U 5% natrijevom tartaratu na 103 stupnja (vrelište), tartaratni ion (C₄H₄O₆²⁻) snažno je kelirajuće sredstvo za titan. Za razliku od klorida ili fluorida koji uzrokuju piting, tartarat tvori topive komplekse titan-tartarata: Ti4⁴⁺ + 3C₄H₄O₆²⁻ → [Ti(C₄H₄O₆)₃]4⁻. Ovo kompleksiranje uklanja Ti4⁺ ione s površine dok se formiraju, sprječavajući stvaranje stabilnog pasivnog filma. Bez zaštitnog filma, titan ravnomjerno korodira postojanom stopom od 0,15–0,25 mm godišnje, bez lokaliziranih jamičastih točaka. Brzina korozije ne ovisi o vremenu nakon početnog prijelaznog razdoblja.

Mehanizam ravnomjerne korozije-izazvane tartaratom

Tartaratni ioni imaju više hidroksilnih i karboksilnih skupina koje tvore stabilne pet{0}}člane kelatne prstenove s Ti4⁺. Konstanta formiranja kompleksa Ti-tartarata je vrlo visoka (log K ≈ 20). To znači da se sav Ti4⁺ koji se oslobodi s metalne površine odmah kompleksira i uklanja u otopinu. Pasivni film se ne može nakupiti jer je produkt topljivosti TiO₂ prekoračen samo pri vrlo visokim lokalnim koncentracijama Ti4⁺. Korozija se odvija izravnim otapanjem metala: Ti → Ti4⁺ + 4e⁻, nakon čega slijedi brzo kompleksiranje. Proces je ujednačen jer nema pasivnog filma koji bi se lokalno razbio.

Kvantitativna brzina korozije kao funkcija koncentracije tartarata

Kontroliranim testiranjem u kipućoj otopini natrijevog tartarata (103 stupnja) tijekom 500 sati utvrđeno je sljedeće za titan 2. stupnja. Pri 0% tartarata (čiste vode), brzina korozije je 0,005–0,010 mm godišnje, površina je svijetla, a mehanizam je pasivan. Kod 1% tartarata, stopa je 0,03-0,06 mm godišnje, površina pokazuje lagano jetkanje, a mehanizam je miješan. Kod 3% tartarata, stopa je 0,08-0,15 mm godišnje, površina ima ravnomjerno jetkanje, a kompleksiranje dominira. Pri 5% tartarata stopa je 0,15–0,25 mm godišnje, površina ima ujednačenu mat završnicu, a mehanizam kompleksiranja-dominantan. Kod 10% tartarata, stopa je 0,20-0,35 mm godišnje, površina je jednoliko matirana, a mehanizam je jako kompleksiranje.

Utjecaj pH i temperature na brzinu kompleksiranja

Brzina kompleksiranja i brzina korozije ovise o pH i temperaturi. Na 60 stupnjeva i pH 7 s 5% tartarata, stopa korozije je 0,04–0,08 mm godišnje. Na 80 stupnjeva i pH 7, stopa je 0,08–0,15 mm godišnje. Na 100 stupnjeva i pH 7, stopa je 0,15–0,25 mm godišnje. Na 100 stupnjeva i pH 9, stopa je 0,10–0,18 mm godišnje (viši pH usporava koroziju). Na 100 stupnjeva i pH 5, stopa je 0,20–0,35 mm godišnje (niži pH ubrzava koroziju). Aktivacijska energija je približno 50 kJ/mol.

Vodič za kontrolu koncentracije tartarata i pH za titanske grijače

Sljedeća tablica daje preporuke za radne uvjete za titanske grijače stupnja 2 i 7 u otopinama natrijevog tartarata.

Inženjering izvan kontrole koncentracije tartarata

Vrsta titana utječe na brzinu kompleksiranja. Stupanj 7 (paladij-stabiliziran) ima 30–50% niže stope korozije od stupnja 2 u otopinama tartarata jer paladij pomaže u održavanju tankog pasivnog filma čak i u uvjetima kompleksiranja. Razred 12 nudi srednje poboljšanje. Debljina stijenke osigurava dopuštenje za koroziju; stjenka od 2,0 mm s 0,15 mm godišnje ravnomjerna korozija traje 13 godina. Površinska obrada nema značajan utjecaj na ravnomjernu koroziju. Povećanje pH vrijednosti na 9 dodavanjem natrijevog hidroksida smanjuje stopu korozije za 30-40%. Smanjenje temperature sa 100 stupnjeva na 80 stupnjeva smanjuje stopu za 50%.

Izrada informirane specifikacije

Za grijač od titanovog omotača u 5% natrijevom tartaratu na 103 stupnja prihvatite ravnomjernu koroziju kao dominantni mehanizam. Navedite titan stupnja 7 kako biste smanjili stopu korozije na 0,10–0,18 mm godišnje. Upotrijebite debljinu stijenke od 2,0 mm kako biste osigurali vijek trajanja od 10–15 godina. Ako je moguće, povećajte pH na 9 dodavanjem natrijevog hidroksida ili smanjite temperaturu na 80 stupnjeva. Tijekom rada jednom godišnje kontrolirati debljinu grijača ultrazvučnim mjerenjem; kada debljina stijenke dosegne 0,5 mm, zamijenite grijač. Shvaćajući da ioni tartarata kompleksiraju ione titana i sprječavaju repasivaciju, inženjer odabire odgovarajući stupanj i debljinu stjenke za predvidljivu ravnomjernu koroziju.