În sistemele de apă deionizată care funcționează la 90 de grade, carbonul organic total (TOC) poate proveni din degradarea rășinii schimbătoare de ioni, creșterea biofilmului sau contaminarea apei de alimentare. Când un încălzitor cu înveliș de titan de gradul 7 funcționează într-o astfel de apă, compușii organici pirolizează pe suprafața fierbinte, lăsând un depozit de carbon. Acest depozit creează crăpături și celule galvanice sub-depozit. Stratul de carbon este conductiv și catodic față de titan, conducând dizolvarea anodică a titanului de dedesubt. TOC maxim admisibil pentru prevenirea coroziunii subdepozitelor este de 0,5 ppm (500 părți per miliard). Peste acest nivel, depozitele de carbon pirolizat se formează în decurs de 500–1.000 de ore, ceea ce duce la rate de pitting de 0,05–0,20 mm pe an.

Mecanismul de formare a depozitelor de carbon pirolitic și coroziunea subdepozitului

La 90 de grade, compușii organici din apă suferă descompunere termică (piroliză) pe suprafața fierbinte a titanului. Reacția produce carbon amorf și produși volatili. Depozitul de carbon este inițial subțire, dar se acumulează în timp. Depozitul este conductiv electric și nobil din punct de vedere electrochimic față de titan. Sub depozit, oxigenul este epuizat, iar clorurile (din urme de impurități) se concentrează. Titanul de sub carbon devine anodic și se dizolvă. Suprafața mare acoperită de carbon-acționează ca un catod, provocând coroziune rapidă localizată. Conținutul de paladiu de gradul 7 al titanului nu previne depunerea de carbon, dar poate reduce ratele de coroziune sub-depozitelor odată ce depozitul se formează.

Formarea cantitativă a depozitelor de carbon și pitting-ul ca funcție a TOC

Testare controlată în apă deionizată (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.

Influența clorurii și a oxigenului dizolvat asupra toleranței TOC

Prezența clorurii în apă scade semnificativ TOC admisibil. La 10 ppb clorură, TOC admisibil pentru<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.

Ghid de control al COT pentru încălzitoarele de apă de-puritate ridicată

Următorul tabel oferă recomandări pentru TOC maxim admisibil în apă deionizată la 90 de grade pentru încălzitoarele cu titan de gradul 7, în funcție de nivelul de clorură și durata de viață dorită.

Inginerie dincolo de controlul TOC

Calitatea de titan afectează coroziunea subdepozitului. Gradul 7 are rate de coroziune sub-depozite de 2-3 ori mai mici decât gradul 2 pentru aceeași grosime a depozitului de carbon. Grosimea peretelui asigură o toleranță de penetrare în groapă; un perete de 2,0 mm, cu 0,10 mm pe an, durează 20 de ani. Sistemul de tratare a apei trebuie să includă un monitor TOC cu o alarmă setată la 0,4 ppm. Filtrarea cu cărbune activ în amonte de încălzitor elimină compușii organici înainte ca aceștia să ajungă la suprafața fierbinte. Curățarea periodică a încălzitorului cu acid citric 5% la 60 de grade timp de 2 ore îndepărtează depunerile de carbon fără a ataca titanul.

Realizarea unei specificații informate

Pentru un încălzitor cu înveliș de titan de gradul 7 în apă deionizată la 90 de grade, mențineți carbonul organic total sub 0,3 ppm pentru o durată de viață de 10-ani. Instalați un analizor de TOC pe sursa de apă cu o alarmă la 0,4 ppm și un dispozitiv de blocare care reduce puterea încălzitorului sau oprește sistemul dacă TOC depășește 0,6 ppm. Pentru sistemele existente cu TOC peste 0,5 ppm, adăugați un filtru de cărbune activ sau o unitate de oxidare UV pentru a reduce substanțele organice. În timpul funcționării, inspectați anual suprafața încălzitorului; dacă sunt vizibile depuneri de carbon închis, curățați încălzitorul cu acid citric 5% la 60 de grade timp de 2 ore. Prin controlul TOC sub 0,5 ppm, inginerul previne formarea depunerilor de carbon pirolizat și coroziunea subdepozitului în serviciul de apă de înaltă puritate.