Quando un riscaldatore a guaina in titanio viene utilizzato per far bollire una soluzione di tartrato di sodio al 5% a 103 gradi, perché lo ione tartrato complessa gli ioni di titanio e previene la ripassivazione, portando a una corrosione uniforme a 0,2 mm all'anno?
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Nel tartrato di sodio al 5% a 103 gradi, lo ione tartrato (C₄H₄O₆²⁻) è un forte agente chelante per il titanio. A differenza del cloruro o del fluoruro che causano vaiolatura, il tartrato forma complessi solubili di titanio-tartrato: Ti⁴⁺ + 3C₄H₄O₆²⁻ → [Ti(C₄H₄O₆)₃]⁴⁻. Questa complessazione rimuove gli ioni Ti⁴⁺ dalla superficie man mano che si formano, impedendo la formazione di un film passivo stabile. Senza una pellicola protettiva, il titanio si corrode uniformemente a una velocità costante di 0,15–0,25 mm all’anno, senza vaiolature localizzate.
Tasso di corrosione quantitativa rispetto alla concentrazione di tartrato
A 103 gradi (ebollizione):
| Concentrazione di tartrato di sodio (%) | Tasso di corrosione (mm/anno) | Aspetto superficiale | Meccanismo |
|---|---|---|---|
| 0 (solo acqua) | 0.005–0.010 | Luminoso | Passivo |
| 1 | 0.03–0.06 | Acquaforte leggera | Misto |
| 3 | 0.08–0.15 | Acquaforte uniforme | Complessazione |
| 5 | 0.15–0.25 | Opaco uniforme | Dominante la complessazione |
| 10 | 0.20–0.35 | Opaco uniforme | Grave complessazione |
Effetto della temperatura e del pH
| Temperatura (gradi) | pH | Tasso di corrosione da tartrato al 5% (mm/anno) |
|---|---|---|
| 60 | 7 | 0.04–0.08 |
| 80 | 7 | 0.08–0.15 |
| 100 | 7 | 0.15–0.25 |
| 100 | 9 | 0.10–0.18 |
| 100 | 5 | 0.20–0.35 |
Raccomandazione ingegneristica
Per le soluzioni di tartrato di sodio ad alta temperatura, accettare la corrosione uniforme come meccanismo dominante. Utilizzare pareti più spesse (2,0–2,5 mm) per garantire una tolleranza alla corrosione. Il titanio di grado 7 non offre alcun vantaggio perché la complessazione del tartrato non è influenzata dal palladio. Comprendendo il meccanismo di complessazione del tartrato, l'ingegnere seleziona lo spessore di parete appropriato per una corrosione uniforme.
