Dejonizētā ūdens sistēmās, kas darbojas 90 grādu temperatūrā, kopējais organiskais ogleklis (TOC) var rasties jonu apmaiņas sveķu sadalīšanās, bioplēves augšanas vai barības ūdens piesārņojuma rezultātā. Kad šādā ūdenī darbojas 7. pakāpes titāna apvalka sildītājs, uz karstās virsmas pirolizējas organiskie savienojumi, atstājot oglekli saturošus nogulsnes. Šis nogulsnējums rada plaisas un zem-nogulšņu galvaniskās šūnas. Oglekļa slānis ir vadošs un katodisks pret titānu, kas veicina apakšā esošā titāna anodisku izšķīšanu. Maksimāli pieļaujamā TOC, lai novērstu nepietiekamu nogulšņu koroziju, ir 0,5 ppm (500 daļas uz miljardu). Pārsniedzot šo līmeni, 500–1000 stundu laikā veidojas pirolizētas oglekļa nogulsnes, kā rezultātā veidojas 0,05–0,20 mm gadā.

Pirolītiskās oglekļa nogulsnes veidošanās mehānisms un nepietiekama nogulsnēšanās korozija

90 grādu temperatūrā ūdenī esošie organiskie savienojumi tiek pakļauti termiskai sadalīšanai (pirolīzei) uz karstās titāna virsmas. Reakcijā veidojas amorfs ogleklis un gaistoši produkti. Oglekļa nogulsnes sākotnēji ir plānas, bet laika gaitā uzkrājas. Nogulsnes ir elektriski vadošas un elektroķīmiski cēlas attiecībā pret titānu. Zem nogulsnes ir izsmelts skābeklis, un koncentrējas hlorīdi (no nelieliem piemaisījumiem). Titāns zem oglekļa kļūst anodisks un izšķīst. Lielā ar oglekli{7}}klātā virsma darbojas kā katods, izraisot ātru lokālu koroziju. 7. pakāpes titāna palādija saturs nenovērš oglekļa nogulsnēšanos, taču var samazināt zem{10}}nogulšņu korozijas ātrumu, tiklīdz veidojas nogulsnes.

Kvantitatīvā oglekļa nogulšņu veidošanās un bedrīšu veidošanās kā TOC funkcija

Kontrolēta pārbaude dejonizētā ūdenī (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.

Hlorīda un izšķīdušā skābekļa ietekme uz TOC toleranci

Hlorīda klātbūtne ūdenī ievērojami samazina pieļaujamo TOC. Pie 10 ppb hlorīda pieļaujamā TOC par<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.

TOC kontroles rokasgrāmata augstas{0}}tīrības ūdens sildītājiem

Nākamajā tabulā sniegti ieteikumi par maksimāli pieļaujamo TOC dejonizētā ūdenī 90 grādu temperatūrā 7. pakāpes titāna sildītājiem, pamatojoties uz hlorīda līmeni un vēlamo kalpošanas laiku.

Inženierzinātnes ārpus TOC kontroles

Titāna kategorija ietekmē nepietiekamu nogulšņu koroziju. 7. pakāpē ir 2–3 reizes zemāks zem-nogulšņu korozijas līmenis nekā 2. pakāpei ar tādu pašu oglekļa nogulšņu biezumu. Sienas biezums nodrošina bedres iespiešanās pabalstu; 2,0 mm siena ar 0,10 mm bedrēm gadā kalpo 20 gadus. Ūdens attīrīšanas sistēmā jāiekļauj TOC monitors ar trauksmes signālu, kas iestatīts uz 0,4 ppm. Aktivētās ogles filtrēšana pirms sildītāja noņem organiskos savienojumus, pirms tie sasniedz karsto virsmu. Periodiska sildītāja tīrīšana ar 5% citronskābi 60 grādu temperatūrā 2 stundas noņem oglekļa nogulsnes, neuzbrūkot titānam.

Apzinātas specifikācijas izveide

7. klases titāna apvalka sildītājam dejonizētā ūdenī 90 grādu temperatūrā uzturiet kopējo organisko oglekli zem 0,3 ppm 10 {15}} gadu kalpošanas laikā. Uzstādiet ūdens padeves TOC analizatoru ar trauksmi pie 0,4 ppm un bloķētāju, kas samazina sildītāja jaudu vai izslēdz sistēmu, ja TOC pārsniedz 0,6 ppm. Esošajām sistēmām ar TOC virs 0,5 ppm pievienojiet aktīvās ogles filtru vai UV oksidācijas ierīci, lai samazinātu organiskās vielas. Darbības laikā katru gadu pārbaudiet sildītāja virsmu; ja ir redzamas tumšas oglekļa nogulsnes, 2 stundas tīriet sildītāju ar 5% citronskābi 60 grādu temperatūrā. Kontrolējot TOC zem 0,5 ppm, inženieris novērš pirolizētu oglekļa nogulšņu veidošanos un nepietiekamu nogulšņu koroziju augstas tīrības ūdens apkalpošanā.