热水器用电加热管阻垢及防侵蚀钻研——下

 

  将经珐琅处置和未经任何处置的电加热管同时放入静水中(自来水管弥补蒸发掉水分),持续通电8个月,进行持久运转靠得住性尝试。取出后,经酸洗(质量分数为30%的盐酸溶液),利用放大镜察看基体概况侵蚀情况。然后正在电加热管上截取试样,经镶嵌、抛光制做金相试样,从截面察看基体侵蚀深度。参考GB/T 17897-1999配制三氯化铁溶液,验证电加热管珐琅前后耐三氯化铁侵蚀机能变化和耐压寿命。

  (1)通过尝试可知,珐琅电加热管降低了水垢晶核构成所需的形核功,同时降低了晶胚的成核率,削减了水垢构成的机率。同时,珐琅电加热管概况滑腻,将金属基材锯齿状概况改变为玻璃质的滑腻概况,大大减小了电加热管的概况粗拙度,概况出产的水垢松散且不容易附着;瓷层概况能低,不易吸附沉淀离子,障碍晶格长大。加热过程中概况不竭发生细小的水蒸气气泡,赐与水垢剥落的力,水垢会从电加热管上剥落,因而珐琅电加热管具有优良的的除垢自洁机能。

  对于通俗的电加热管,当介质中含有氯离子等活性阴离子时,氯离子了钝化膜消融和修复的动态均衡,并正在某些活性点上优先被氧原子吸附,从而使不锈钢概况的钝化膜发生局部,发生点蚀核。因为蚀孔内(电位较负)取蚀孔外(电位较正)的电位不相等,孔内和孔外会构成一个微电偶的侵蚀电池,加快点侵蚀孔的发展,最终形成金属穿孔。珐琅电加热管有优良的耐化学侵蚀机能,缘由正在于将不锈钢电加热管取无机非金属釉料两种性质判然不同的材料颠末高温烧成,使二者熔合成为一种新型抗侵蚀、耐高温、耐磨,绝缘、概况滑腻洁净的功能性复合材料。它们各自的错误谬误获得了彼此弥补,同时表现了长处。当其遭到溶液中的氯离子时,珐琅层起到了感化,正在珐琅玻璃衬里取介质接触后,构成一层硅氧膜,此膜了介质对电加热管的侵蚀。

  基不锈钢,其耐侵蚀性是相对的。因为分歧地域水质差别较大,且电热管长时间服役于复杂的冷热轮回中,正在利用过程中经常呈现点蚀,严沉时会惹起电加热管穿孔、漏电漏水等问题呈现。不锈钢耐侵蚀的主要缘由就是概况有一层性氧化膜Cr2O3,一般环境下是处于消融和修复的动态均衡形态。当不锈钢正在性阴离子(如Cl-,Br-,SO42-)和氧化剂(Fe3+、Cu2+、Hg2+)共存的介质中,均衡便遭到,消融占劣势,概况上的钝化膜会发生局部消融,使介质和金属基体相接触,从而正在其概况上发生点蚀,点侵蚀的呈现使金属局部由钝态改变为活态。蚀孔内金属概况处于活态,电位较负;蚀孔外金属概况处于钝态,电位较正,于是孔内和孔外形成了一个活态-钝态微电偶侵蚀电池,电池具有大阴极-极的面积比布局[3,4],阳极电流密度很大,加快了蚀孔的成长。孔外金属概况由于遭到阴极,可继续维持为钝态而不被侵蚀。点蚀孔的成长的最后阶段,正在孔内次要发生阳极消融,次要生成Fe2+,此外还有Cr3+,Ni2+。其反映为:

  (1)将两种电加热管通电8个月取出,用盐酸酸洗60s。经珐琅处置过的电加热管,其瓷层有大面积零落,暂未零落的瓷层取基体的连系力较小,但概况根基无水垢,有来自中的铁锈附着。未经任何处置的电加热管结满水垢,管体呈现大面积的侵蚀坑、孔,颜色较前者偏暗,呈中褐色。珐琅电加热的自洁即除垢功能进一步获得验证。

