Jaka jest maksymalna dopuszczalna całkowita zawartość węgla organicznego (TOC) w wodzie dejonizowanej w temperaturze 90 stopni, którą może wytrzymać grzejnik z tytanową osłoną klasy 7 bez narażenia na korozję wynikającą z niedostatecznego osadzania się węgla pirolitycznego?

Całkowity węgiel organiczny (TOC) w systemach wody dejonizowanej można przypisać rozkładowi żywic jonowymiennych, wzrostowi biofilmu lub zanieczyszczeniu wody zasilającej, szczególnie w temperaturze 90 stopni. W takiej wodzie związki organiczne ulegają pirolizie na ogrzanej powierzchni grzejnika z tytanową osłoną klasy 7, pozostawiając osad węglowy. Osad ten tworzy szczeliny i-osadza ogniwa galwaniczne. Warstwa węgla przewodzi i jest katodą dla tytanu, powodując anodowe rozpuszczenie tytanu pod spodem. Maksymalny dopuszczalny TOC pozwalający uniknąć korozji pod osadami wynosi 0,5 ppm (500 ppb). Powyżej tego progu pirolizowany osad węgla tworzy się w ciągu 500–1000 godzin, co daje szybkość wżerów wynoszącą 0,05–0,20 mm/rok.

Tworzenie się pirolitycznego osadu węgla i mechanizm korozji niedostatecznej

Cząsteczki organiczne w wodzie ulegają degradacji termicznej (pirolizie) na ogrzanej powierzchni tytanu w temperaturze 90 stopni. Reakcja prowadzi do powstania amorficznego węgla i lotnych produktów. Osad węgla jest początkowo cienki, ale z czasem rośnie. Osad jest elektrochemicznie szlachetny w stosunku do tytanu i przewodzi prąd elektryczny. W złożu zużywany jest tlen, zagęszcza się chlorek (ze śladowych zanieczyszczeń). Anodowany i rozpuszcza tytan pod węglem. Rozległa powierzchnia węgla stanowi katodę i następuje szybka miejscowa korozja. Pallad w tytanie klasy 7 nie zapobiega osadzaniu się węgla, ale może zmniejszyć-szybkość korozji pod osadem po utworzeniu się osadu.

Ilościowe tworzenie się osadów węgla i wżery w porównaniu z całkowitym węglem organicznym

Wykazano, że tytan klasy 7 zachowuje się następująco podczas testów w kontrolowanej- wodzie dejonizowanej (18 MΩ·cm,<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 µm i szybka korozja podosadowa prowadzi do perforacji w ciągu 2000 do 5000 godzin przy 2,0 ppm TOC.

Wpływ chlorku i rozpuszczonego tlenu na skuteczność usuwania TOC.

Obecność chlorków w wodzie znacznie obniża dopuszczalny TOC. Dopuszczalny TOC wynosi 0,5 ppm przy 10 ppb chlorku dla głębokości wżeru<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.

Ręczny podgrzewacz wody o wysokiej czystości TOC Control

Poniższa tabela podsumowuje zalecenia dotyczące maksymalnego dopuszczalnego TOC dla wody dejonizowanej o temperaturze 90 stopni dla grzejników tytanowych klasy 7, w oparciu o poziom chlorków i wymaganą trwałość grzejnika.

Stężenie chlorków (ppb) Pożądany okres użytkowania (lata) Maksymalny dopuszczalny TOC (ppm) Oczekiwana głębokość wżeru<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 Po 5000 godzin (µm)
Inżynieria poza kontrolą TOC

Gatunek tytanu wpływa na korozję podosadową. Szybkość korozji pod-osadem stopnia 7 jest 2–3 razy niższa niż w stopniu 2 przy tej samej grubości osadu węgla. Grubość ścianki uwzględnia penetrację wykopu. Ściana o grubości 2,0 mm i wżerach wynoszących 0,10 mm rocznie przetrwa 20 lat. System uzdatniania wody powinien być wyposażony w monitor TOC z alarmem ustawionym na 0,4 ppm. Filtracja z węglem aktywnym przed grzejnikiem eliminuje związki organiczne przed kontaktem z ogrzewaną powierzchnią. Okresowe czyszczenie grzejnika 5% kwasem cytrynowym w temperaturze 60 stopni przez 2 godziny usuwa osady węglowe, nie uszkadzając tytanu.

Świadoma specyfikacja

W przypadku grzejnika z płaszczem tytanowym klasy 7 w wodzie dejonizowanej w temperaturze 90 stopni, należy ograniczyć całkowity węgiel organiczny do < 0,3 ppm przez 10 lat użytkowania. Zainstaluj analizator TOC na dopływie wody z alarmem ustawionym na 0,4 ppm i blokadą ograniczającą moc grzejnika lub wyłącz system, jeśli TOC przekroczy 0,6 ppm. W przypadku istniejących systemów z TOC > 0,5 ppm należy zainstalować filtr z węglem aktywnym lub jednostkę utleniającą UV w celu redukcji substancji organicznych. Co roku podczas pracy sprawdzaj powierzchnię grzejnika. Jeśli widoczne są ciemne osady węgla, wyczyść grzejnik 5% kwasem cytrynowym w temperaturze 60 stopni przez 2 godziny. Inżynier kontroluje TOC na poziomie mniejszym niż 0,5 ppm, aby zapobiec tworzeniu się pirolitycznego osadu węglowego i korozji podosadowej w wodzie o wysokiej-czystości.