選材:
水箱材料應具備足夠的強度及使用耐久性,諸如抗氧化能力以及常年在溫水環境下運行的抗腐蝕能力。此外,金屬材料要具備優良的焊接性,使水箱易於製造。
不鏽鋼是近代各國太陽能熱水器水箱普遍採用的材料。不鏽鋼具備優良的強度、塑性、耐腐蝕性及焊接性,用薄不鏽鋼板焊成的水箱既輕又強,在一體化的承壓及非承壓太陽能熱水器中普遍採用。
不鏽鋼品種很多,對不鏽鋼牌號的選擇要綜合考慮強度、塑性、焊接性、經濟性特別是在含氯離子水中的抗腐蝕性。廣氾用於化工、食品工業、廚房設備的304不鏽鋼屬奧氏體不鏽鋼,強度、塑性優良,焊接性好。目前在我國非承壓式水箱大多用304不鏽鋼製作。
304不鏽鋼在氧化性酸介質中耐腐蝕能力強,但在含氯離子水中容易產生點腐蝕及應力腐蝕。鋼中含鉻量≥12%時,由於氧化性活潑的鉻在鋼的表面迅速與氧形成緻密、堅固的富氧鈍化膜(Cr2O3),有效地隔離了氧的進一步侵入。因而在空氣中或氧化性酸(如硝酸)中,這一類鋼抗均勻腐蝕性能好,不生鏽,故稱之為不鏽鋼。但在水中,尤其在含Cl-濃度較高的的水中,由於Cl-離子可在某些局部部位對Cr2O3鈍化膜起破坏作用,導致發生局部腐蝕。與均勻腐蝕(化學腐蝕)相比,局部腐蝕(電化學腐蝕)速度要快的多,危險性也大的多,往往導致洩漏失效。
而在含Cl-的水介質之中,不鏽鋼最易發生腐蝕的薄弱環節是焊接區,由於該區經受過高溫加熱,組織及性能有劣化,抗腐蝕性能也降低。因而水箱的使用壽命主要取決于水箱薄弱環節處(焊接區)是否發生晶界腐蝕、應力腐蝕及點(縫隙)腐蝕一類局部腐蝕。試驗研究表明,當水中含Cl-離子的濃度較高時,縫隙(點)腐蝕是水箱中最常發生的腐蝕形式。
304不鏽鋼對鹵族元素陰離子特別是對Cl-離子敏感,水中Cl-濃度越大,點蝕臨界電位越低,越易於發生點腐蝕。而縫隙腐蝕的臨界電位比點蝕更低,當有窄縫存在時縫隙腐蝕更易於發生,腐蝕速度更快。因而有效地防止點(縫隙)腐蝕是提高太陽能水箱使用壽命的關鍵。
焊接:
不鏽鋼焊接極為關鍵,容易產生晶間腐蝕,我公司採取窄焊縫自動氬弧焊接縮短敏化溫度區(450℃—850℃)滯留時間;用水強制焊接區快速冷卻措施,防止不鏽鋼焊接產生晶間腐蝕。
以下供參考:
對304不鏽鋼焊接時如操作工藝不當會出現晶間腐蝕及熱裂紋等缺陷。
奧氏體不鏽鋼焊接注意事項:
(1.採用儘量快的焊接速度,減少焊道高溫的持續時間,以提高抗晶間腐蝕和熱裂紋的能力。
(2.多層焊時,待焊層冷卻后(600),再焊下一道。
(3.採用小的線能量,相同條件時電流比普通鋼要小10~20%,避免橫向擺動。
(4.採用脈衝焊接有利於減少接頭過熱,可改善耐蝕性和抗裂性。
(5.焊接結束或中斷時收弧要慢,弧坑要填滿,可防止火口裂紋。
(6.填充焊時,填充焊絲應偏向電弧快速抽出,以免與熔池邊緣粘連。