  Fe(OH)3正在点蚀孔口堆积构成多孔的蘑菇状硬壳层,使孔内变为一个闭塞区,了孔表里的物质互换。孔内缺氧,孔外富氧,从而构成氧浓差电池[5],进一步加快孔内金属的离子化过程。为了连结电中性,蚀孔外Cl-向孔内迁徙,并取孔内的Fe2+构成高浓度的氯化物MCl(FeCl2、NiCl2、CrCl3等)。因为孔内金属离子浓度不竭升高并发生水解,导致侵蚀孔内的pH降低,使得阳极的消融进一步加速,加上沉力的感化,蚀孔加快向深处成长。

  (2)参考GB/T 17897-1999尺度尝试,两个未珐琅的电加热管耐压失效时间别离为4h、4.5h。经珐琅后的电加热管耐压失效时间别离为40h、42h。带用珐琅层的电加热管耐压寿命是通俗电加热管的10倍以上。

  50倍放大镜下,有瓷层过的电加热管基体概况虽有侵蚀踪迹,但侵蚀深度较浅、较平均,概况无凸起侵蚀坑,较为平整。瓷层暂未零落处,当报酬剥掉队,基体概况还留有很薄一层瓷层,即瓷层的密着层,密着层是无机瓷层依靠金属基体的过渡层,取基体毗连较为密实,同样能对基体发生必然时间的。无瓷层电加热管基体侵蚀较为严沉,概况呈现大面积侵蚀深坑,凹凸不服,正在概况貌测较为平整处,也呈现稠密侵蚀深孔。

  (2)珐琅电加热管概况的无机非金属复合涂层取介质接触后,构成一层硅氧膜,不锈钢电加热管取溶液中氯离子和硫酸根离子接触,削减点蚀和应力侵蚀发生。对珐琅电加热进行耐侵蚀试验验证,其失效时间从4h提拔到42h,其防腐机能是通俗电加热的10倍以上。

  热水器中碳酸钙等水垢的析出过程,就是微溶性盐类从溶液中结晶析出的一种过程。由结晶动力学的概念可知,结晶过程分为发生晶核取晶核再发展成微晶粒两个阶段。微晶粒正在溶液中热活动并不竭地碰撞,和电加热管概况也不竭地发生碰撞,碰撞为晶体的发展供给机遇,最终正在珐琅电加热管概况构成碳酸钙垢层。影响结垢的环节要素是材料的概况能。具有低概况能的材料能够减轻污染物的黏附,无效耽误期,起到阻垢的结果[6]。珐琅的概况能低(12~25dyn/cm),而不锈钢材料概况能高(37~46dyn/cm)。正在热水中,通俗的电加热管正在水中更容易黏附结垢晶粒,导致结垢前的期短,结垢起始阶段起头较早[7],同时正在输送阶段和附着阶段污垢更容易被附着,导致结垢速度快。比拟通俗电加热,珐琅电加热概况更滑腻,概况能更低,提高了晶核构成所需的形核功,降低了晶胚的成核率,能够无效避免加热管概况水垢的构成。同时,珐琅电加热管概况的水垢松散且不容易附着,且加热过程中其概况不竭发生细小的水蒸气气泡,赐与水垢剥落的力,气泡发生的力大于水垢附着于电加热概况的力,故水垢会从电加热上剥落。因而,珐琅层本身具有“阻垢自洁”机能。

  40倍金相显微镜下,察看基体横截面。经珐琅处置过的电加热管基体横截面无侵蚀坑、孔,取放大镜察看成果相吻合,且管壁厚度均值达0.489mm,接近电加热管设想壁厚。未经珐琅处置的电加热管基体侵蚀程度严沉,侵蚀坑、孔较深。正在金相显微镜下丈量,未经珐琅处置的电加热管管壁厚度均值为0.438mm,侵蚀坑深度d1=0.1mm,侵蚀小孔底部距管内壁厚度d2=0.228mm,基体侵蚀去除量大,珐琅电加热抗侵蚀功能获得验证。