浅谈空气能热水器不锈钢水箱的腐蚀与防护

时间：2024-05-04

李志军

摘要：随着经济的快速发展和人们生活水平的普遍提高，以及国家对节能技术的大力推广，空气能热水器凭借其安全、节能、高效、舒适等优点在热水器领域逐渐成为一颗耀眼的新星，也逐渐进入老百姓的家中，市场前景非常广阔。然而不锈钢材质的水箱腐蚀漏水一直是各大厂商的痛点和难点，也是广大用户购买关注的焦点，水箱的寿命直接影响到一个品牌的口碑，通过分析，对水箱的设计制作、使用等环节进行相应的防腐蚀保护考虑，显得尤为重要。

关键词：腐蚀；防护；水箱；空气能

中图分类号：TK512+14 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）20-0128-02

1 不锈钢水箱的类型、材质

热水器的水箱通常由内胆、发泡层、外壳等部分组成，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，从主流厂商和市场反馈情况看，电热水器的容量通常以100 L以下的居多，而为了让更多的水龙头有热水用，更高的一次可用热水量300 L，用户选用空气能水箱时会适当偏向150 L以上规格的水箱，现阶段这些空气能水箱内胆材质主要有不锈钢和搪瓷两种，且受制作工艺水平等诸多因素限制，市场特别是外销市场不锈钢水箱所占的比例稍大。

不锈钢拥有良好的耐腐蚀、耐高低温、抗氧化能力，同时有不错的机械成型、热加工特性，以及拥有“钝化膜”自修复能力，广泛应用于工业、建筑、医疗卫生、日常生活等领域。用于空气能水箱内胆的不锈钢材质以304居多，当然不排除一些高端产品、用在水质特别差的地方或针对国外市场，厂商在开发水箱时会采用抗腐蚀能力更强的304 L，甚至是316 L等材质。

2 不锈钢水箱被腐蚀后的影响

空气能水箱的容积比电热水器大较多，相应的焊接总长度也更长，工艺控制的难度也更大，同时随着水箱功能的增加，需要焊接的部位越来越多，这些无疑都增大了锈钢水箱内胆被腐蚀的可能。

同时，空气能热水器的市场售价整体上比传统的贵，水箱价格占整体价格较大的一部分，有发泡层和外壳的因素，若出现内胆被腐蚀漏水的情况，往往通过更换水箱来解决，而整体式结构更是通过更换整套产品来解决。无论是更换水箱还是整套产品，对厂商、经销商、用户等都是较大的损失，这也往往成为各大空气能厂商的难点。

3 不锈钢腐蚀机理分析和防护措施

水含有钙、镁、氯等离子，而氯离子对不锈钢水箱内胆的腐蚀影响较大。

3.1 氯离子对不锈钢腐蚀的机理

①吸附理论认为：氯离子破坏氧化膜的根本原因是由于氯离子有很强的可被金属吸附的能力，它们优先被金属吸附，并从金属表面把氧排掉，甚至可以取代吸附中的钝化离子与金属形成氯化物，形成了可溶性物质，进而加速腐蚀。

②成相膜理论认为：由于氯离子半径小，穿透能力强，容易穿透氧化膜内极小的孔隙到达金属表面，并与金属相互作用形成可溶性化合物，同时使氧化膜的结构发生变化，金属产生腐蚀。

③不锈钢耐氯离子腐蚀能力不仅与氯离子的浓度有关，也与质温度有关。通过下表可知，304不锈钢能够适用含氯离子的浓度和温度都比较低，很多空气能热水器的最高水温都可接近60～80 ℃，所以在产品开发设计时需特别留意，不能一味追求高水温和高一次可用热水量，将最高水温定的很高，不同氯离子含量建议使用的最高温度见表1。

3.2 不锈钢腐蚀类型、腐蚀机理和防护措施建议

不锈钢腐蚀类型、腐蚀机理和防护措施建议见表2。

4 在设计和制作方面应注意的问题

通过上述分析，在空气能不锈钢水箱的设计、制作方面可能需要注意的地方有以下几方面。

4.1 设计方面

①304不锈钢大截面尺寸焊接后对晶间腐蚀敏感，同时在含氯离子水中（包括湿蒸汽）对应力腐蚀也很敏感，所以改用耐腐蚀性更好的304 L等不锈钢，从根本上改变现状；另外，需留意产品可使用最高水温的合理性。

②水箱内胆的缝隙、死角多，易形成局部缝隙腐蚀，主要通过更改设计来降低该类腐蚀的程度，当然条件允许可增加镁棒或电子阳极进行更好的防腐蚀保护。另外需考虑接头、感温盲管结构，以免在生产制作、检漏等诸多环节造成应力腐蚀。

4.2 制作方面

①不锈钢基材的下料、卷圆、直缝焊等环节需注意不要划伤，以免破坏钝化膜，进而在使用时发生局部点腐蚀。

②半成品在摆放等环节均有机会与碳钢接触，易造成局部点腐蚀，所以需留意摆放的工装本身不能有碳钢材料，若无法满足，须有相应的隔离措施；同时模具、夹具等不能使用碳钢材料。

③强迫性的装配水箱内胆，易造成应力集中，形成应力腐蚀，生产过程中严禁蛮力操作。

④焊接速度慢，电流偏高，都易造成焊接热影响区的晶间腐蚀，所以在保证焊接强度的情况下，要尽可能地提高焊接速度，减少电流量。