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太陽能熱水器水箱的常見腐蝕形式
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)品是帶有承壓儲(chǔ)水水箱的靜態(tài)加熱式太陽能熱水器。水箱是熱水器的核心部件之一。水箱內(nèi)膽技術(shù)是熱水器的關(guān)鍵技術(shù)，內(nèi)膽的好壞直接影響熱水器的壽命、安全性。目前市場上常見的水箱內(nèi)膽類型主要有搪瓷內(nèi)膽和不銹鋼內(nèi)膽。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(duì)簡單，在非承壓的水箱上應(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(huì)產(chǎn)生高溫，焊縫溫度經(jīng)過敏化溫度區(qū)間時(shí)，會(huì)析出碳化物，在晶界上形成(Fe。Cr)23C6。而碳化物的析出會(huì)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(shí)，又會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕，應(yīng)力的存在同時(shí)會(huì)加劇晶間腐蝕，從而加速焊接區(qū)域的破壞，水箱使用2~3年后會(huì)出現(xiàn)一定比例的焊接區(qū)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(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(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(duì)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(duì)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。
