Wat is de maximaal toegestane totale organische koolstof (TOC) in gedeïoniseerd water van 90 graden die een titanium mantelverwarmer van klasse 7 kan verdragen zonder last te hebben van onderafzettingscorrosie door gepyrolyseerde koolstof?
Laat een bericht achter
In gedeïoniseerde watersystemen die op 90 graden werken, kan de totale organische koolstof (TOC) afkomstig zijn van afbraak van ionenuitwisselingshars, biofilmgroei of verontreiniging van het voedingswater. Wanneer een klasse 7 titanium mantelverwarmer in dergelijk water werkt, pyrolyseren organische verbindingen op het hete oppervlak, waardoor een koolstofhoudende afzetting achterblijft. Deze afzetting creëert spleten en onder-afzetting galvanische cellen. De koolstoflaag is geleidend en kathodisch voor titanium, waardoor het onderliggende titanium anodische oplossing krijgt. De maximaal toegestane TOC om onderafzettingscorrosie te voorkomen is 0,5 ppm (500 delen per miljard). Boven dit niveau vormen zich binnen 500 tot 1.000 uur gepyrolyseerde koolstofafzettingen, wat leidt tot putvormingspercentages van 0,05 tot 0,20 mm per jaar.
Het mechanisme van pyrolytische koolstofafzetting en onderafzettingscorrosie
Bij 90 graden ondergaan organische verbindingen in water thermische ontleding (pyrolyse) op het hete titaniumoppervlak. De reactie produceert amorfe koolstof en vluchtige producten. De koolstofafzetting is aanvankelijk dun, maar hoopt zich in de loop van de tijd op. De afzetting is elektrisch geleidend en elektrochemisch edel ten opzichte van titanium. Onder de afzetting raakt de zuurstof uitgeput en concentreren chloriden (van sporen van onzuiverheden). Het titanium onder de koolstof wordt anodisch en lost op. Het grote met koolstof-bedekte oppervlak fungeert als kathode en veroorzaakt snelle plaatselijke corrosie. Het palladiumgehalte van titanium van klasse 7 voorkomt de koolstofafzetting niet, maar kan de corrosiesnelheid van de afzetting verminderen zodra de afzetting zich vormt.
Kwantitatieve vorming van koolstofafzettingen en putjes als functie van TOC
Gecontroleerd testen in gedeïoniseerd water (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.
Invloed van chloride en opgeloste zuurstof op TOC-tolerantie
De aanwezigheid van chloride in het water verlaagt de toegestane TOC aanzienlijk. Bij 10 ppb chloride is de toegestane TOC voor<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-controlegids voor waterverwarmers met een hoge-zuiverheid
De volgende tabel geeft aanbevelingen voor de maximaal toegestane TOC in gedeïoniseerd water van 90 graden voor titaniumverwarmers van klasse 7, gebaseerd op het chloridegehalte en de gewenste levensduur.
| Chlorideconcentratie (ppb) | Gewenste levensduur (jaren) | Maximaal toegestane TOC (ppm) | Verwachte putdiepte na 5.000 uur (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 |
Techniek die verder gaat dan TOC-controle
De titaniumkwaliteit beïnvloedt onderafzettingscorrosie. Graad 7 heeft een 2-3 maal lagere onder-afzettingscorrosiesnelheid dan Graad 2 bij dezelfde dikte van de koolstofafzetting. De wanddikte zorgt voor een putpenetratietoeslag; een wand van 2,0 mm met putjes van 0,10 mm per jaar gaat 20 jaar mee. Het waterbehandelingssysteem moet een TOC-monitor bevatten met een alarm ingesteld op 0,4 ppm. Actieve koolfiltratie stroomopwaarts van de verwarmer verwijdert organische verbindingen voordat ze het hete oppervlak bereiken. Periodieke reiniging van de verwarmer met 5% citroenzuur op 60 graden gedurende 2 uur verwijdert koolstofafzettingen zonder titanium aan te tasten.
Een geïnformeerde specificatie maken
Voor een graad 7 titanium mantelverwarmer in gedeïoniseerd water van 90 graden moet de totale organische koolstof onder de 0,3 ppm worden gehouden gedurende een levensduur van 10- jaar. Installeer een TOC-analysator op de watertoevoer met een alarm bij 0,4 ppm en een vergrendeling die het verwarmingsvermogen vermindert of het systeem uitschakelt als de TOC 0,6 ppm overschrijdt. Voeg voor bestaande systemen met TOC boven 0,5 ppm een actief koolfilter of een UV-oxidatie-eenheid toe om organische stoffen te verminderen. Inspecteer het verwarmingsoppervlak tijdens gebruik jaarlijks; als er donkere koolstofafzettingen zichtbaar zijn, reinig dan de kachel met 5% citroenzuur op 60 graden gedurende 2 uur. Door de TOC onder de 0,5 ppm te houden, voorkomt de ingenieur de vorming van gepyrolyseerde koolstofafzettingen en corrosie van onderafzettingen in zeer zuiver water.
