90 度で動作する脱イオン水システムでは、全有機炭素 (TOC) がイオン交換樹脂の分解、バイオフィルムの成長、給水汚染に起因する可能性があります。グレード 7 のチタン シース ヒーターがそのような水中で動作すると、高温の表面で有機化合物が熱分解し、炭素質の堆積物が残ります。この堆積物により隙間が生じ、堆積物の下にガルバニ電池ができます。-炭素層は導電性があり、チタンに対して陰極性であり、その下のチタンの陽極溶解を促進します。堆積不足腐食を防止するための最大許容 TOC は 0.5 ppm (500 ppm) です。このレベルを超えると、500 ～ 1,000 時間以内に熱分解炭素の堆積が形成され、年間 0.05 ～ 0.20 mm の孔食率が発生します。

熱分解炭素堆積物の形成とアンダーデポジット腐食のメカニズム

90 度では、水中の有機化合物が高温のチタン表面で熱分解 (熱分解) を受けます。この反応により、非晶質炭素と揮発性生成物が生成されます。炭素堆積は最初は薄いですが、時間の経過とともに蓄積します。堆積物は導電性があり、チタンに比べて電気化学的に貴です。堆積物の下では酸素が枯渇し、（微量不純物による）塩化物が濃縮されます。カーボンの下のチタンは陽極となり溶解します。炭素-で覆われた大きな表面は陰極として機能し、局所的な腐食を急速に引き起こします。グレード 7 チタンのパラジウム含有量は炭素の堆積を防止しませんが、堆積物が形成されると、堆積物中の腐食速度を低下させる可能性があります。-

TOC の関数としての定量的な炭素堆積物の形成と孔食

脱イオン水中での管理された試験 (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.

TOC耐性に対する塩化物と溶存酸素の影響

水中に塩化物が存在すると、許容 TOC が大幅に低下します。 10 ppb の塩化物では、許容 TOC<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.

高純度給湯器の TOC 管理ガイド-

次の表は、塩化物レベルと必要な耐用年数に基づいた、グレード 7 チタン ヒーターの 90 度の脱イオン水における最大許容 TOC の推奨値を示しています。

TOC制御を超えたエンジニアリング

チタンのグレードは析出物不足の腐食に影響を与えます。グレード 7 は、同じ炭素堆積厚さの場合、堆積下腐食速度がグレード 2 より 2 ～ 3 倍低い-。壁の厚さはピットの貫通許容量を提供します。 2.0 mm の壁は年間 0.10 mm の孔食で 20 年間持続します。水処理システムには、アラームが 0.4 ppm に設定された TOC モニターが含まれている必要があります。ヒーターの上流の活性炭濾過により、有機化合物が高温の表面に到達する前に除去されます。 5% クエン酸を使用して 60 度で 2 時間ヒーターを定期的に洗浄すると、チタンを攻撃することなく炭素堆積物が除去されます。

情報に基づいた仕様の作成

グレード 7 のチタン シーズ ヒーターの場合、90 度の脱イオン水中で、10- 年の耐用年数の間、総有機炭素を 0.3 ppm 未満に維持します。 0.4 ppm でアラームが鳴る TOC 分析装置と、TOC が 0.6 ppm を超えた場合にヒーターの電力を減らすかシステムをシャットダウンするインターロックを備えた TOC 分析装置を設置します。 TOC が 0.5 ppm を超える既存のシステムの場合は、有機物を減らすために活性炭フィルターまたは UV 酸化ユニットを追加します。動作中はヒーター表面を年に一度検査してください。黒っぽい炭素の堆積が見える場合は、5% クエン酸を使用して 60 度で 2 時間ヒーターを洗浄します。 TOC を 0.5 ppm 未満に制御することにより、エンジニアは高純度水供給における熱分解炭素堆積物の形成と堆積物不足の腐食を防止します。