Trong các hệ thống nước khử ion hoạt động ở nhiệt độ 90 độ, tổng lượng carbon hữu cơ (TOC) có thể bắt nguồn từ sự phân hủy nhựa trao đổi ion, sự phát triển của màng sinh học hoặc ô nhiễm nước cấp. Khi lò sưởi vỏ titan cấp 7 hoạt động trong nước như vậy, các hợp chất hữu cơ sẽ nhiệt phân trên bề mặt nóng, để lại cặn cacbon. Lớp lắng đọng này tạo ra các kẽ hở và-các tế bào điện tích tụ bên dưới. Lớp carbon có tính dẫn điện và catôt đối với titan, thúc đẩy sự hòa tan anốt của titan bên dưới. TOC tối đa cho phép để ngăn chặn sự ăn mòn do lắng đọng dưới mức là 0,5 ppm (500 phần tỷ). Trên mức này, cặn carbon nhiệt phân hình thành trong vòng 500–1.000 giờ, dẫn đến tốc độ rỗ 0,05–0,20 mm mỗi năm.

Cơ chế hình thành cặn cacbon nhiệt phân và ăn mòn cặn cacbon dưới mức

Ở 90 độ, các hợp chất hữu cơ trong nước trải qua quá trình phân hủy nhiệt (nhiệt phân) trên bề mặt titan nóng. Phản ứng tạo ra cacbon vô định hình và các sản phẩm dễ bay hơi. Lớp cặn carbon ban đầu mỏng nhưng tích tụ theo thời gian. Trầm tích có tính dẫn điện và cao về mặt điện hóa so với titan. Dưới lớp trầm tích, oxy bị cạn kiệt và clorua (từ các tạp chất vi lượng) tập trung lại. Titan bên dưới carbon trở thành anốt và hòa tan. Bề mặt-được phủ carbon lớn hoạt động như cực âm, gây ra sự ăn mòn cục bộ nhanh chóng. Hàm lượng palladium của titan cấp 7 không ngăn chặn sự lắng đọng cacbon nhưng có thể làm giảm{10}tốc độ ăn mòn dưới lớp lắng đọng sau khi lớp cặn hình thành.

Sự hình thành cặn cacbon định lượng và tạo vết rỗ như một chức năng của TOC

Thử nghiệm có kiểm soát trong nước khử ion (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.

Ảnh hưởng của clorua và oxy hòa tan đến khả năng dung nạp TOC

Sự hiện diện của clorua trong nước làm giảm đáng kể TOC cho phép. Ở mức 10 ppb clorua, TOC cho phép đối với<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.

Hướng dẫn kiểm soát TOC dành cho-máy nước nóng có độ tinh khiết cao

Bảng sau đây cung cấp các khuyến nghị về TOC tối đa cho phép trong nước khử ion ở 90 độ đối với máy sưởi titan Cấp 7, dựa trên mức clorua và tuổi thọ mong muốn.

Kỹ thuật ngoài tầm kiểm soát TOC

Lớp titan ảnh hưởng đến sự ăn mòn của lớp lắng đọng. Cấp 7 có tốc độ ăn mòn dưới-kết tủa thấp hơn 2–3 lần so với Cấp 2 đối với cùng độ dày cặn cacbon. Độ dày của tường cung cấp khả năng xuyên hố; một bức tường 2,0 mm với độ rỗ 0,10 mm mỗi năm có tuổi thọ 20 năm. Hệ thống xử lý nước phải bao gồm bộ giám sát TOC với mức báo động được đặt ở mức 0,4 ppm. Quá trình lọc than hoạt tính ở đầu nguồn của lò sưởi sẽ loại bỏ các hợp chất hữu cơ trước khi chúng chạm tới bề mặt nóng. Vệ sinh định kỳ lò sưởi bằng axit xitric 5% ở 60 độ trong 2 giờ sẽ loại bỏ cặn cacbon mà không tấn công titan.

Thực hiện một đặc điểm kỹ thuật có hiểu biết

Đối với bộ gia nhiệt vỏ titan cấp 7 trong nước khử ion ở 90 độ, hãy duy trì tổng lượng carbon hữu cơ dưới 0,3 ppm trong thời gian sử dụng 10{15}}năm. Lắp đặt máy phân tích TOC trên nguồn cấp nước có cảnh báo ở mức 0,4 ppm và khóa liên động làm giảm công suất bộ sưởi hoặc tắt hệ thống nếu TOC vượt quá 0,6 ppm. Đối với các hệ thống hiện có có TOC trên 0,5 ppm, hãy thêm bộ lọc than hoạt tính hoặc thiết bị oxy hóa tia cực tím để giảm chất hữu cơ. Trong quá trình vận hành, kiểm tra bề mặt lò sưởi hàng năm; nếu nhìn thấy cặn carbon đen, hãy làm sạch lò sưởi bằng axit xitric 5% ở 60 độ trong 2 giờ. Bằng cách kiểm soát TOC dưới 0,5 ppm, kỹ sư ngăn chặn sự hình thành cặn cacbon nhiệt phân và ăn mòn cặn lắng trong dịch vụ nước có độ tinh khiết cao.