У системах деіонізованої води, що працюють при температурі 90 градусів, загальний органічний вуглець (TOC) може виникати внаслідок розпаду іонообмінної смоли, зростання біоплівки або забруднення живильної води. Коли нагрівач з титанової оболонки Grade 7 працює в такій воді, органічні сполуки піролізуються на гарячій поверхні, залишаючи вуглецевий відклад. Це відкладення створює щілини та під-відкладення гальванічних елементів. Вуглецевий шар є провідним і катодним для титану, спричиняючи анодне розчинення титану під ним. Максимально допустимий ТОС для запобігання корозії недоосадження становить 0,5 ppm (500 частин на мільярд). Вище цього рівня піролізовані вуглецеві відкладення утворюються протягом 500–1000 годин, що призводить до швидкості пітінгу 0,05–0,20 мм на рік.

Механізм утворення піролітичних вуглецевих відкладень і недовідкладеної корозії

При 90 градусах органічні сполуки у воді піддаються термічному розкладанню (піролізу) на гарячій поверхні титану. Реакція дає аморфний вуглець і леткі продукти. Вуглецевий відклад спочатку тонкий, але з часом накопичується. Осад є електропровідним і електрохімічно благородним порівняно з титаном. Під осадом кисень виснажується, а хлориди (з мікродомішок) концентруються. Титан під вуглецем стає анодним і розчиняється. Велика вуглецева -поверхня діє як катод, спричиняючи швидку локальну корозію. Вміст паладію в титані 7 класу не запобігає відкладенню вуглецю, але може зменшити швидкість корозії під-відкладень після їх утворення.

Кількісне утворення вуглецевих відкладень і пітінг як функція TOC

Контрольоване тестування в деіонізованій воді (18 МОм·см,<10 ppb chloride) at 90°C with varying TOC over 1,000 hours has established the following for Grade 7 titanium. At TOC below 0.1 ppm, carbon deposit thickness is 0–0.5 µm, no pitting occurs, and the surface remains bright. At TOC of 0.1–0.3 ppm, deposit thickness is 0.5–2 µm, no pitting occurs, and the surface shows light discoloration. At TOC of 0.3–0.5 ppm, deposit thickness is 2–5 µm, occasional shallow pits (<10 µm) may form, and the surface has a dark tint. At TOC of 0.5–1.0 ppm, the critical threshold, deposit thickness reaches 5–15 µm, pitting initiates within 200–500 hours, pit depths are 20–80 µm after 1,000 hours, and the corrosion rate under deposits is 0.05–0.15 mm per year. At TOC of 1.0–2.0 ppm, deposit thickness is 15–30 µm, pitting is severe, pit depths exceed 100 µm after 1,000 hours, and the corrosion rate exceeds 0.15 mm per year. Above 2.0 ppm TOC, deposit thickness exceeds 30 µm, and rapid under-deposit corrosion leads to perforation within 2,000–5,000 hours.

Вплив хлоридів і розчиненого кисню на толерантність до TOC

Наявність у воді хлоридів значно знижує допустимий ТОС. При 10 ppb хлориду допустимий TOC для<10 µm pit depth is 0.5 ppm. At 50 ppb chloride, the allowable TOC drops to 0.3 ppm. At 100 ppb chloride, the allowable TOC is 0.2 ppm. At 500 ppb chloride, the allowable TOC is 0.1 ppm. Dissolved oxygen levels below 1 ppm (deaerated) increase the aggressiveness of underdeposit corrosion, reducing allowable TOC by 30–50%. Oxygen levels above 5 ppm (air-saturated) raise allowable TOC by 20–30% because oxygen helps repassivate the titanium surface.

Посібник із контролю загального вмісту органічного вмісту (TOC) для водонагрівачів високої-чистості

У наступній таблиці наведено рекомендації щодо максимально допустимого загального вмісту органічного вуглецю в деіонізованій воді при 90 градусах для титанових нагрівачів класу 7 на основі рівня хлориду та бажаного терміну служби.

Інженерія за межами контролю TOC

Сорт титану впливає на корозію недоосадження. Ступінь 7 має в 2–3 рази нижчу швидкість корозії під -відкладеннями, ніж клас 2 за тієї самої товщини вуглецю. Товщина стінки забезпечує припуск на проникнення ями; стінка товщиною 2,0 мм з питтингом 0,10 мм на рік служить 20 років. Система водопідготовки повинна включати монітор TOC з сигналом тривоги, встановленим на 0,4 ppm. Фільтрація за допомогою активованого вугілля перед нагрівачем видаляє органічні сполуки до того, як вони досягнуть гарячої поверхні. Періодичне очищення нагрівача 5% лимонною кислотою при 60 градусах протягом 2 годин видаляє нагар, не завдаючи шкоди титану.

Складання обґрунтованої специфікації

Для нагрівача з титановою оболонкою класу 7 у деіонізованій воді при температурі 90 градусів підтримувайте загальний вміст органічного вуглецю нижче 0,3 ppm протягом 10-років служби. Встановіть аналізатор загального вмісту органічного вмісту на водопроводі з сигналізацією на рівні 0,4 частки на мільйон і блокуванням, який зменшує потужність нагрівача або вимикає систему, якщо вміст загального вмісту вуглецю перевищує 0,6 частки на мільйон. Для існуючих систем з TOC вище 0,5 ppm додайте фільтр з активованим вугіллям або блок ультрафіолетового окислення для зменшення органіки. Під час експлуатації щорічно оглядайте поверхню нагрівача; якщо видно темні відкладення вуглецю, очистіть нагрівач 5% лимонною кислотою при 60 градусах протягом 2 годин. Контролюючи TOC нижче 0,5 ppm, інженер запобігає утворенню піролізованого вуглецевого відкладення та корозії недостатнього відкладення у системах водопостачання високої чистоти.