Який максимально допустимий загальний вміст органічного вуглецю (TOC) у деіонізованій воді при температурі 90 градусів, який може витримати нагрівач з титанової оболонки класу 7, не страждаючи від корозії від недостатнього відкладення через піролізований вуглець?

Загальний органічний вуглець (TOC) у системах деіонізованої води може бути пов’язаний з розпадом іонообмінних смол, ростом біоплівки або забрудненням живильної води, особливо при 90 градусах. У такій воді органічні сполуки піролізуються на нагрітій поверхні нагрівача з титанової оболонки 7 класу, залишаючи вуглецевий відклад. Це відкладення утворює тріщини та під-відкладення гальванічних елементів. Вуглецевий шар є провідним і катодним для титану, спричиняючи анодне розчинення титану під ним. Максимально дозволений ТОС для запобігання корозії недоосадження становить 0,5 ppm (500 ppb). Понад цим порогом піролізований вуглецевий відклад утворюється протягом 500-1000 годин, що дає швидкість пітингу 0,05-0,20 мм/рік.

Піролітичне утворення вуглецевих відкладень і механізм корозії недовідкладень

Органічні молекули у воді піддаються термічній деградації (піролізу) на нагрітій поверхні титану при 90 градусах. Реакція призводить до утворення аморфного вуглецю та летких продуктів. Вуглецевий відклад спочатку тонкий, але з часом збільшується. Осад є електрохімічно благородним до титану та є електропровідним. У осаді споживається кисень, концентрується хлорид (з мікродомішок). Анодний і розчиняє титан під вуглецем. Велика поверхня вуглецю є катодом, і відбувається швидка локальна корозія. Паладій у титані класу 7 не запобігає відкладенню вуглецю, але може знизити швидкість корозії під-відкладень після утворення відкладень.

Кількісне утворення вуглецевих відкладень і пітінг проти загального органічного вуглецю

Було показано, що титан 7 класу показує такі характеристики під час тестування в контрольованій деіонізованій воді (18 МОм·см,<10 ppb chloride) at 90°C with varying TOC over 1,000 hours. At TOC <0.1 ppm, thickness of carbon deposit is 0~0.5 µm, no pitting occurs, and the surface is shining. At TOC levels of 0.1 to 0.3 ppm, deposit thickness is 0.5 to 2 µm, no pitting, and the surface is slightly discolored. At TOC of 0.3–0.5 ppm, deposit thickness 2–5 µm, occasional shallow pits (<10 µm) may be formed, surface has dark tint. Critical level at TOC of 0.5-1.0 ppm Thickness of deposits 5-15 µm Pitting initiation 200-500 hrs Pit depths after 1,000 hrs 20-80 µm Corrosion rate beneath deposits 0.05-0.15 mm per year At TOC levels of 1.0-2.0 ppm, the thickness of the deposit is 15-30 µm, pitting is severe, the pit depths surpass 100 µm after 1,000 hours, and the corrosion rate exceeds 0.15 mm per year. Deposit thickness >30 мкм і швидка корозія недостатнього відкладення призводить до перфорації через 2000-5000 годин при 2,0 ppm TOC.

Вплив хлориду та розчиненого кисню на ефективність видалення TOC.

Наявність хлоридів у воді значно знижує допустимий ТОС. Допустимий ТОС становить 0,5 ppm при 10 ppb хлориду для глибини ями<10 µm. Allowable TOC is reduced to 0.3 ppm at 50 ppb chloride. At 100 ppb chloride the maximum permitted TOC is 0.2 parts per million. At 500 ppb chloride the TOC allowed is 0.1 ppm. Underdeposit corrosion becomes more aggressive at dissolved oxygen levels below 1 ppm (deaerated) and this reduces the permissible TOC by 30–50 %. Oxygen > 5 ppm (air-saturated) results in 20–30% increase in allowable TOC due to oxygen aiding in the repassivation of the titanium surface.

TOC Control Ручний водонагрівач високої чистоти

У наступній таблиці наведено рекомендації щодо максимально допустимого загального вмісту органічного вуглецю (TOC) для деіонізованої води при 90 градусах для титанових нагрівачів класу 7 на основі рівня хлориду та необхідного терміну служби нагрівача.

Концентрація хлориду (ppb) Бажаний термін служби (роки) Максимально допустимий TOC (ppm) Очікувана глибина ями<10 5 0.8 20–50 >10 0.5 20–50 10–50 >10 0.3 <20 10–50 5 0.5 20–50 50–100 >5 0.2 20–50 >100 >3 0.1 50–100 через 5000 годин (мкм)
Інженерія за межами TOC Control

Сорт титану впливає на корозію недоосадження. Швидкість корозії під -осадками класу 7 у 2–3 рази нижча, ніж у класі 2 за тієї самої товщини вуглецю. Товщина стінки - це припуск на проходку котловану. Стінка товщиною 2,0 мм із питтингом 0,10 мм на рік проживе 20 років. Система очищення води повинна мати монітор загального вмісту органічного вуглецю з попередженням, встановленим на 0,4 ppm. Фільтрація за допомогою активованого вугілля перед нагрівачем видаляє органічні сполуки до контакту з нагрітою поверхнею. Періодичне очищення нагрівача 5% лимонною кислотою при 60 градусах протягом 2 годин видаляє нагар, не завдаючи шкоди титану.

Обґрунтована специфікація

Для нагрівача з титановою оболонкою Grade 7 у деіонізованій воді при температурі 90 градусів обмежте загальний вміст органічного вуглецю < 0,3 ppm протягом 10-річного терміну служби. Встановіть аналізатор загального вмісту органічного вмісту на водопостачання з сигналізацією, встановленою на 0,4 ppm, і блокуванням, щоб обмежити потужність нагрівача або вимкнути систему, якщо TOC перевищує 0,6 ppm. Для існуючих систем із TOC > 0,5 ppm встановіть фільтр з активованим вугіллям або блок УФ-окислення для зменшення органічних вмісту. Щороку під час роботи перевіряйте поверхню нагрівача. Якщо помітні темні відкладення вуглецю, очистіть нагрівач 5% лимонною кислотою при 60 градусах протягом 2 годин. Інженер контролює вміст загального вмісту органічного вуглецю (TOC) на рівні менше ніж 0,5 ppm, щоб запобігти утворенню піролізованого вуглецевого відкладення та корозії недостатнього відкладення у високо{16}}чистій воді.