Kolikšna je največja dovoljena vsebnost skupnega organskega ogljika (TOC) v deionizirani vodi pri 90 stopinjah, ki jo grelnik iz titanovega plašča stopnje 7 lahko prenese, ne da bi utrpel korozijo zaradi premajhnega odlaganja piroliziranega ogljika?

Skupni organski ogljik (TOC) v deioniziranih vodnih sistemih je mogoče pripisati razgradnji ionskih izmenjevalnih smol, rasti biofilma ali kontaminaciji napajalne vode, zlasti pri 90 stopinjah. V takšni vodi organske spojine pirolizirajo na segreti površini grelnika s titanovim plaščem stopnje 7, pri čemer nastane ogljikova usedlina. Ta usedlina tvori razpoke in pod-odlagane galvanske celice. Ogljikova plast je prevodna in katodna za titan, kar povzroča anodno raztapljanje titana pod njo. Največji dovoljeni TOC za preprečevanje korozije zaradi premajhnega nanosa je 0,5 ppm (500 ppb). Nad tem pragom se v 500-1000 urah tvori pirolizirana usedlina ogljika, kar daje stopnje luknjanja 0,05-0,20 mm/leto.

Nastajanje pirolitičnih ogljikovih usedlin in korozijski mehanizem premajhnih usedlin

Organske molekule v vodi so podvržene termični razgradnji (pirolizi) na segreti površini titana pri 90 stopinjah. Reakcija povzroči nastanek amorfnega ogljika in hlapnih produktov. Nanos ogljika je sprva tanek, a se sčasoma poveča. Nanos je elektrokemično plemenit za titan in je električno prevoden. V usedlini se porabi kisik, koncentrira se klorid (iz sledi nečistoč). Anodno in raztaplja titan pod ogljikom. Obsežna ogljikova površina je katoda in pride do hitre lokalne korozije. Paladij v titanu stopnje 7 ne preprečuje usedanja ogljika, lahko pa zmanjša stopnje korozije pod-nanosa, ko nastane depozit.

Kvantitativno nastajanje in luknjanje ogljika v primerjavi s skupnim organskim ogljikom

Pokazalo se je, da titan stopnje 7 pri testiranju v kontrolirani deionizirani 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 in hitra korozija zaradi premajhnega nanosa vodi do perforacije v 2000 do 5000 urah pri 2,0 ppm TOC.

Vpliv klorida in raztopljenega kisika na učinkovitost odstranjevanja TOC.

Prisotnost klorida v vodi močno zmanjša dovoljeni TOC. Dovoljeni TOC je 0,5 ppm pri 10 ppb klorida za globino 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 Ročni grelnik vode visoke čistosti

Naslednja tabela povzema priporočila za največji dovoljeni TOC za deionizirano vodo pri 90 stopinjah za titanove grelnike stopnje 7, ki temeljijo na ravni klorida in zahtevani življenjski dobi grelnika.

Koncentracija klorida (ppb) Želena življenjska doba (leta) Največji dovoljeni TOC (ppm) Pričakovana globina 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 Po 5000 urah (µm)
Inženiring onkraj nadzora TOC

Kvaliteta titana vpliva na korozijo pod nanosom. Stopnje korozije pod -razredom 7 so 2–3-krat nižje kot pri stopnji 2 pri enaki debelini nanosa ogljika. Debelina stene je dodatek za preboj jame. Stena debeline 2,0 mm z 0,10 mm lukenj na leto bo preživela 20 let. Sistem za obdelavo vode mora imeti monitor TOC z opozorilom, nastavljenim na 0,4 ppm. Filtracija z aktivnim ogljem pred grelnikom odstrani organske spojine pred stikom z ogrevano površino. Periodično čiščenje grelnika s 5 % citronsko kislino pri 60 stopinjah za 2 uri odstrani ogljikove usedline brez napada na titan.

Informirana specifikacija

Za grelnik s titanovim plaščem razreda 7 v deionizirani vodi pri 90 stopinjah omejite skupni organski ogljik na < 0,3 ppm za 10-letno življenjsko dobo. Namestite analizator TOC na dovod vode z alarmom, nastavljenim na 0,4 ppm, in zaklepom za omejitev moči grelnika ali zaustavitev sistema, če TOC preseže 0,6 ppm. Za obstoječe sisteme s TOC > 0,5 ppm namestite filter z aktivnim ogljem ali UV-oksidacijsko enoto za zmanjšanje organskih snovi. Vsako leto med delovanjem preglejte površino grelnika. Če so očitne temne usedline ogljika, čistite grelnik s 5 % citronsko kislino pri 60 stopinjah 2 uri. Inženir nadzoruje TOC na manj kot 0,5 ppm, da prepreči nastajanje piroliziranih ogljikovih usedlin in korozije pod usedlinami pri visoko{16}}čistih vodah.