在太陽能熱水器中，貯熱水箱是一個十分重要的部件。太陽能熱水器貯熱水箱存在的一個突出問題是腐蝕問題，其所造成的直接和間接經濟損失是不可估量的。

　　局部腐蝕是太陽能熱水器貯熱水箱產生腐蝕的重要方面，包括縫隙腐蝕、點蝕、晶間腐蝕、應力腐蝕等。本文主要針對這4類腐蝕產生的機理及其相應的防腐措施加以闡述，以防腐蝕的發生并采取相應的應對措施。

　　1、縫隙腐蝕、點蝕與其應對措施

　　存在狹縫的鋼制太陽能熱水器貯熱水箱會導致縫隙腐蝕，其發生的腐蝕機理與孔蝕類似。縫隙內是缺氧區，成為陽極，其后產生自催化加速作用。一方面，縫內外構成氧濃度差電池，導致陰陽極反應的金屬氯化物水解，縫內酸性升高；另一方面，封口處Fe2+與其在陰極上產生的OH-結合成Fe（OH）2,進而氧化成Fe（OH）3沉積堵塞在縫口，發展為閉塞電池，導致腐蝕加劇。由于縫隙腐蝕的臨界電位比點蝕還低，當有窄縫時，縫隙腐蝕更易發生。尤其是304不銹鋼對氯離子較敏感，濃度愈大，點蝕臨界電位愈低，就愈易發生點蝕。不銹鋼表面被水垢或鐵銹所玷污，也易引起點蝕。為防止縫隙腐蝕，在設計上朝水面一側避免存在縫隙，焊接接頭以對接代替搭接；在不銹鋼中添加Cr、Mo元素（避免混入硫元素）提高材質的電極電位，采用抗點蝕性能好的Mo奧氏體不銹鋼（如316不銹鋼）或含Mo的高純鐵素體不銹鋼（如用YUS190鋼代替304不銹鋼鋼）制作水箱。

　　另一可行措施是拓寬縫隙，以利于對流；用塑料接頭材料或彈性密封材料、橡膠材料等填塞縫隙。此外，用油性的防銹涂料取代縫隙中的水分和電解質以防腐蝕。焊縫應光滑飽滿，無縫隙，盡可能避免出現銳角形角隅。在沖壓、焊接有殘余應力時縫隙腐蝕會更嚴重，可采用陰極保護防腐技術。

　　用鋁作保護陽極，焊接時被擠出的鋁把焊縫封死，更好地保護了縫內金屬。但在水箱中使用的不銹鋼板有離子化傾向會引起腐蝕，此時應在兩片SUS304不銹鋼板中夾入一塊諸如鋁、鎂之類的金屬，后把這兩片不銹鋼焊接，就能明顯減少不銹鋼在日光照射下的離子化傾向，防止腐蝕。此外，利用無定性合金涂覆也可防陽光腐蝕。但采用犧牲陽極的方法有不少問題，不僅使操作變得困難，且使焊接最佳范圍變窄，使犧牲陽極溶出的地方產生腐蝕。

　　2、晶間腐蝕與其應對措施

　　經焊接的不銹鋼，在熔合區和過熱區有Fe4C、Cr4C析出，使靠近晶粒邊界的狹窄區帶的鉻含量貧化，導致不銹鋼失去“不銹鋼特征”,發生晶間腐蝕。晶間腐蝕嚴重時，受拉伸應力時會出現晶間裂紋或斷裂。

　　采用超低碳（含碳量最好小于0.03%）的不銹鋼或加入穩定性元素（Ti或Nb）能將出現敏化的危險降到最低限度，但并不能保證不出現敏化。TiC或NbC是更穩定的碳化物，比含鉻碳化物更難成核。另外，在550~850℃范圍內盡可能使時間最短；亦可做固溶處理：即為把所形成的碳化鉻溶解，將材料加熱至1050℃左右，隨之急驟冷卻，使新的碳化鉻來不及生成。

