Care este carbonul organic total (TOC) maxim admisibil în apa deionizată la 90 de grade pe care un încălzitor cu înveliș de titan de gradul 7 îl poate tolera fără a suferi coroziune subdepozită de la carbonul pirolizat?

Carbonul organic total (TOC) din sistemele de apă deionizată poate fi atribuit defalcării rășinilor schimbătoare de ioni, creșterii biofilmului sau contaminării apei de alimentare, în special la 90 de grade. Într-o astfel de apă, compușii organici pirolizează pe suprafața încălzită a unui încălzitor cu înveliș de titan de gradul 7 lăsând un depozit de carbon. Acest depozit formează fisuri și celule galvanice sub-depozit. Stratul de carbon este conductiv și catodic față de titan, cauzând dizolvarea anodică a titanului dedesubt. TOC maxim permis pentru evitarea coroziunii subdepozitelor este de 0,5 ppm (500 ppb). Peste acest prag, depozitul de carbon pirolizat se formează în decurs de 500-1000 de ore, dând rate de pitting de 0,05-0,20 mm/an.

Formarea depozitelor de carbon pirolitic și mecanismul de coroziune a subdepozitului

Moleculele organice din apă suferă o degradare termică (piroliză) pe suprafața de titan încălzită la 90 de grade. Reacția duce la formarea carbonului amorf și a produșilor volatili. Depozitul de carbon este inițial subțire, dar crește cu timpul. Depozitul este electrochimic nobil față de titan și este conductor electric. În depozit se consumă oxigen, se concentrează clorura (din urme de impurități). Anodic și dizolvă titanul sub carbon. Suprafața extinsă de carbon este catodică și are loc o coroziune rapidă localizată. Paladiul din titanul de gradul 7 nu previne depunerea de carbon, dar poate reduce ratele de coroziune sub-depunerilor odată ce depozitul este format.

Formarea cantitativă a depozitelor de carbon și pitting versus carbon organic total

S-a demonstrat că titanul de gradul 7 are următoarele rezultate atunci când este testat în apă deionizată controlată (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 și coroziunea rapidă subdepunere, duce la perforare în 2.000 până la 5.000 de ore la 2,0 ppm TOC.

Efectul clorurii și al oxigenului dizolvat asupra eficienței de eliminare a COT.

Prezența clorurii în apă scade foarte mult TOC admisibil. TOC admisibil este de 0,5 ppm la 10 ppb de clorură pentru adâncimea gropii<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.

Încălzitor de apă de înaltă puritate manual pentru controlul TOC

Următorul tabel rezumă recomandările pentru TOC maxim admisibil pentru apa deionizată la 90 de grade pentru încălzitoarele cu titan de gradul 7, pe baza nivelului de clorură și a duratei de viață necesare a încălzitorului.

Concentrația de clorură (ppb) Durata de viață dorită (ani) TOC maxim admisibil (ppm) Adâncimea estimată a gropii<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 După 5.000 de ore (µm)
Inginerie dincolo de controlul TOC

Calitatea de titan influențează coroziunea subdepozitului. Ratele de coroziune sub-depozitului de gradul 7 sunt de 2-3 ori mai mici decât cele de gradul 2 la aceeași grosime a depozitului de carbon. Grosimea peretelui este o toleranță pentru penetrarea gropii. Un perete de 2,0 mm cu 0,10 mm pe an de gropi va supraviețui 20 de ani. Sistemul de tratare a apei trebuie să aibă un monitor TOC cu alertă setată la 0,4 ppm. Filtrarea cu cărbune activ în amonte de încălzitor elimină compușii organici înainte de contactul cu suprafața încălzită. Curățarea periodică a încălzitorului cu acid citric 5% la 60 de grade timp de 2 ore îndepărtează depunerile de carbon fără a ataca titanul.

Specificație informată

Pentru un încălzitor cu înveliș de titan de gradul 7 în apă deionizată la 90 de grade, limitați carbonul organic total la < 0,3 ppm pentru o durată de viață de 10 ani. Instalați un analizor de TOC pe sursa de apă cu o alarmă setată la 0,4 ppm și blocați pentru a limita puterea încălzitorului sau opriți sistemul dacă TOC depășește 0,6 ppm. Pentru sistemele existente cu TOC > 0,5 ppm, instalați un filtru de cărbune activ sau o unitate de oxidare UV pentru a reduce substanțele organice. Inspectați anual suprafața încălzitorului în timpul funcționării. Dacă sunt vizibile depuneri de cărbune închis la culoare, curățați încălzitorul cu acid citric 5% la 60 de grade timp de 2 ore. Inginerul controlează TOC la mai puțin de 0,5 ppm pentru a preveni formarea depunerilor de carbon pirolizat și coroziunea subdepozitului în serviciul de apă de înaltă puritate-.