Dalam sistem air deionisasi yang beroperasi pada suhu 90 derajat, karbon organik total (TOC) dapat berasal dari kerusakan resin penukar ion, pertumbuhan biofilm, atau kontaminasi air umpan. Ketika pemanas selubung titanium Kelas 7 beroperasi dalam air tersebut, senyawa organik mengalami pirolisis pada permukaan panas, meninggalkan endapan karbon. Deposit ini menciptakan celah dan-sel galvanik di bawah deposit. Lapisan karbon bersifat konduktif dan katodik terhadap titanium, mendorong pelarutan anodik pada titanium di bawahnya. TOC maksimum yang diperbolehkan untuk mencegah korosi underdeposit adalah 0,5 ppm (500 bagian per miliar). Di atas tingkat ini, endapan karbon pirolisis terbentuk dalam waktu 500–1.000 jam, sehingga menghasilkan laju pitting sebesar 0,05–0,20 mm per tahun.

Mekanisme Pembentukan Deposit Karbon Pirolitik dan Korosi Underdeposit

Pada suhu 90 derajat, senyawa organik dalam air mengalami dekomposisi termal (pirolisis) pada permukaan titanium panas. Reaksi tersebut menghasilkan karbon amorf dan produk yang mudah menguap. Deposit karbon awalnya tipis tetapi terakumulasi seiring berjalannya waktu. Deposit tersebut bersifat konduktif secara elektrik dan secara elektrokimia lebih mulia dibandingkan titanium. Di bawah deposit, oksigen habis, dan klorida (dari sisa pengotor) terkonsentrasi. Titanium di bawah karbon menjadi anodik dan larut. Permukaan besar yang tertutup karbon-berfungsi sebagai katoda, mendorong korosi lokal dengan cepat. Kandungan paladium titanium kelas 7 tidak mencegah pengendapan karbon namun dapat mengurangi laju korosi di bawah endapan setelah endapan terbentuk.

Pembentukan Deposit Karbon Kuantitatif dan Pitting sebagai Fungsi TOC

Pengujian terkontrol dalam air deionisasi (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.

Pengaruh Klorida dan Oksigen Terlarut terhadap Toleransi TOC

Kehadiran klorida dalam air menurunkan TOC yang diijinkan secara signifikan. Pada 10 ppb klorida, TOC yang diijinkan untuk<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.

Panduan Kontrol TOC untuk-Pemanas Air dengan Kemurnian Tinggi

Tabel berikut memberikan rekomendasi TOC maksimum yang diperbolehkan dalam air deionisasi pada suhu 90 derajat untuk pemanas titanium Kelas 7, berdasarkan tingkat klorida dan masa pakai yang diinginkan.

Rekayasa Melampaui Kendali TOC

Tingkat titanium mempengaruhi korosi underdeposit. Grade 7 memiliki laju korosi under-endapan 2–3 kali lebih rendah dibandingkan Grade 2 untuk ketebalan deposit karbon yang sama. Ketebalan dinding memberikan kelonggaran penetrasi lubang; dinding 2,0 mm dengan lubang 0,10 mm per tahun dapat bertahan selama 20 tahun. Sistem pengolahan air harus dilengkapi monitor TOC dengan alarm yang disetel pada 0,4 ppm. Filtrasi karbon aktif di bagian hulu pemanas menghilangkan senyawa organik sebelum mencapai permukaan panas. Pembersihan pemanas secara berkala dengan asam sitrat 5% pada suhu 60 derajat selama 2 jam menghilangkan endapan karbon tanpa merusak titanium.

Membuat Spesifikasi yang Diinformasikan

Untuk pemanas selubung titanium Kelas 7 dalam air deionisasi pada suhu 90 derajat , pertahankan total karbon organik di bawah 0,3 ppm selama masa pakai 10{15}}tahun. Pasang penganalisis TOC pada pasokan air dengan alarm 0,4 ppm dan interlock yang mengurangi daya pemanas atau mematikan sistem jika TOC melebihi 0,6 ppm. Untuk sistem yang sudah ada dengan TOC di atas 0,5 ppm, tambahkan filter karbon aktif atau unit oksidasi UV untuk mereduksi bahan organik. Selama pengoperasian, periksa permukaan pemanas setiap tahun; jika endapan karbon gelap terlihat, bersihkan pemanas dengan asam sitrat 5% pada suhu 60 derajat selama 2 jam. Dengan mengendalikan TOC di bawah 0,5 ppm, teknisi mencegah pembentukan endapan karbon terpirolisis dan korosi endapan rendah dalam layanan air dengan kemurnian tinggi.