Нержавеющий бак для бойлера

Что представляет бак из нержавеющей стали

В настоящее время очень популярны накопительные водонагреватели с внутренним баком из нержавеющей стали. Считается, что все они надежны, долговечны, не подвержены коррозии и не требуют обслуживания. Однако стоимость у них всех разная, как и сроки гарантии, а интернет пестрит негативными отзывами о сломавшихся водонагревателях.

Что такое нержавейка

Во-первых, давайте разберемся, что такое нержавеющая сталь. Нержавеющая сталь — это легированная сталь, устойчивая к коррозии в атмосфере и агрессивных средах. Причина коррозионной стойкости нержавеющей стали объясняется, главным образом, тем, что на поверхности хромсодержащей детали, контактирующей с агрессивной средой, образуется тонкая плёнка нерастворимых окислов, при этом большое значение имеет состояние поверхности материала, отсутствие внутренних напряжений и кристаллических дефектов. Сопротивление нержавеющей стали к коррозии напрямую зависит от содержания хрома: при его содержании 13 % и выше сплавы являются нержавеющими в обычных условиях и в слабоагрессивных средах, более 17 % — коррозионностойкими и в более агрессивных окислительных и других средах. Существует несколько классов и сотни марок нержавеющей стали с различными свойствами.

Нержавейка для производства водонагревателей

В накопительных водонагревателях на сегодняшний день используются такие нержавеющие стали SUS 304, SUS 316, SUS 316L и AISI 444. Стали SUS 304 и SUS 316 это стали аустенитного класса, включают железо, хром и никель, немагнитные. Сталь AISI 444 это нержавеющая сталь ферритного класса, содержит железо и хром, магнитная.

Марка 304 — сталь с низким содержанием углерода, незакаливаемая, устойчивая к воздействию коррозии, немагнитная, легко поддается сварке, с высокой прочностью при низких температурах, поддается полировке. Наиболее часто применяется при производстве ёмкостей и баков для установок пищевой, химической, текстильной, фармацевтической, бумажной, ядерной и холодильной промышленности. Для защиты сварных соединений возможна электрохимическая пассивация. Водонагреватели из стали SUS 304 — это оптимальное соотношение «цена/качество»! Сталь марки 304 используется в подавляющем большинстве водонагревателей (Термекс, Тимберк и т.д.)

Марка 316 — улучшенная версия 304, с дополнением молибдена и немного более высоким никелевым содержанием. Данная композиция в 316 значительно повышает коррозионное сопротивление в большинстве агрессивных сред. Молибден делает сталь более защищенной от питтинговой и щелевой коррозии в хлористой среде, морской воде и в парах уксусной кислоты. 316-я обладает более высокой прочностью и имеет лучшее сопротивление ползучести в более высоких температурах, чем 304. Когда есть опасность коррозии в околошовных сварных зонах, должна использоваться низкоуглеродная марка — 316L. Используется при производстве ёмкостей и баков химического оборудования, подвергающегося особенно сильным химическим воздействиям. Для защиты сварных соединений возможна электрохимическая пассивация. Сталь марки 316 применялась в некоторых моделях фирмы Аристон.

Марка 444 – магнитная низкоуглеродистая сталь, в состав которой не входит никель, но входит молибден и титан. Отсутствие никеля ухудшает механические свойства и свариваемость этой стали (невозможно использовать газовую сварку TIG). Сталь марки 444 — это более дешевый аналог марки 316L, однако коррозионная стойкость у этой стали приблизительно такая же, как у стали 316L. Поэтому эта сталь используется в водонагревательном оборудовании с повышенными требованиями к защите от коррозии (в том числе в воде со сравнительно высоким содержанием хлора). Эту марку стали используют производители: Oso, Аристон серия Industrial.

Читайте также:  Как оцинкован опель антара

Несколько слов о сварке нержавеющей стали

Неправильно подобранный способ сварки и плохо выполненные сварные швы могут стать причиной межкристаллитной коррозии.

