 500 ppm, l'impureté d'acide acétique doit être maintenue en dessous de 300 ppm. Testez le pH une fois par semaine. S'il tombe en dessous de 7, ajoutez 0,1 pour cent d'hydroxyde de sodium pour augmenter le pH. Lorsque l'acide acétique est supérieur à 500 ppm, utilisez du titane de qualité 7 ou ajoutez un oxydant tel que 100 ppm de nitrite de sodium. Vérifiez la présence de cloques sur la surface du radiateur pendant le fonctionnement tous les 3 mois. Si vous en trouvez, neutralisez la solution et remplacez le radiateur. L'ingénieur doit maintenir le niveau d'impuretés de l'acide acétique en dessous de 500 ppm pour éviter la formation de cloques d'hydrogène sur les éléments chauffants en titane de grade 2 utilisés dans le service de l'acétate de sodium.
