淺談空氣能熱水器不銹鋼水箱的腐蝕與防護

李志軍

摘 要：隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展和人們生活水平的普遍提高，以及國家對節(jié)能技術(shù)的大力推廣，空氣能熱水器憑借其安全、節(jié)能、高效、舒適等優(yōu)點在熱水器領(lǐng)域逐漸成為一顆耀眼的新星，也逐漸進入老百姓的家中，市場前景非常廣闊。然而不銹鋼材質(zhì)的水箱腐蝕漏水一直是各大廠商的痛點和難點，也是廣大用戶購買關(guān)注的焦點，水箱的壽命直接影響到一個品牌的口碑，通過分析，對水箱的設(shè)計制作、使用等環(huán)節(jié)進行相應(yīng)的防腐蝕保護考慮，顯得尤為重要。

關(guān)鍵詞：腐蝕；防護；水箱；空氣能

中圖分類號：TK512+14 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-8937（2015）20-0128-02

1 不銹鋼水箱的類型、材質(zhì)

熱水器的水箱通常由內(nèi)膽、發(fā)泡層、外殼等部分組成，普通家庭用的水箱容量通常有40 L、50 L、60 L、80 L、100 L、150 L、200 L、250 L、300 L，從主流廠商和市場反饋情況看，電熱水器的容量通常以100 L以下的居多，而為了讓更多的水龍頭有熱水用，更高的一次可用熱水量300 L，用戶選用空氣能水箱時會適當(dāng)偏向150 L以上規(guī)格的水箱，現(xiàn)階段這些空氣能水箱內(nèi)膽材質(zhì)主要有不銹鋼和搪瓷兩種，且受制作工藝水平等諸多因素限制，市場特別是外銷市場不銹鋼水箱所占的比例稍大。

不銹鋼擁有良好的耐腐蝕、耐高低溫、抗氧化能力，同時有不錯的機械成型、熱加工特性，以及擁有“鈍化膜”自修復(fù)能力，廣泛應(yīng)用于工業(yè)、建筑、醫(yī)療衛(wèi)生、日常生活等領(lǐng)域。用于空氣能水箱內(nèi)膽的不銹鋼材質(zhì)以304居多，當(dāng)然不排除一些高端產(chǎn)品、用在水質(zhì)特別差的地方或針對國外市場，廠商在開發(fā)水箱時會采用抗腐蝕能力更強的304 L，甚至是316 L等材質(zhì)。

2 不銹鋼水箱被腐蝕后的影響

空氣能水箱的容積比電熱水器大較多，相應(yīng)的焊接總長度也更長，工藝控制的難度也更大，同時隨著水箱功能的增加，需要焊接的部位越來越多，這些無疑都增大了銹鋼水箱內(nèi)膽被腐蝕的可能。

同時，空氣能熱水器的市場售價整體上比傳統(tǒng)的貴，水箱價格占整體價格較大的一部分，有發(fā)泡層和外殼的因素，若出現(xiàn)內(nèi)膽被腐蝕漏水的情況，往往通過更換水箱來解決，而整體式結(jié)構(gòu)更是通過更換整套產(chǎn)品來解決。無論是更換水箱還是整套產(chǎn)品，對廠商、經(jīng)銷商、用戶等都是較大的損失，這也往往成為各大空氣能廠商的難點。

3 不銹鋼腐蝕機理分析和防護措施

水含有鈣、鎂、氯等離子，而氯離子對不銹鋼水箱內(nèi)膽的腐蝕影響較大。

3.1 氯離子對不銹鋼腐蝕的機理

①吸附理論認(rèn)為：氯離子破壞氧化膜的根本原因是由于氯離子有很強的可被金屬吸附的能力，它們優(yōu)先被金屬吸附，并從金屬表面把氧排掉，甚至可以取代吸附中的鈍化離子與金屬形成氯化物，形成了可溶性物質(zhì)，進而加速腐蝕。

②成相膜理論認(rèn)為：由于氯離子半徑小，穿透能力強，容易穿透氧化膜內(nèi)極小的孔隙到達(dá)金屬表面，并與金屬相互作用形成可溶性化合物，同時使氧化膜的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，金屬產(chǎn)生腐蝕。

③不銹鋼耐氯離子腐蝕能力不僅與氯離子的濃度有關(guān)，也與質(zhì)溫度有關(guān)。通過下表可知，304不銹鋼能夠適用含氯離子的濃度和溫度都比較低，很多空氣能熱水器的最高水溫都可接近60～80 ℃，所以在產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計時需特別留意，不能一味追求高水溫和高一次可用熱水量，將最高水溫定的很高，不同氯離子含量建議使用的最高溫度見表1。

3.2 不銹鋼腐蝕類型、腐蝕機理和防護措施建議

不銹鋼腐蝕類型、腐蝕機理和防護措施建議見表2。

4 在設(shè)計和制作方面應(yīng)注意的問題

通過上述分析，在空氣能不銹鋼水箱的設(shè)計、制作方面可能需要注意的地方有以下幾方面。

4.1 設(shè)計方面

①304不銹鋼大截面尺寸焊接后對晶間腐蝕敏感，同時在含氯離子水中（包括濕蒸汽）對應(yīng)力腐蝕也很敏感，所以改用耐腐蝕性更好的304 L等不銹鋼，從根本上改變現(xiàn)狀；另外，需留意產(chǎn)品可使用最高水溫的合理性。

②水箱內(nèi)膽的縫隙、死角多，易形成局部縫隙腐蝕，主要通過更改設(shè)計來降低該類腐蝕的程度，當(dāng)然條件允許可增加鎂棒或電子陽極進行更好的防腐蝕保護。另外需考慮接頭、感溫盲管結(jié)構(gòu)，以免在生產(chǎn)制作、檢漏等諸多環(huán)節(jié)造成應(yīng)力腐蝕。

4.2 制作方面

①不銹鋼基材的下料、卷圓、直縫焊等環(huán)節(jié)需注意不要劃傷，以免破壞鈍化膜，進而在使用時發(fā)生局部點腐蝕。

②半成品在擺放等環(huán)節(jié)均有機會與碳鋼接觸，易造成局部點腐蝕，所以需留意擺放的工裝本身不能有碳鋼材料，若無法滿足，須有相應(yīng)的隔離措施；同時模具、夾具等不能使用碳鋼材料。

③強迫性的裝配水箱內(nèi)膽，易造成應(yīng)力集中，形成應(yīng)力腐蝕，生產(chǎn)過程中嚴(yán)禁蠻力操作。

④焊接速度慢，電流偏高，都易造成焊接熱影響區(qū)的晶間腐蝕，所以在保證焊接強度的情況下，要盡可能地提高焊接速度，減少電流量。

⑤廠商的一些補焊過程主要使用手工補焊，不能有效控制焊接速度，加上二次焊接的破壞，加大了晶間腐蝕的可能，所以根本措施就是不采用補焊操作等。

參考文獻(xiàn)：

[1] 劉政軍，徐德昆.不銹鋼焊接及質(zhì)量控制[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008.