太陽能熱水器水箱的常見腐蝕失效狀況
發布時間：2023-12-06 點擊量：406
提要：調查顯示，水箱內膽腐蝕失效主要是局部腐蝕失效，具體有晶間腐蝕，應力腐蝕和孔蝕三種類型，也有這幾種腐蝕類型同時發生的失效情況。搪瓷水箱和搪塑水箱的防腐蝕原理都是在金屬和水之間涂覆一層不導電的材料，以隔斷水和金屬的化學反應。
太陽能熱水器在中國發展已經有二十幾年的時間，技術上也漸趨完善。家用太陽能主流產品是帶有承壓儲水水箱的靜態加熱式太陽能熱水器。水箱是太陽能熱水器的核心部件之一。其內膽技術是熱水器的關鍵技術，內膽的好壞直接影響太陽能熱水器的壽命、安全性和可靠性。目前市場上常見的水箱內膽類型主要有搪瓷內膽，搪塑內膽和不銹鋼內膽。調查顯示，水箱內膽腐蝕失效主要是局部腐蝕失效，具體有晶間腐蝕，應力腐蝕和孔蝕三種類型，也有這幾種腐蝕類型同時發生的失效情況。
1常見局部腐蝕
1.1晶間腐蝕與應力腐蝕
晶間腐蝕和應力腐蝕本屬于兩種不同的腐蝕類型，但是在太陽能熱水器水箱上都和金屬晶粒組織有著密切的聯系，兩種腐蝕失效經常同時發生，因此放在一起陳述。晶間腐蝕是腐蝕沿著晶粒邊界或它的鄰近區域發展的一種腐蝕形式。而應力腐蝕指的是材料在介質和力的共同作用下引起的失效或者機械性能變化。晶間腐蝕往往是應力腐蝕的先導。
不銹鋼水箱是利用不銹鋼不容易生銹腐蝕的原理來保障內膽的使用壽命，由于其加工設備投資小，加工工序少，工藝相對簡單，在非承壓的水箱上應用較多，在承壓水箱上的應用卻出現過很多問題。不銹鋼的不銹，一般意義上指的是其抗均勻腐蝕的能力，應用在太陽能水箱上，其最主要的問題焊接后焊接及其熱影響區的金相組織發生變化，承壓場合的應用容易出現晶間腐蝕和應力腐蝕。如圖1所示，不銹鋼在焊接后，會產生高溫，焊縫溫度經過敏化溫度區間時，會析出碳化物，在晶界上形成(Fe.Cr)23C6。而碳化物的析出會導致不銹鋼焊接區域元素分布不均勻，再加上焊接區經過高溫熔化，金相組織發生變化，晶粒變得粗大，在某些環境中產生晶間腐蝕（焊接侵蝕）。另外，當水箱承受自來水壓力和水箱中冷水被加熱后附加的膨脹壓力時，又會產生應力腐蝕，應力的存在同時會加劇晶間腐蝕，從而加速焊接區域的破壞，水箱使用2~3年后會出現一定比例的焊接區域的漏水問題。
搪瓷水箱和搪塑水箱的防腐蝕原理都是在金屬和水之間涂覆一層不導電的材料，以隔斷水和金屬的化學反應。其區別在于搪塑水箱采用塑料作為隔斷材料，目前市場上使用的較少在這里不做探討。而搪瓷水箱是將無機玻璃質材料通過熔融凝于基體金屬上并與金屬牢固結合在一起的一種產品，工藝相對復雜。由于搪瓷起到隔絕水的作用，搪瓷配料和工藝做的好則可避免晶間腐蝕和應力腐蝕的破壞。而搪瓷如何能和基材精密結合，防止出現鱗爆、剝瓷、銅頭、針孔等缺陷，和搪瓷材料配方好壞以及工藝水平有很大關系。海南綠色建筑、海南太陽能， 海南太陽能施工， 海南太陽能方案設計， 海南熱泵工程， 海南中央熱水器， 海南新能源， 海南太陽能維修， 海南凈水器
1.2孔蝕
孔蝕是指在金屬的表面出現向材料深處發展的腐蝕小孔，其余區域不腐蝕或者腐蝕輕微，孔蝕也稱為小孔腐蝕、點蝕等。水箱上另外一個常見的腐蝕是孔蝕。這種腐蝕往往并非在焊接區域。一般直徑只有數微米，這種腐蝕的另一個顯著特征是孔口多數有腐蝕產物覆蓋。熱水器水箱上產生孔蝕的最主要的元兇是氯離子，孔蝕的過程中并不消耗氯離子，因而氯離子對孔蝕主要起誘導作用，其機理是氯離子能優先地吸附在鈍化膜上，把氧原子排擠掉，然后和鈍化膜中的陽離子形成可溶性氯化物，從而破壞金屬的自鈍化能力。在使用次氯酸消毒的自來水中，即使使用無縫不銹鋼，也難以完全避免孔蝕的破壞。有研究表明在金屬表面有傷痕，內部有硫化物夾雜，晶界上有碳化物沉積時，這些特定部位更容易形成孔蝕。
2太陽能水箱防腐蝕方法
抑制腐蝕的常用方法主要有：1)使用更耐腐蝕的材料、增加材料的厚度或者提高焊接工藝；2）避免腐蝕環境如降低水中氯離子含量，減少水溶氧含量；3）涂覆防腐涂層和采用犧牲陽極或外加電流相結合的陰極保護法；4）采用陽極氧化等增加防腐氧化膜的陽極保護法；5）增加陽極性、陰極性和混合性的緩蝕劑保護法等。具體針對不銹鋼水箱的腐蝕問題，常見解決有：1）更換不銹鋼材質，使用更耐蝕的不銹鋼如316L不銹鋼和增加不銹鋼的厚度，此措施會使廠家成本大幅度提高；2）嚴格控制保證焊接工藝和使用更好的焊接工藝，此措施雖可減小腐蝕問題，但不能從機理上避免水箱腐蝕；3）避免在水質較差地區銷售，此措施需犧牲很大的市場。所以現在還未找到一個非常行之有效的減少不銹鋼水箱腐蝕的方法。
而搪瓷水箱除了本身非常耐蝕的無機涂層保證外，還采用犧牲陽極或外加電流相結合的陰極保護法，通過簡單工藝在內膽上裝配上犧牲陽極即俗稱的陽極棒，即可延長搪瓷水箱的壽命，并且陽極棒易與更換，在合適的時間更換陽極棒可從根本上解決水箱腐蝕問題。而相同的陽極棒解決方案裝配在不銹鋼水箱上，陽極棒會因需要保護不銹鋼面積很大，而造成消耗非常快，所以此方案不適用不銹鋼水箱。
3結束語
綜上所述，搪瓷水箱應用在太陽能熱水器的承壓水箱上具有明顯優勢，具有優異的抗腐蝕性能。可大大提高太陽能熱水器運行的安全性、可靠性，充分保證太陽能熱水器的壽命。但搪瓷水箱由于搪瓷粉原材料成分配比要求嚴格，搪瓷內膽工藝復雜，對熱水器制造廠家的專業度要求更高，需要廠家投入更多的資源才能做出優異性能的長壽命的太陽能熱水器水箱。海南綠色建筑、海南太陽能， 海南太陽能施工， 海南太陽能方案設計， 海南熱泵工程， 海南中央熱水器， 海南新能源， 海南太陽能維修， 海南凈水器
來源：中國太陽能產業資訊網
