Za toplotni štap od titanijuma koji se koristi za ponovno zagrevanje 30% rastvora natrijum tiocijanata na 80 stepeni, kako anjon tiocijanata kompetitivno inhibira kloridom-indukovane rupe?

Utvrđeno je da anjoni tiocijanata (SCN-) snažno adsorbiraju na površini titanijuma u 30% natrijum tiocijanatu (NaSCN) na 80 stepeni da bi formirali zaštitnu barijeru. Cl- joni se takmiče sa SCN- za mjesta adsorpcije na površini. SCN- ima veći adsorpcioni afinitet od Cl- i stoga istiskuje hlorid sa površine i sprečava kloridom-indukovano rupičenje. Efikasnost inhibicije se povećava koncentracijom SCN- . Pitting je potpuno potisnut kada je molarni omjer SCN- / Cl- veći od 2. Zaštitni premaz je kompleks titanijum{15}tiocijanata koji sprječava ulazak hlorida na površinu metala.

Mehanizam kompetitivne adsorpcije i inhibicije pitinga

Tiocijanat je meka baza, koja se kovalentno i snažno vezuje za površinske atome titanijuma. Hlorid je tvrda baza i stvara slabije elektrostatičke veze. U miješanim otopinama SCN⁻ prvenstveno adsorbira i blokira površinska mjesta koja bi bila dostupna hloridu. Deponovani SCN sloj takođe modifikuje površinski naboj i odbija hloridne jone. Inhibicija se pridržava Langmuirove izoterme θ  K[SCN  ] 1  K[SCN  ] (1) gdje je θ pokrivenost površine, a K konstanta ravnoteže adsorpcije.

Kvantitativna inhibicija pittinga kao funkcija omjera SCN- / Cl-

Kontrolisanim ispitivanjem u 1.000 ppm Cl- rastvora na 80 stepeni i različitim koncentracijama SCN- tokom 500 sati za titanijum stepena 2 utvrđeno je sledeće. SCN - /Cl - molarni omjer 0 (0 ppm SCN -) Gustina pitinga 50-150 jamica/cm 2 Maksimalna dubina rupice 200-500 mikrona Gustina rupice pri omjeru od 0} (SCN 5 ppm) je 0{3} ppm. 10-30 jamica/cm2 i dubina jame je 50-100 µm. Gustina udubljenja je 2-10 jama/cm 2, a dubina jame je 10-30 µm pri omjeru 1,0 (1,000 ppm SCN -) Odnos 2,0 (2,000 ppm SCN-) ima gustinu udubljenja od 0 jama/cm2 i dubinu jame od 0µm (potpuna dubina jame od 0µm). U omjeru od 5,0 (5000 ppm SCN -), gustina udubljenja je 0, a dubina jame je 0.

Kritični odnos kao funkcija temperature i koncentracije hlorida

Kako temperatura raste, minimalni omjer SCN-/Cl- za potpunu zaštitu se povećava. Na 40 stepeni odnos je 0,8. Na 60 stepeni odnos je 1,2. Odnos je 2,0 na 80 stepeni. Odnos na 100 stepeni 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 i pri 5,000 ppm Cl⁻ odnos je 3,0.

Tiocijanat: Tajna prevencije hlorida

Sljedeća tabela daje smjernice o koncentraciji SCN⁻ kako bi se izbjeglo pitting{0}}indukovano hloridom na grijačima od titanijuma stepena 2 koji rade na 80 stepeni.

Koncentracija klorida, ppm Minimalni SCN− za potpunu zaštitu, ppmSCN⁻ (ppm) preporučeniSCN-/Cl- Molarni omjer 100 200 300 2.0 250 500 750 2.0 500 1,000 1,500 2.0 1,000 2,000 3,000 2.0 2,000 4,000 6,000 2.0 5,000 10,000 15,000 2.0 Inženjering izvan kontrole koncentracije tiocijanata

Kvalitet titanijuma diktira potrebnu koncentraciju SCN⁻. Razred 7 (stabiliziran paladijum) ima manju potrebu (1,0-1,5 SCN-/Cl- odnos na 80 C) zbog svoje plemenitije površine. Debljina stijenke omogućava prodiranje u jamu ako inhibicija nije potpuna. Stabilnost SCN- zavisi od pH vrednosti. Pri pH < 4, SCN- hidrolizira u HCN i gubi se. SCN⁻ je stabilan na pH > 10. Oksidirajuće supstance (npr. Fe³⁺) mogu oksidirati SCN⁻ u sulfat, smanjujući tako inhibiciju.

Informirana specifikacija

Za toplotni štap od titanijuma u 30% natrijum tiocijanatu na 80 stepeni sa kontaminacijom hloridom, molarni omjer SCN-/Cl- treba održavati iznad 2,0 kako bi se izbjeglo pitting. Ako je sadržaj klorida neizvjestan, koristite SCN- na 5.000 ppm (0,5%) kao opći inhibitor. Sedmična titracija za provjeru koncentracije SCN{11}}. Ako omjer padne ispod 2,0, dodajte natrijum tiocijanat. Za postojeće grijače s udubljenjem, povećajte koncentraciju SCN⁻ do 10.000 ppm na kratko vrijeme kako biste ponovo popravili površinu. Inženjer koristi tiocijanat kao kompetitivni adsorbat za zaštitu titanijumskih grijača od hlorida.