Koliki je najveći dopušteni ukupni organski ugljik (TOC) u deioniziranoj vodi na 90 stupnjeva koji grijač od titanskog omotača stupnja 7 može tolerirati, a da ne trpi koroziju od nedovoljnog naslaga od piroliziranog ugljika?

Ukupni organski ugljik (TOC) u sustavima deionizirane vode može se pripisati razgradnji smola za ionsku izmjenu, rastu biofilma ili kontaminaciji napojne vode, posebno pri 90 stupnjeva. U takvoj vodi organski spojevi piroliziraju na zagrijanoj površini grijača s titanskim omotačem razreda 7 ostavljajući talog ugljika. Ova naslaga stvara pukotine i pod-taložne galvanske članke. Ugljični sloj je vodljiv i katodan titanu, uzrokujući anodno otapanje titana ispod. Maksimalno dopušteni TOC kako bi se izbjegla korozija ispod naslaga je 0,5 ppm (500 ppb). Iznad ovog praga pirolizirani talog ugljika nastaje unutar 500-1000 sati, dajući stope pitinga od 0,05-0,20 mm/godišnje.

Formiranje pirolitičkih naslaga ugljika i mehanizam korozije ispod naslaga

Organske molekule u vodi prolaze toplinsku degradaciju (pirolizu) na zagrijanoj površini titana na 90 stupnjeva. Reakcija dovodi do stvaranja amorfnog ugljika i hlapljivih proizvoda. Talog ugljika je u početku tanak, ali s vremenom raste. Talog je elektrokemijski plemenit za titan i električki je vodljiv. U naslagama se troši kisik, koncentrira se klorid (iz nečistoća u tragovima). Anodno i otapa titan ispod ugljika. Opsežna ugljična površina je katoda i dolazi do brze lokalizirane korozije. Paladij u titanu stupnja 7 ne sprječava taloženje ugljika, ali može smanjiti stope korozije pod-naslaga nakon što se talog stvori.

Kvantitativno stvaranje naslaga ugljika i piting u odnosu na ukupni organski ugljik

Pokazalo se da titan stupnja 7 djeluje kako slijedi kada se testira u kontroliranoj de-deioniziranoj vodi (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 brza korozija nedostatnog naslaga dovodi do perforacije za 2000 do 5000 sati pri 2,0 ppm TOC.

Utjecaj klorida i otopljenog kisika na učinkovitost uklanjanja TOC-a.

Prisutnost klorida u vodi uvelike smanjuje dopušteni TOC. Dopušteni TOC je 0,5 ppm pri 10 ppb klorida za dubinu jame<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 ručni grijač vode visoke čistoće

Sljedeća tablica sažima preporuke za maksimalno dopušteni TOC za deioniziranu vodu na 90 stupnjeva za titanske grijače razreda 7, na temelju razine klorida i potrebnog vijeka trajanja grijača.

Koncentracija klorida (ppb) Željeni vijek trajanja (godine) Maksimalno dopušteni TOC (ppm) Očekivana dubina jame<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 Nakon 5000 sati (µm)
Inženjering izvan TOC kontrole

Kvaliteta titana utječe na koroziju ispod naslaga. Stope korozije ispod-naslaga stupnja 7 su 2-3 puta niže od onih stupnja 2 pri istoj debljini naslaga ugljika. Debljina stijenke je dodatak za probijanje jame. Stijenka od 2,0 mm s 0,10 mm rupa godišnje preživjet će 20 godina. Sustav za obradu vode trebao bi imati TOC monitor s upozorenjem postavljenim na 0,4 ppm. Filtracija s aktivnim ugljenom uzvodno od grijača eliminira organske spojeve prije kontakta s grijanom površinom. Periodično čišćenje grijača s 5 % limunskom kiselinom na 60 stupnjeva tijekom 2 sata uklanja naslage ugljika bez napada na titan.

Informirana specifikacija

Za grijač od titanskog omotača razreda 7 u deioniziranoj vodi na 90 stupnjeva, ograničite ukupni organski ugljik na < 0,3 ppm za 10 godina radnog vijeka. Instalirajte analizator TOC-a na dovod vode s alarmom postavljenim na 0,4 ppm i blokirajte kako biste ograničili snagu grijača ili isključili sustav ako TOC prijeđe 0,6 ppm. Za postojeće sustave s TOC > 0,5 ppm, ugradite filter s aktivnim ugljenom ili UV oksidacijsku jedinicu za smanjenje organskih tvari. Pregledajte površinu grijača jednom godišnje tijekom rada. Ako su vidljive tamne naslage ugljika, čistite grijač 5% limunskom kiselinom na 60 stupnjeva 2 sata. Inženjer kontrolira TOC na manje od 0,5 ppm kako bi spriječio stvaranje naslaga piroliziranog ugljika i nedovoljno taložene korozije u op{-vodovodu visoke čistoće.