Quin és el carboni orgànic total (TOC) màxim permès a l'aigua desionitzada a 90 graus que un escalfador de beina de titani de grau 7 pot tolerar sense patir la corrosió subdipòsit del carboni pirolitzat?
Deixa un missatge
En els sistemes d'aigua desionitzada que operen a 90 graus, el carboni orgànic total (TOC) pot originar-se a partir de la degradació de la resina d'intercanvi iònic, el creixement del biofilm o la contaminació de l'aigua d'alimentació. Quan un escalfador de funda de titani de grau 7 funciona en aquesta aigua, els compostos orgànics pirolitzen a la superfície calenta, deixant un dipòsit carbonós. Aquest dipòsit crea esquerdes i-cel·les galvàniques sota el dipòsit. La capa de carboni és conductora i catòdica del titani, provocant la dissolució anòdica del titani que hi ha a sota. El TOC màxim permès per evitar la corrosió dels dipòsits inferiors és de 0,5 ppm (500 parts per mil milions). Per sobre d'aquest nivell, els dipòsits de carboni pirolitzat es formen en un termini de 500 a 1.000 hores, donant lloc a taxes de picat de 0,05 a 0,20 mm per any.
El mecanisme de formació de dipòsits de carboni pirolític i corrosió de subdipòsits
A 90 graus, els compostos orgànics de l'aigua experimenten una descomposició tèrmica (piròlisi) a la superfície calenta de titani. La reacció produeix carboni amorf i productes volàtils. El dipòsit de carboni és inicialment prim però s'acumula amb el temps. El dipòsit és elèctricament conductor i electroquímicament noble en relació amb el titani. Sota el dipòsit, l'oxigen s'esgota i es concentren els clorurs (a partir de traces d'impureses). El titani sota el carboni es torna anòdic i es dissol. La gran superfície-coberta de carboni actua com a càtode, provocant una ràpida corrosió localitzada. El contingut de pal·ladi de titani de grau 7 no impedeix la deposició de carboni, però pot reduir les taxes de corrosió de sota-dipòsits un cop es formi el dipòsit.
Formació quantitativa de dipòsits de carboni i picadura com a funció del TOC
Prova controlada en aigua desionitzada (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.
Influència del clorur i l'oxigen dissolt en la tolerància al TOC
La presència de clorur a l'aigua redueix significativament el TOC admissible. A 10 ppb de clorur, el TOC admissible per<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.
Guia de control de TOC per a escalfadors d'aigua d'alta -puresa
La taula següent ofereix recomanacions sobre el TOC màxim admissible en aigua desionitzada a 90 graus per als escalfadors de titani de grau 7, en funció del nivell de clorur i la vida útil desitjada.
| Concentració de clorur (ppb) | Vida útil desitjada (anys) | TOC màxim permès (ppm) | Profunditat de fossa prevista després de 5.000 hores (µm) |
|---|---|---|---|
| <10 | >10 | 0.5 | <20 |
| <10 | 5 | 0.8 | 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 |
Enginyeria més enllà del control del TOC
El grau de titani afecta la corrosió del subdipòsit. El grau 7 té taxes de corrosió sota-dipòsits 2-3 vegades més baixes que el grau 2 per al mateix gruix del dipòsit de carboni. El gruix de la paret proporciona un marge de penetració de la fossa; una paret de 2,0 mm amb picats de 0,10 mm per any dura 20 anys. El sistema de tractament d'aigua ha d'incloure un monitor de TOC amb una alarma fixada a 0,4 ppm. La filtració de carbó actiu aigües amunt de l'escalfador elimina els compostos orgànics abans que arribin a la superfície calenta. La neteja periòdica de l'escalfador amb àcid cítric al 5% a 60 graus durant 2 hores elimina els dipòsits de carboni sense atacar el titani.
Elaboració d'una especificació informada
Per a un escalfador de funda de titani de grau 7 en aigua desionitzada a 90 graus, mantingueu el carboni orgànic total per sota de 0,3 ppm durant una vida útil de 10-anys. Instal·leu un analitzador de TOC al subministrament d'aigua amb una alarma a 0,4 ppm i un enclavament que redueix la potència de l'escalfador o tanca el sistema si el TOC supera les 0,6 ppm. Per als sistemes existents amb TOC per sobre de 0,5 ppm, afegiu un filtre de carbó actiu o una unitat d'oxidació UV per reduir els orgànics. Durant el funcionament, inspeccioneu la superfície de l'escalfador anualment; si són visibles dipòsits de carboni fosc, netegeu l'escalfador amb àcid cítric al 5% a 60 graus durant 2 hores. En controlar el TOC per sota de 0,5 ppm, l'enginyer impedeix la formació de dipòsits de carboni pirolitzat i la corrosió de subdipòsits en el servei d'aigua d'alta puresa.
