در سیستم‌های آب دیونیزه که در دمای 90 درجه کار می‌کنند، کربن آلی کل (TOC) می‌تواند از تجزیه رزین تبادل یونی، رشد بیوفیلم یا آلودگی آب تغذیه سرچشمه بگیرد. هنگامی که یک بخاری غلاف تیتانیوم درجه 7 در چنین آبی کار می کند، ترکیبات آلی بر روی سطح داغ تجزیه می شوند و یک رسوب کربنی به جا می گذارند. این رسوب شکاف‌هایی ایجاد می‌کند و سلول‌های گالوانیکی زیر{4}}رسوب می‌کند. لایه کربن رسانا و کاتدی به تیتانیوم است و باعث انحلال آندی تیتانیوم در زیر می شود. حداکثر TOC مجاز برای جلوگیری از خوردگی زیر رسوب 0.5 ppm (500 قسمت در میلیارد) است. بالاتر از این سطح، رسوبات کربن پیرولیز شده در عرض 500 تا 1000 ساعت تشکیل می شود که منجر به نرخ حفره 0.05-0.20 میلی متر در سال می شود.

مکانیسم تشکیل رسوب کربن پیرولیتیک و خوردگی زیر رسوبی

در دمای 90 درجه، ترکیبات آلی موجود در آب بر روی سطح تیتانیوم داغ تجزیه حرارتی (تجزیه حرارتی) می شوند. این واکنش کربن آمورف و محصولات فرار تولید می کند. رسوب کربن در ابتدا نازک است، اما در طول زمان انباشته می شود. این رسوب نسبت به تیتانیوم رسانای الکتریکی و از نظر الکتروشیمیایی نجیب است. در زیر رسوب، اکسیژن تخلیه می شود و کلریدها (از ناخالصی های کمیاب) غلیظ می شوند. تیتانیوم زیر کربن آندی می شود و حل می شود. سطح بزرگ پوشیده شده از کربن{7}}به عنوان یک کاتد عمل می کند و باعث خوردگی موضعی سریع می شود. محتوای پالادیوم تیتانیوم درجه 7 از رسوب کربن جلوگیری نمی کند، اما ممکن است پس از تشکیل رسوب، نرخ خوردگی کمتر از رسوب را کاهش دهد.

تشکیل کمّی رسوب کربن و حفره به عنوان تابعی از TOC

آزمایش کنترل شده در آب دیونیزه (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.

تأثیر کلرید و اکسیژن محلول بر تحمل TOC

وجود کلرید در آب TOC مجاز را به میزان قابل توجهی کاهش می دهد. در 10 ppb کلرید، TOC مجاز برای<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.

راهنمای کنترل TOC برای آبگرمکن‌های{0} با خلوص بالا

جدول زیر توصیه هایی را برای حداکثر TOC مجاز در آب دیونیزه در دمای 90 درجه برای هیترهای تیتانیوم درجه 7، بر اساس سطح کلرید و طول عمر مطلوب ارائه می دهد.

مهندسی فراتر از کنترل TOC

درجه تیتانیوم بر خوردگی زیر رسوبی تأثیر می گذارد. درجه 7 دارای 2 تا 3 برابر نرخ خوردگی زیر رسوبی نسبت به درجه 2 برای همان ضخامت رسوب کربن است. ضخامت دیواره اجازه نفوذ گودال را فراهم می کند. یک دیوار 2.0 میلی متری با گودال 0.10 میلی متر در سال 20 سال طول می کشد. سیستم تصفیه آب باید دارای یک مانیتور TOC با زنگ هشدار در 0.4 ppm باشد. فیلتر کربن فعال در بالادست بخاری، ترکیبات آلی را قبل از رسیدن به سطح داغ حذف می کند. تمیز کردن دوره ای بخاری با اسید سیتریک 5 درصد در دمای 60 درجه به مدت 2 ساعت رسوبات کربن را بدون حمله به تیتانیوم از بین می برد.

ساخت مشخصات آگاهانه

برای یک بخاری غلاف تیتانیوم درجه 7 در آب یونیزه شده در دمای 90 درجه، کل کربن آلی را زیر 0.3 پی پی ام به مدت 10{15}} سال نگه دارید. یک آنالایزر TOC روی منبع آب با زنگ هشدار 0.4 ppm و یک اینترلاک که قدرت بخاری را کاهش می دهد یا اگر TOC از 0.6 ppm بیشتر شود سیستم را خاموش می کند، نصب کنید. برای سیستم های موجود با TOC بالاتر از 0.5 ppm، یک فیلتر کربن فعال یا یک واحد اکسیداسیون UV اضافه کنید تا مواد آلی کاهش یابد. در حین کار، سالانه سطح بخاری را بازرسی کنید. در صورت مشاهده رسوبات کربن تیره، بخاری را با اسید سیتریک 5 درصد در دمای 60 درجه به مدت 2 ساعت تمیز کنید. با کنترل TOC زیر 0.5 ppm، مهندس از تشکیل رسوب کربن پیرولیز شده و خوردگی زیر رسوب در سرویس آب با خلوص بالا جلوگیری می کند.