　　3、應力腐蝕與其應對措施

　　在焊接中對板材進行局部不均勻加熱會產生焊接應力和變形。焊后，不銹鋼內膽兩端蓋邊緣處斷面復雜，所受拉應力較大，是較容易發生應力腐蝕的部位。分析得出奧氏體不銹鋼材料在水環境中發生應力腐蝕所滿足的必要條件：1.該材料對應力腐蝕開裂有敏感性；2.經焊接及冷加工后存在于材料內部的殘余拉伸應力作用；3.含氯離子的溫水及高溫水等腐蝕介質環境。只要上述條件同時具備就會發生應力腐蝕。

　　為此，可改善腐蝕介質（溶氧濃度、氯離子和水溫）中的環境，增加水中溶解的氧濃度，使發生應力腐蝕所必須的氯離子濃度明顯降低；提高溫度也使臨界的氧、氯離子濃度相應下降。若采用氬氣保護焊工藝，造成的晶間腐蝕要比應力腐蝕小得多。只要消除產生應力腐蝕3個條件中的任何一個，就不會產生應力腐蝕。

　　4、正確選用耐腐蝕材料和各種保護涂層

　　太陽能熱水器貯熱水箱，基本上可以使用聚酯樹脂作為；而制冷熱源用的蓄熱槽則必須用環氧系或其他耐熱性樹脂。貯熱水箱若是敞開式，則可用玻璃鋼等合成樹脂來制作。當要求水箱在較高的溫度（80~100℃）下，能確保水的質量時，水箱內膽材料要求在100℃不得釋放有害物質或影響水質準，要求水質無鐵銹、異味或其他有礙人體健康的物質。這時水箱內膽常用鍍Zn鋼或對鋼板進行內防腐處理。采用無毒塑料或玻璃材料，還可采用具有良好抗滲性和耐溫性能的酚醛乙烯基酯樹脂玻璃鱗片涂料，其壽命要比環氧防腐玻璃鋼內襯大一倍甚至數倍。

　　5、犧牲陽極法與防銹涂料

　　聯合使用對于鋼板制的太陽能熱水器貯熱水箱，可以采用玻璃鋼襯里。因玻璃鋼不能替代金屬腐蝕，若襯里多少有點毛病，就會造成點蝕，應同時采用低電位鎂陽極棒以防電化腐蝕，但無阻垢功能，此為犧牲陽極法。因鎂電極較貴，當水箱體積較大時，電極的個數增加，成本較高，經濟上不合算。為此，要配合有良好附著力、耐水性和耐堿性防銹涂料（如環氧涂料、環氧瀝青涂料或氯化橡膠涂料等），既能減少電極個數，又能使電流均勻分布。但若水箱中的水要供食用，此涂料應無毒。

　　若水箱很大，可采用經濟合算的外加電源法。但須注意，不要因過防蝕作用而損壞漆膜，故常用定電位的自動控制整流器，使水箱內壁電位保持恒定。設計太陽能熱水器貯熱水箱，可采用球面形封頭，用塑料制成，不生銹，提高水箱強度；為防止連接處疲勞損壞而漏水可安裝連接嘴；水箱的手孔可使球閥提高浮位，從而充分利用水箱容積；還可將水箱設計成聚氨酯硬泡沫復合結構，或殼體為兩加強板之間有聚氨酯硬泡沫層的復合結構，其保溫效果好、耐蝕、耐用、強度高、成本低、壽命長且節能。

　　6、總結

　　我們應根據具體環境正確選擇材質，了解水箱腐蝕產生的機理和防腐技術，采用先進的科研成果和產品對水箱進行防腐涂裝，并進行耐水、耐熱、耐溫變等試驗和最優經濟分析，杜絕上述各類腐蝕的發生，延長水箱的使用壽命。

　　概括來說，可采用如下措施防止水箱腐蝕：1.正確地進行水箱的結構及工藝設計；2.根據使用環境正確選用耐蝕材料；3.盡可能改善腐蝕環境；4.采用電化學保護法；5.在材料上涂覆保護涂層。此外，若使腐蝕的實際監控檢測手段不斷科學化，將能更有效地控制水箱腐蝕。

責任編輯：張春穎

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