Σε 30% θειοκυανικό νάτριο (NaSCN) στους 80 βαθμούς, τα θειοκυανικά ανιόντα (SCN-) προσροφούνται έντονα στην επιφάνεια του τιτανίου, σχηματίζοντας ένα προστατευτικό φράγμα. Όταν υπάρχουν ιόντα χλωρίου, το SCN- ανταγωνίζεται για θέσεις επιφανειακής προσρόφησης. Επειδή το SCN- έχει υψηλότερη συγγένεια προσρόφησης από το Cl-, εκτοπίζει το χλώριο από την επιφάνεια, αποτρέποντας την επαγόμενη από το χλωρίδιο-κοίλωμα. Η αποτελεσματικότητα αναστολής αυξάνεται με τη συγκέντρωση SCN-. Σε μοριακή αναλογία SCN- προς Cl- πάνω από 2, το pitting καταστέλλεται πλήρως. Η προστατευτική μεμβράνη αποτελείται από ένα σύμπλοκο-θειοκυανικού τιτανίου που εμποδίζει την πρόσβαση χλωρίου στη μεταλλική επιφάνεια.

Ο Μηχανισμός της Ανταγωνιστικής Προσρόφησης και της Αναστολής Βάσης

Το θειοκυανικό είναι μια μαλακή βάση που σχηματίζει ισχυρούς ομοιοπολικούς δεσμούς με επιφανειακά άτομα τιτανίου. Το χλωρίδιο είναι μια σκληρή βάση που σχηματίζει ασθενέστερους ηλεκτροστατικούς δεσμούς. Σε μικτά διαλύματα, το SCN- προσροφάται κατά προτίμηση, καταλαμβάνοντας επιφανειακές θέσεις που διαφορετικά θα ήταν διαθέσιμες για χλώριο. Το προσροφημένο στρώμα SCN- αλλάζει επίσης το επιφανειακό φορτίο, απωθώντας τα ιόντα χλωρίου. Η αναστολή ακολουθεί μια ισόθερμη Langmuir, με την επιφανειακή κάλυψη θ=(K[SCN-])/(1 + K[SCN-]), όπου K είναι η σταθερά ισορροπίας προσρόφησης.

Ποσοτική αναστολή σκασίματος ως συνάρτηση της αναλογίας SCN-/Cl-

Η ελεγχόμενη δοκιμή σε διαλύματα με 1.000 ppm Cl- στους 80 βαθμούς και μεταβαλλόμενες συγκεντρώσεις SCN- σε διάστημα 500 ωρών κατέδειξε τα ακόλουθα για το τιτάνιο Βαθμού 2. Σε μοριακή αναλογία SCN-/Cl- 0 (0 ppm SCN-), η πυκνότητα κοιλοτήτων είναι 50-150 κοιλότητες ανά cm2 και το μέγιστο βάθος κοιλώματος είναι 200-500 μm. Σε μια αναλογία 0,5 (500 ppm SCN-), η πυκνότητα λακκούβων είναι 10–30 κοιλότητες ανά cm² και το βάθος κοιλώματος είναι 50–100 μm. Σε μια αναλογία 1,0 (1.000 ppm SCN-), η πυκνότητα κοιλοτήτων είναι 2–10 κοιλότητες ανά cm² και το βάθος κοιλώματος είναι 10–30 μm. Σε μια αναλογία 2,0 (2.000 ppm SCN-), η πυκνότητα διάτρησης είναι 0 κοιλότητες ανά cm2 και το βάθος κοιλώματος είναι 0 μm (πλήρης προστασία). Σε μια αναλογία 5,0 (5.000 ppm SCN-), η πυκνότητα κοιλοτήτων είναι 0 και το βάθος κοιλώματος είναι 0.

Επίδραση της θερμοκρασίας και της συγκέντρωσης χλωρίου στην κρίσιμη αναλογία

Η ελάχιστη αναλογία SCN-/Cl- που απαιτείται για πλήρη προστασία αυξάνεται με τη θερμοκρασία. Σε 40 μοίρες, η αναλογία είναι 0,8. Στις 60 μοίρες, η αναλογία είναι 1,2. Στις 80 μοίρες, η αναλογία είναι 2,0. Στις 100 μοίρες, η αναλογία είναι 3,0. Η απαιτούμενη αναλογία αυξάνεται επίσης με τη συγκέντρωση χλωρίου. στα 500 ppm Cl-, η αναλογία είναι 1,5. στα 1.000 ppm Cl-, η αναλογία είναι 2,0. στα 5.000 ppm Cl-, η αναλογία είναι 3,0.

Οδηγός συγκέντρωσης θειοκυανικού για την πρόληψη της δημιουργίας κοιλοτήτων χλωρίου

Ο παρακάτω πίνακας παρέχει συστάσεις για τη συγκέντρωση SCN⁻ για την αποφυγή δημιουργίας σκαφών που προκαλείται από χλωρίδιο-σε θερμαντήρες τιτανίου Βαθμού 2 στους 80 βαθμούς .

Μηχανική πέρα ​​από τον έλεγχο συγκέντρωσης θειοκυανικών

Ο βαθμός τιτανίου επηρεάζει την απαιτούμενη συγκέντρωση SCN-. Ο βαθμός 7 (-σταθεροποιημένο παλλάδιο) έχει χαμηλότερη απαίτηση (αναλογία SCN-/Cl- 1,0–1,5 στους 80 βαθμούς ) λόγω της πιο ευγενούς επιφάνειάς του. Το πάχος του τοιχώματος παρέχει ένα όριο διείσδυσης λάκκου εάν η αναστολή είναι ατελής. Το pH του διαλύματος επηρεάζει τη σταθερότητα του SCN-. σε pH κάτω από 4, το SCN- υδρολύεται σε HCN και χάνεται. Σε pH πάνω από 10, το SCN- είναι σταθερό. Η παρουσία οξειδωτικών παραγόντων (π.χ. Fe3+) μπορεί να οξειδώσει το SCN- σε θειικό, μειώνοντας την αναστολή.

Κάνοντας μια ενημερωμένη προδιαγραφή

Για μια ράβδο θερμότητας τιτανίου σε θειοκυανικό νάτριο 30% στους 80 βαθμούς με επιμόλυνση χλωρίου, διατηρήστε μια μοριακή αναλογία SCN-/Cl- πάνω από 2,0 για να αποφευχθεί η δημιουργία κοιλοτήτων. Εάν η συγκέντρωση χλωρίου είναι άγνωστη, διατηρήστε το SCN- στα 5.000 ppm (0,5%) ως γενικός αναστολέας. Παρακολουθήστε τη συγκέντρωση SCN- εβδομαδιαίως με τιτλοδότηση. Εάν η αναλογία πέσει κάτω από 2,0, προσθέστε θειοκυανικό νάτριο. Για τις υπάρχουσες θερμάστρες με διάτρηση, αυξήστε προσωρινά τη συγκέντρωση SCN- στα 10.000 ppm για να επαναπαθητικοποιήσετε την επιφάνεια. Χρησιμοποιώντας το θειοκυανικό ως ανταγωνιστικό προσροφητικό, ο μηχανικός προστατεύει τους θερμαντήρες τιτανίου από το χλώριο-που προκαλείται από κοιλότητες.