Существует несколько способов сварки нержавеющей стали в водогреях. Это:

  • TIG (Tungsten Insert Gas) — ручная дуговая сварка неплавящимся электродом в среде инертного защитного газа.
  • Электронно-лучевая сварка. Сущность процесса состоит в использовании кинетической энергии потока электронов, движущихся с высокими скоростями в вакууме. Для уменьшения потери кинетической энергии электронов за счет соударения с молекулами газов воздуха, а также для химической и тепловой защиты катода в электронной пушке создают вакуум
  • Лазерная сварка. Лазерный луч обеспечивает высокую концентрацию энергии (до 10^8 Вт/см2), благодаря возможности его фокусировки в точку диаметром в несколько микрометров. Такая концентрация значительно выше чем, к примеру, у дуги. Процесс лазерной сварки осуществляется либо на воздухе, либо в среде защитных газов.

Сарка способом TIG требует последующей обработки сварного шва: травления с последующей пассивацией. Электронно-лучевая и лазерная сварки создают швы высокого качества со свойствами исходного материала или даже превосходящими.

Проблемы водонагревателей с внутренним баком из нержавеющей стали

Основными проблемами водонагревателей с внутренним баком из нержавеющей стали являются опасность так называемой питтинговой коррозии внутреннего бака и гальванической коррозии нагревательного элемента.

Источник

Материал изготовления бака водонагревателя и его покрытие — почему это важно?

Содержание

Содержание

Бак накопительного водонагревателя — его самое уязвимое место. Постоянный контакт с агрессивной средой, циклическое изменение температуры и давления, химические и электрохимические процессы коррозии и т. д. приводят к его повреждению и могут преждевременно вывести из строя. Чтобы продлить срок службы, производители используют специальные материалы и особые типы защитных покрытий. О них и поговорим в материале.

Требования, предъявляемые к бакам водонагревателей

При всей простоте конструкции накопительный водонагреватель работает в довольно непростых условиях. Стенки бака, вследствие циклических изменений температуры и давления внутри емкости, находятся в постоянном движении. Бак как бы «дышит». Его геометрические размеры то увеличиваются, то возвращаются к исходным значениям. Габариты изменяются на десятые, а то и сотые доли миллиметров, но этим изменениям подвержены все поверхности бака в течение всего жизненного цикла. Такие процессы диктуют особые требования к прочности конструкции.

Требования к механической прочности накопительного бака описаны в стандарте EN 12897:2006, в котором четко указано, что емкость должна выдерживать превышение рабочего давления на 50 % в течение не менее 20000 циклов либо 100000 циклов расширения-сжатия при увеличении рабочего давления на 30 %.

Руководствуясь законом Паскаля, накопительный бак делают цилиндрической формы, чтобы минимизировать влияние колебаний рабочего давления. Такая форма позволяет равномерно распределить давление по всей поверхности емкости.

Материал, из которого выполнен бак, должен обладать определенной пластичностью и спокойно переносить многократные циклы расширения и сжатия.

Вторым немаловажным аспектом в выборе материала является то, что нагреваемая в баке вода используется для бытовых нужд (гигиенические процедуры, мытье посуды и т. д.). По этой причине бак должен изготавливаться из материалов, допускающих контакт с пищевыми продуктами и не отравляющими их.

Наиболее подходящими под такие условия эксплуатации являются такие материалы, как:

  • углеродистая сталь;
  • нержавеющая сталь.

Справедливости ради отметим, что в продаже можно встретить модели с композитно-полимерными и медными баками. Первые очень неохотно переносят изменения давления внутри бака. Их рекомендуется устанавливать в системы с минимальным (до 0,6-0,8 Бар) давлением воды в магистрали.

Вторые неоправданно дороги именно из-за материала, используемого при изготовлении бака.

Третий немаловажный фактор — стойкость материала к коррозии. По этому критерию безоговорочно лидирует нержавеющая сталь, так как она менее подвержена окислительным процессам. При производстве баков из нержавейки нужно уделять особое внимание сварным швам, поскольку именно на них появляются первые очаги ржавчины.

