Para uma barra de aquecimento de titânio usada para reaquecer uma solução de tiocianato de sódio a 30% a 80 graus, como o ânion tiocianato inibe competitivamente a corrosão induzida por cloreto-?

Verifica-se que os ânions tiocianato (SCN -) são fortemente adsorvidos na superfície do titânio em 30% de tiocianato de sódio (NaSCN) a 80 graus para formar uma barreira protetora. Os íons Cl- competem com SCN- por locais de adsorção na superfície. SCN- tem uma afinidade de adsorção maior que Cl- e, portanto, desloca o cloreto da superfície e evita corrosão-induzida por cloreto. A eficiência de inibição é aumentada pela concentração de SCN- . O Pitting é totalmente suprimido quando a razão molar SCN- / Cl- é superior a 2. O revestimento protetor é um complexo de titânio-tiocianato que impede a entrada de cloreto na superfície do metal.

Mecanismo de Adsorção Competitiva e Inibição de Pitting

O tiocianato é uma base macia que se liga covalente e fortemente aos átomos superficiais do titânio. O cloreto é uma base dura e forma conexões eletrostáticas mais fracas. Em soluções mistas, o SCN⁻ adsorve e bloqueia preferencialmente locais de superfície que estariam disponíveis para cloreto. A camada SCN depositada também modifica a carga superficial e repele íons cloreto. A inibição obedece à isoterma de Langmuir θ  K[SCN  ] 1  K[SCN  ] (1) onde θ é a cobertura da superfície e K é a constante de equilíbrio de adsorção.

Inibição quantitativa de pitting em função da relação SCN- / Cl-

O seguinte foi estabelecido para titânio Grau 2 por meio de testes controlados em soluções de 1.000 ppm de Cl- a 80 graus e várias concentrações de SCN- por 500 horas. SCN - /Cl - razão molar 0 (0 ppm SCN - ) Densidade de pites 50-150 pites/cm 2 Profundidade máxima de pites 200-500 mícrons A densidade de pites em uma proporção de 0,5 (500 ppm SCN-) é 10-30 pites/cm2 e a profundidade do poço é de 50-100 µm. A densidade de pites é de 2-10 pites/cm 2 e a profundidade de pites é de 10-30 µm em uma proporção de 1,0 (1.000 ppm SCN -) e a proporção de 2,0 (2.000 ppm SCN-) tem uma densidade de pites de 0 pites/cm2 e profundidade de pites de 0 µm (proteção completa). Na proporção de 5,0 (5000 ppm SCN -), a densidade de pite é 0 e a profundidade de pite é 0.

Razão Crítica em Função da Temperatura e Concentração de Cloreto

À medida que a temperatura aumenta, a proporção mínima de SCN-/Cl- para proteção total aumenta. A 40 graus a proporção é de 0,8. A 60 graus a proporção é de 1,2. A proporção é 2,0 a 80 graus. A proporção em 100 graus é 3,0. A proporção necessária também aumenta com a concentração de cloreto. A 500 ppm Cl⁻ a proporção é 1,5, a 1.000 ppm Cl⁻ a proporção é 2,0 e a 5.000 ppm Cl⁻ a proporção é 3,0.

Tiocianato: o segredo para a prevenção da corrosão por cloretos

A tabela a seguir fornece orientação sobre a concentração de SCN⁻ para evitar corrosão-induzida por cloreto em aquecedores de titânio grau 2 operando a 80 graus.

Concentração de cloreto, ppm SCN− mínimo para proteção completa, ppmSCN⁻ (ppm) sugeridoSCN-/Cl- Razão molar 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 Engenharia além do controle de concentração de tiocianato

O grau do titânio determina a concentração de SCN⁻ necessária. O grau 7 (estabilizado com paládio) tem menor necessidade (proporção 1,0-1,5 SCN-/Cl- a 80 C) devido à sua superfície mais nobre. A espessura da parede permite a penetração do poço se a inibição não for completa. A estabilidade do SCN- depende do pH. Em pH < 4, o SCN- hidrolisa em HCN e é perdido. SCN⁻ é estável em pH > 10. Substâncias oxidantes (por exemplo, Fe³⁺) podem oxidar SCN⁻ a sulfato, diminuindo assim a inibição.

Uma especificação informada

Para uma barra de calor de titânio em tiocianato de sódio a 30% a 80 graus com contaminação por cloreto, a razão molar SCN-/Cl- deve ser mantida acima de 2,0 para evitar corrosão. Se o teor de cloreto for incerto, use SCN- a 5.000 ppm (0,5%) como inibidor geral. Titulação semanal para verificar a concentração de SCN-. Se a proporção cair abaixo de 2,0, adicione tiocianato de sódio. Para aquecedores existentes com corrosão, aumente a concentração de SCN⁻ em até 10.000 ppm por um curto período para repassivar a superfície. O engenheiro usa tiocianato como adsorbato competitivo para proteger aquecedores de titânio contra corrosão por cloreto.