0 概述

太陽能熱水器在中國發(fā)展已經(jīng)有二十幾年的時(shí)間，技術(shù)上也漸趨完善。家用太陽能主流產(chǎn)品是帶有承儲水水箱的靜態(tài)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(nèi)膽技術(shù)是熱水器的關(guān)鍵技術(shù)，內(nèi)膽質(zhì)量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(nèi)膽類型主要有搪瓷內(nèi)膽，搪塑內(nèi)膽和不銹鋼內(nèi)膽。調(diào)查顯示，水箱內(nèi)膽腐蝕失效主要是局部腐蝕失效，具體有晶間腐蝕，應(yīng)力腐蝕和孔蝕三種類型，也有這幾種腐蝕類型同時(shí)發(fā)生的失效情況。

　　1 常見局部腐蝕

　　1.1晶間腐蝕與應(yīng)力腐蝕晶間腐蝕和應(yīng)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內(nèi)膽上都和金屬晶粒組織有著密切的聯(lián)系，兩種腐蝕失效經(jīng)常同時(shí)發(fā)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(qū)域發(fā)展的一種腐蝕形式。而應(yīng)力腐蝕指的是材料在介質(zhì)和力的共同作用下引起的失效或者機(jī)械性能變化。晶間腐蝕往往是應(yīng)力腐蝕的先導(dǎo)。

　　不銹鋼內(nèi)膽水箱是利用不銹鋼不容易生銹腐蝕的原理來保障內(nèi)膽的使用壽命，由于其加工設(shè)備投資小，加工工序少，工藝相對簡單，在非承的水箱上應(yīng)用較多，在承壓水箱上的應(yīng)用卻出現(xiàn)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(yīng)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(qū)的金相組織發(fā)生變化，承壓場合的應(yīng)用容易出現(xiàn)晶間腐蝕和應(yīng)力腐蝕。如圖1所示，不銹鋼在焊接后，會產(chǎn)生高溫，焊縫溫度經(jīng)過敏化溫度區(qū)間時(shí)，會析出碳化物，在晶界上形成(Fe·Cr)23C6。而碳化物的析出會導(dǎo)致不銹鋼焊接區(qū)域元素分布不均勻，再加上焊接區(qū)經(jīng)過高溫熔化，金相組織發(fā)生變化，晶粒變得粗大，在某些環(huán)境中產(chǎn)生晶間腐蝕（焊接侵蝕）。另外，當(dāng)水箱內(nèi)膽承受自來水力和水箱內(nèi)膽中冷水被加熱后附加的膨脹壓力時(shí)，又會產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕，應(yīng)力的存在同時(shí)會加劇晶間腐蝕，從而加速焊接區(qū)域的破壞，水箱內(nèi)膽使用2~3年后會出現(xiàn)一定比例的焊接區(qū)域的漏水問題。

　　搪瓷內(nèi)膽水箱和搪塑內(nèi)膽水箱的防腐蝕原理都是在金屬和水之間涂覆一層不導(dǎo)電的材料，以隔斷水和金屬的化學(xué)反應(yīng)。其區(qū)別在于搪塑內(nèi)膽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。而搪瓷內(nèi)膽水箱是將無機(jī)玻璃質(zhì)材料通過熔融凝于基體金屬上并與金屬牢固結(jié)合在一起的一種產(chǎn)品，工藝相對復(fù)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(yīng)力腐蝕的破壞。而搪瓷如何能　和基材精密結(jié)合，防止出現(xiàn)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(guān)系。

　　1.2孔蝕

　　孔蝕是指在金屬的表面出現(xiàn)向材料深處發(fā)展的腐蝕小孔，其余區(qū)域不腐蝕或者腐蝕輕微，孔蝕也稱為小孔腐蝕、點(diǎn)蝕等。水箱內(nèi)膽上另外一個(gè)常見的腐蝕是孔蝕。這種腐蝕往往并非在焊接區(qū)域。一般直徑只有數(shù)微米，這種腐蝕的另一個(gè)顯著特征是孔口多數(shù)有腐蝕產(chǎn)物覆蓋。熱水器水箱內(nèi)膽上產(chǎn)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(dǎo)作用，其機(jī)理是氯離子能優(yōu)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(nèi)部有硫化物夾雜，晶界上有碳化物沉積時(shí)，這些特定部位更容易形成孔蝕。圖2是不銹鋼在充氣NaCl溶液中孔蝕的示意圖。

　　2太陽能水箱防腐蝕方法

　　2.1抑制腐蝕的常用方法

　　使用更耐腐蝕的材料、增加材料的厚度或者提高焊接工藝；避免腐蝕環(huán)境如降低水中氯離子含量，減少水溶含量；涂覆防腐涂層和采用犧牲陽極或外加電流相結(jié)合的陰極保護(hù)法；采用陽極氧化等增加防腐氧化膜的陽極保護(hù)法；增加陽極性、陰極性和混合性的緩蝕劑保護(hù)法等。

　　2.2解決不銹鋼水箱內(nèi)膽腐蝕問題常見方法

　　1.更換不銹鋼材質(zhì)，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(yán)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(jī)理上避免水箱內(nèi)膽腐蝕；

　　3.避免在水質(zhì)較差地區(qū)銷售，此措施需犧牲很大的市場。所以現(xiàn)在還未找到一個(gè)非常行之有效的減少不銹鋼水箱內(nèi)膽腐蝕的方法。而搪瓷內(nèi)膽水箱除了本身非常耐蝕的無機(jī)涂層保證外，還采用犧牲陽極或外加電流相結(jié)合的陰極保護(hù)法，通過簡單工藝在內(nèi)膽上裝配上犧牲陽極即俗稱的陽極棒，即可延長搪瓷內(nèi)膽水箱的壽命，并且陽極棒易與更換，在合適的時(shí)間更換陽極棒可從根本上解決水箱內(nèi)膽腐蝕問題。而相同的陽極棒解決方案裝　　而造成消耗非?？?，所以此方案不適用不銹鋼內(nèi)膽水箱。

　　3 結(jié)束語

　　綜上所述，搪瓷內(nèi)膽水箱應(yīng)用在太陽能熱水器的承壓水箱上具有明顯優(yōu)勢，具有優(yōu)異的抗腐蝕性能?？纱蟠筇岣咛柲軣崴鬟\(yùn)行的安全性、可靠性，充分保證太陽能熱水器的壽命。但搪瓷內(nèi)膽水箱由于搪瓷粉原材料成分配比要求嚴(yán)格，搪瓷內(nèi)膽工藝復(fù)雜，對熱水器制造廠家的專業(yè)度要求更高，需要廠家投入更多的資源才能做出優(yōu)異性能的長壽命的太陽能熱水器水箱。