Читайте также:  Кузов шкода рапид оцинкованный или нет 2021 год

Баки из углеродистой стали нуждаются в надежном защитном покрытии. Использование обычного металла без покрытия недопустимо!

Золотой серединой являются металлические баки, изготовленные из обычной или нержавеющей стали. Оба материала обеспечивают необходимую прочность и обладают достаточной пластичностью, чтобы противостоять перепадам давления и температурным расширениям.

Материалы для изготовления баков из нержавеющей стали

В качестве материала используются стали аустенитной группы. Они дополнены специальными легирующими добавками, чтобы препятствовать возникновению и развитию очагов коррозии.

Как правило, качественная нержавеющая сталь должна содержать порядка 15–20 % хрома, 5–15 % никеля и около 2–3 % молибдена. С таким составом она способна противостоять коррозии в течение многих лет.

Слабым местом нержавеющего бака является сварной шов. Дело в том, что при сварке металл в месте контакта с электродом перегревается, из него выгорает углерод, вследствие чего меняется его структура. Именно по этой причине существуют целые методики сварки нержавеющих сталей:

  • сварка специальными электродами;
  • сварка деталей в защитной газовой среде. Специальный газ, как правило, аргон, вытесняет из места сварки кислород и блокирует его доступ к сварному шву, что предотвращает окисление металла;
  • импульсная сварка, при которой обеспечивается полный контроль над процессом сплавления деталей: поддерживается определенная температура сварочного шва и формируется сварочная ванна будущего места соединения.

За коррозионную стойкость шва отвечает производитель (соблюдение технологии и использование передовых методов сварки), но у нержавеющих баков может возникнуть проблема с качеством выбранного материала. Речь идет о таком явлении, как межкристаллитная коррозия.

Межкристаллитная коррозия — разрушение материала вдоль границ кристаллов, т. е. структурные изменения металла происходят изнутри.

Ахиллесова пята нержавеющих сталей — высокое содержание хрома (более 12 %), провоцирующее возникновение межкристаллитной коррозии. Это электрохимический вид коррозии. Он происходит следующим образом: при контакте нержавейки с водой возникает электрохимическая реакция, «подпитываемая» солями, растворенными в воде, и высокой температурой. В результате происходит активное «вымывание» хрома из структуры металла с образованием большого количества карбида хрома.

Минимизировать негативные последствия призван титан (Ti), который в небольших количествах (около 0,6 %) добавляется в состав нержавеющей стали. Он стабилизирует карбид хрома, соединяясь с карбидами углерода и создавая на границах кристаллов прочный защитный барьер.

Качественная нержавеющая сталь, произведенная с соблюдением технологии и имеющая в своем составе титан, значительно дороже своих аналогов, менее стойких к различным видам коррозии. Именно этим фактором и объясняется высокая стоимость водонагревателей с нержавеющим баком от именитых производителей: они более ответственно относятся к выбору материала и его химическому составу.

Материалы для изготовления эмалированных баков

В отличие от нержавеющих баков, металлические емкости просты в изготовлении и стоят дешевле. При их производстве требования к химическому составу металла и технологии сварки значительно ниже. Единственное, что крайне желательно — использование листового металла холодного проката. Будучи не нагретым в процессе производства, такой материал имеет лучшую пластичность, что немаловажно при циклических изменениях геометрических размеров в процессе эксплуатации. Однако вопрос коррозионной стойкости выходит на передний план, поскольку углеродистая сталь крайне слабо противостоит процессам окисления.

Металлический бак обязательно нуждается в защитном покрытии, чтобы исключить прямой контакт металла с водой, находящейся в емкости.

Как правило, в качественном защитном покрытии используется эмаль и составы на ее основе, а вот технология нанесения таких покрытий может сильно разниться.

