Какъв е максимално допустимият общ органичен въглерод (TOC) в дейонизирана вода при 90 градуса, който нагревател от титаниева обвивка от степен 7 може да понесе, без да страда от корозия от недостатъчно отлагане от пиролизиран въглерод?

Общият органичен въглерод (TOC) в дейонизираните водни системи може да се дължи на разграждането на йонообменните смоли, растежа на биофилма или замърсяването на захранващата вода, особено при 90 градуса. В такава вода органичните съединения пиролизират върху нагрятата повърхност на нагревател с титаниева обвивка степен 7, оставяйки въглеродни отлагания. Това отлагане образува пукнатини и под-отлагания на галванични елементи. Въглеродният слой е проводим и катоден за титана, причинявайки анодно разтваряне на титана отдолу. Максимално допустимият TOC за избягване на корозия при недостатъчно отлагане е 0,5 ppm (500 ppb). Над този праг се образуват пиролизирани въглеродни отлагания в рамките на 500-1000 часа, което дава нива на питинг от 0,05-0,20 mm/година.

Образуване на пиролитични въглеродни отлагания и корозионен механизъм при недостатъчни отлагания

Органичните молекули във водата претърпяват термично разграждане (пиролиза) върху нагрятата титанова повърхност при 90 градуса. Реакцията води до образуване на аморфен въглерод и летливи продукти. Въглеродните отлагания първоначално са тънки, но нарастват с времето. Депозитът е електрохимично благороден за титан и е електропроводим. В находището се изразходва кислород, концентрира се хлорид (от следи от примеси). Аноден и разтваря титана под въглерода. Обширната въглеродна повърхност е катод и възниква бърза локализирана корозия. Паладият в титана от клас 7 не предотвратява отлагането на въглерод, но може да намали скоростите на корозия под-отлаганията, след като отлаганията се образуват.

Количествено образуване на въглеродни отлагания и питинг спрямо общия органичен въглерод

Доказано е, че титанът от степен 7 работи по следния начин, когато се тества в контролирана дейонизирана вода (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 и бързата корозия при недостатъчно отлагане води до перфорация за 2000 до 5000 часа при 2,0 ppm TOC.

Ефект на хлорида и разтворения кислород върху ефективността на отстраняване на ТОС.

Наличието на хлорид във водата значително намалява допустимия TOC. Допустимият TOC е 0,5 ppm при 10 ppb хлорид за дълбочина на ямата<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 Ръчен водонагревател с висока чистота

Следващата таблица обобщава препоръките за максимално допустим TOC за дейонизирана вода при 90 градуса за титаниеви нагреватели от клас 7, въз основа на нивото на хлорид и необходимия живот на нагревателя.

Концентрация на хлорид (ppb) Желан експлоатационен живот (години) Максимално допустим TOC (ppm) Очаквана дълбочина на ямата<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 След 5000 часа (µm)
Инженерство отвъд контрола на TOC

Степента на титан влияе върху корозията при недостатъчно отлагане. Степента на корозия под -отлагания от степен 7 е 2–3 пъти по-ниска от тази на степен 2 при същата дебелина на въглеродните отлагания. Дебелината на стената е надбавка за проникване на яма. 2,0 мм стена с 0,10 мм годишно хлътване ще оцелее 20 години. Системата за пречистване на водата трябва да има монитор за TOC с предупреждение, настроено на 0,4 ppm. Филтрирането с активен въглен преди нагревателя елиминира органичните съединения преди контакт с нагрятата повърхност. Периодичното почистване на нагревателя с 5% лимонена киселина при 60 градуса за 2 часа премахва въглеродните отлагания, без да атакува титана.

Информирана спецификация

За нагревател от титаниева обвивка степен 7 в дейонизирана вода при 90 градуса, ограничете общия органичен въглерод до < 0,3 ppm за 10-годишен експлоатационен живот. Инсталирайте TOC анализатор на водоснабдяването с аларма, настроена на 0,4 ppm и блокиране за ограничаване на мощността на нагревателя или изключване на системата, ако TOC надвиши 0,6 ppm. За съществуващи системи с TOC > 0,5 ppm, инсталирайте филтър с активен въглен или модул за UV окисляване, за да намалите органичните вещества. Проверявайте повърхността на нагревателя ежегодно по време на работа. Ако се забелязват тъмни въглеродни отлагания, почистете нагревателя с 5% лимонена киселина при 60 градуса за 2 часа. Инженерът контролира TOC до по-малко от 0,5 ppm, за да предотврати образуването на пиролизирани въглеродни отлагания и корозия при недостатъчно отлагане при високо{16}}чиста вода.