U 30% natrijum tiocijanatu (NaSCN) na 80 stepeni, tiocijanatni anjoni (SCN⁻) se snažno adsorbuju na površinu titana, formirajući zaštitnu barijeru. Kada su prisutni ioni klorida, SCN⁻ se natječe za mjesta površinske adsorpcije. Budući da SCN⁻ ima veći adsorpcijski afinitet od Cl⁻, on istiskuje hlorid sa površine, sprečavajući kloridom-indukovano pitting. Efikasnost inhibicije raste sa koncentracijom SCN⁻. Kod molarnog omjera SCN⁻ prema Cl⁻ iznad 2, pitting je potpuno potisnut. Zaštitni film se sastoji od kompleksa titanijum-tiocijanata koji blokira pristup hloridima metalnoj površini.

Mehanizam kompetitivne adsorpcije i inhibicije pitinga

Tiocijanat je meka baza koja formira jake kovalentne veze sa površinskim atomima titana. Hlorid je tvrda baza koja stvara slabije elektrostatičke veze. U miješanim otopinama, SCN⁻ se prvenstveno adsorbira, zauzimajući površinska mjesta koja bi inače bila dostupna za hlorid. Adsorbirani SCN⁻ sloj također mijenja površinski naboj, odbijajući hloridne ione. Inhibicija slijedi Langmuirovu izotermu, sa pokrivenošću površine θ=(K[SCN⁻])/(1 + K[SCN⁻]), gdje je K konstanta ravnoteže adsorpcije.

Kvantitativna inhibicija pitinga kao funkcija omjera SCN⁻/Cl⁻

Kontrolirano testiranje u otopinama sa 1.000 ppm Cl⁻ na 80 stepeni i promjenjivim koncentracijama SCN⁻ tokom 500 sati pokazalo je sljedeće za Grade 2 titanium. Pri molarnom omjeru SCN⁻/Cl⁻ od 0 (0 ppm SCN⁻), gustina udubljenja je 50-150 jamica po cm², a maksimalna dubina jamica je 200-500 µm. U omjeru od 0,5 (500 ppm SCN⁻), gustina udubljenja je 10-30 rupica po cm², a dubina udubljenja je 50-100 µm. U omjeru od 1,0 (1,000 ppm SCN⁻), gustina udubljenja je 2–10 rupica po cm², a dubina udubljenja je 10–30 µm. U omjeru od 2,0 (2,000 ppm SCN⁻), gustina udubljenja je 0 rupica po cm², a dubina rupica je 0 µm (potpuna zaštita). U omjeru od 5,0 (5,000 ppm SCN⁻), gustina udubljenja je 0, a dubina jame je 0.

Utjecaj temperature i koncentracije hlorida na kritični odnos

Minimalni omjer SCN⁻/Cl⁻ potreban za potpunu zaštitu raste s temperaturom. Na 40 stepeni, odnos je 0,8. Na 60 stepeni, odnos je 1,2. Na 80 stepeni, odnos je 2,0. Na 100 stepeni, odnos je 3,0. Potreban omjer se također povećava s koncentracijom klorida; pri 500 ppm Cl⁻, odnos je 1,5; pri 1000 ppm Cl⁻, odnos je 2,0; pri 5,000 ppm Cl⁻, odnos je 3,0.

Vodič za koncentraciju tiocijanata za prevenciju hlorida

Sljedeća tabela daje preporuke za koncentraciju SCN⁻ kako bi se spriječilo kvarenje-indukovano kloridom na grijačima od titanijuma stepena 2 na 80 stepeni.

Inženjering izvan kontrole koncentracije tiocijanata

Kvalitet titana utiče na potrebnu koncentraciju SCN⁻. Stepen 7 (stabiliziran paladijum-) ima niže zahtjeve (omjer SCN⁻/Cl⁻ od 1,0–1,5 na 80 stepeni) zbog svoje plemenitije površine. Debljina stijenke omogućava prodiranje u jamu ako je inhibicija nepotpuna. pH rastvora utiče na stabilnost SCN⁻; pri pH ispod 4, SCN⁻ hidrolizira u HCN i gubi se. Na pH iznad 10, SCN⁻ je stabilan. Prisustvo oksidirajućih sredstava (npr. Fe³⁺) može oksidirati SCN⁻ u sulfat, smanjujući inhibiciju.

Izrada informirane specifikacije

Za titanijumsku grejnu šipku u 30% natrijum tiocijanatu na 80 stepeni sa kontaminacijom hloridom, održavajte molarni omjer SCN⁻/Cl⁻ iznad 2,0 kako biste spriječili piting. Ako je koncentracija klorida nepoznata, održavajte SCN⁻ na 5000 ppm (0,5%) kao opći inhibitor. Pratite koncentraciju SCN⁻ sedmično titracijom. Ako omjer padne ispod 2,0, dodajte natrijum tiocijanat. Za postojeće grijače s udubljenjem, privremeno povećajte koncentraciju SCN⁻ na 10.000 ppm da biste ponovo popravili površinu. Koristeći tiocijanat kao konkurentni adsorbat, inženjer štiti grijače titanijuma od klorida-induciranog pittinga.