Самый простой способ — нанести жидкий состав, который впоследствии подвергают термической обработке в печи при температурах от 260 °С. Это позволяет эмали достаточно крепко связаться с поверхностью, на которую она была нанесена. Несмотря на простоту нанесения и дешевизну материала, такое покрытие имеет два существенных недостатка:

  1. Поскольку материал наносят на стенки бака в жидкой форме, во время сушки какая-то часть состава стекает вниз. В результате слой эмали в верхней части бака будет тоньше, нежели покрытие в нижней части.
  2. Эмаль и металл емкости имеют различные коэффициенты температурного расширения, поэтому при регулярном изменении температуры и давления внутри бака, слои эмали и металла расширяются неодинаково. При длительной эксплуатации это приводит к появлению трещин, повреждению и отслоению эмали и началу интенсивного процесса коррозии.
Читайте также:  Холодильник hisense rs677n4ac1 двухкамерный нержавеющая сталь

С первым фактором борются путем изменения технологии окрашивания. Для того, чтобы получить равномерный слой по всей поверхности, применяют метод порошкового окрашивания. Типовая схема установки приведена на рисунке.

На заземленную заготовку из раструба распылителя наносят сухие, положительно заряженные частицы красящего порошка, после чего деталь помещают в печь, в которой эмаль под действием высокой температуры спекается с материалом окрашиваемой поверхности, образуя на ней прочный защитный слой.

Чтобы исключить растрескивание эмали в процессе эксплуатации, необходимо улучшить ее физические свойства: приблизить коэффициент температурного расширения к уровню окрашиваемого металла. Для этого в красящий состав вводят различные дополнительные компоненты.

Состав эмали является коммерческой тайной производителя, ее структура обычно не раскрывается.

Самый распространенный дополнительный компонент — диоксид кремния, из которого получают обычное силикатное стекло. При запекании такого состава при температурах выше 800 °С на поверхности эмали формируется тонкий слой стекла, инертного к солям и другим химическим элементам, содержащимся в воде. Такое покрытие получило название стеклоэмаль или стеклофарфор.

Как и любое стекло, покрытие очень чувствительно к ударам и другим механическим повреждениям водонагревателя. Также оно очень чувствительно к высоким температурам. Для продления срока службы бака с покрытием из стеклоэмали, оптимальной считается температура нагрева воды на уровне 50-60 °С. Нелишним будет использование фильтров грубой очистки на входе устройства. Примеси твердых частиц, присутствующие в воде, действуют на стенки бака как абразив и со временем приводят покрытие в негодность.

Если, помимо диоксида кремния, добавить в базовую эмаль оксиды лития и алюминия, на выходе из печи будет прочное стеклокерамическое покрытие, обладающее высокой прочностью и стойкое к значительным перепадам температур.

Если в состав эмали ввести титановый порошок, то коэффициент линейного расширения покрытия будет максимально приближен к показателям металла, на который оно нанесено. Правда стоит такой состав порой дороже хорошей нержавеющей стали.

Некоторые производители вводят в состав эмалей дополнительные компоненты, препятствующие развитию микроорганизмов в емкости накопительного бака. Такие эмали имеют запатентованное название — биостеклофарфор. В их состав включено серебро, придающее покрытию антибактериальные свойства.

Итоги

Материалы и технологии, которые применяют при изготовлении бака накопительного водонагревателя, далеко не так просты, как кажется. Они идут в ногу с техническим прогрессом и рушат давно сложившиеся стереотипы о надежности и стоимости различных решений. К примеру, может оказаться, что водонагреватель с металлическим баком, покрытым современным видом эмали, обойдется дороже бойлера с емкостью из нержавейки. Или наоборот — бак, изготовленный из нержавеющей стали, вскоре даст течь по причине коррозии.

Впрочем, производители обычно не раскрывают марки сталей, используемых на производстве, и не делятся составом защитных покрытий, что не позволяет покупателю сделать осознанный выбор. В поиске водонагревателя приходится в большей степени опираться на опыт эксплуатации, полученный другими пользователями, черпать информацию из отзывов о товаре и тематических форумов.

Источник

Поделиться с друзьями
Металл
Adblock
detector