Jaka jest maksymalna dopuszczalna całkowita ilość węgla organicznego (TOC) w wodzie dejonizowanej w temperaturze 90 stopni, którą może wytrzymać tytanowy grzejnik płaszczowy klasy 7 bez narażania się na korozję wynikającą z niedostatecznego osadzania się węgla pirolitycznego?
Zostaw wiadomość
W systemach wody dejonizowanej pracujących w temperaturze 90 stopni całkowity węgiel organiczny (TOC) może pochodzić z rozkładu żywicy jonowymiennej, wzrostu biofilmu lub zanieczyszczenia wody zasilającej. Gdy grzejnik z płaszczem tytanowym klasy 7 pracuje w takiej wodzie, związki organiczne ulegają pirolizie na gorącej powierzchni, pozostawiając osad węglowy. Osad ten tworzy szczeliny i-osadowe ogniwa galwaniczne. Warstwa węgla przewodzi tytan i jest katodą, powodując anodowe rozpuszczanie znajdującego się pod nim tytanu. Maksymalny dopuszczalny TOC zapobiegający korozji pod osadami wynosi 0,5 ppm (500 części na miliard). Powyżej tego poziomu w ciągu 500–1000 godzin tworzą się pirolityczne osady węgla, co prowadzi do szybkości wżerów wynoszącej 0,05–0,20 mm rocznie.
Mechanizm powstawania pirolitycznego osadu węgla i korozji poddepozytowej
W temperaturze 90 stopni związki organiczne zawarte w wodzie ulegają rozkładowi termicznemu (pirolizie) na gorącej powierzchni tytanu. W wyniku reakcji powstaje amorficzny węgiel i lotne produkty. Osad węgla jest początkowo cienki, ale z czasem gromadzi się. Powłoka jest elektrycznie przewodząca i elektrochemicznie szlachetniejsza w porównaniu z tytanem. Pod złożem wyczerpuje się tlen, a chlorki (ze śladowych zanieczyszczeń) koncentrują się. Tytan znajdujący się pod węglem staje się anodowy i rozpuszcza się. Duża powierzchnia-pokryta węglem działa jak katoda, powodując szybką miejscową korozję. Zawartość palladu w tytanie klasy 7 nie zapobiega osadzaniu się węgla, ale może zmniejszyć{{10}szybkość korozji pod osadem po utworzeniu się osadu.
Ilościowe tworzenie się osadów węgla i wżery jako funkcja TOC
Kontrolowane badanie w wodzie dejonizowanej (18 MΩ·cm,<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.
Wpływ chlorku i rozpuszczonego tlenu na tolerancję TOC
Obecność chlorków w wodzie znacznie obniża dopuszczalny TOC. Przy stężeniu chlorku 10 ppb dopuszczalny TOC dla<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.
Przewodnik po kontroli TOC dla podgrzewaczy wody-o wysokiej czystości
Poniższa tabela zawiera zalecenia dotyczące maksymalnej dopuszczalnej zawartości TOC w wodzie dejonizowanej w temperaturze 90 stopni dla grzejników tytanowych klasy 7, w oparciu o poziom chlorków i pożądany okres użytkowania.
| Stężenie chlorków (ppb) | Pożądany okres użytkowania (lata) | Maksymalny dopuszczalny TOC (ppm) | Oczekiwana głębokość wgłębienia po 5000 godzin (µm) |
|---|---|---|---|
| <10 | >10 | 0.5 | <20 |
| <10 | 5 | 0.8 | 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 |
Inżynieria poza kontrolą TOC
Gatunek tytanu wpływa na korozję podosadową. Stopień 7 charakteryzuje się 2–3 razy mniejszą szybkością korozji pod-osadem niż stopień 2 przy tej samej grubości osadu węgla. Grubość ścianki zapewnia naddatek na penetrację wykopu; ściana o grubości 2,0 mm z wżerami 0,10 mm rocznie wytrzymuje 20 lat. System uzdatniania wody powinien być wyposażony w monitor TOC z alarmem ustawionym na 0,4 ppm. Filtracja z węglem aktywnym przed grzejnikiem usuwa związki organiczne, zanim dotrą one do gorącej powierzchni. Okresowe czyszczenie grzejnika 5% kwasem cytrynowym w temperaturze 60 stopni przez 2 godziny usuwa osady węglowe, nie uszkadzając tytanu.
Sporządzanie świadomej specyfikacji
W przypadku grzejnika z płaszczem tytanowym klasy 7 w wodzie dejonizowanej o temperaturze 90 stopni należy utrzymywać całkowity poziom węgla organicznego poniżej 0,3 ppm przez 10-letni okres użytkowania. Zainstaluj analizator TOC na dopływie wody z alarmem na poziomie 0,4 ppm i blokadą, która zmniejsza moc grzejnika lub wyłącza system, jeśli TOC przekracza 0,6 ppm. W przypadku istniejących systemów z TOC powyżej 0,5 ppm należy dodać filtr z węglem aktywnym lub jednostkę utleniającą UV, aby zredukować zawartość substancji organicznych. Podczas pracy należy co roku sprawdzać powierzchnię grzejnika; jeżeli widoczne są ciemne osady węgla, należy wyczyścić grzałkę 5% kwasem cytrynowym w temperaturze 60 stopni przez 2 godziny. Kontrolując TOC poniżej 0,5 ppm, inżynier zapobiega tworzeniu się osadów węgla pirolitycznego i korozji podosadowej w wodzie o wysokiej czystości.
