SUS304内胆腐蚀.doc

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看SUS304如何“战胜”内胆腐蚀0

内容摘要：

内胆是太阳能热水器储热水箱中的关键部件，其性能好坏直接影响太阳能热水器产品的使用寿命。

SUS304不锈钢因其良好的耐腐蚀性、热胀冷缩性能和良好的加工性，成为了太阳能热水器储热水箱内胆的首选材料。

　　内胆是太阳能热水器储热水箱中的关键部件，其性能好坏直接影响太阳能热水器产品的使用寿命。

SUS304不锈钢因其良好的耐腐蚀性、热胀冷缩性能和良好的加工性，成为了太阳能热水器储热水箱内胆的首选材料。

　　随着太阳能热水器行业的不断纵深与扩大，伴随着不锈钢内胆锈蚀的现象时有发生，本文就其SUS304不锈钢材料的采购选择、生产加工（焊接加工、试压检漏、发泡组装）、市场整机安装方面等细微环节方面进行探讨，浅析SUS304不锈钢内胆腐蚀与防腐问题，消除部分太阳能热水器生产厂家遇到的部分困惑与迷茫，以确保太阳能热水器热利用行业稳中求进，生产的太阳能热水器产品寿命可靠达标。

　　采购选择控制

　　1.SUS304不锈钢标准成分

　　一般情况下，不锈钢生产厂家为了降低生产成本，Ni、Cr含量控制在下限，同时以提高C、N含量作为平衡，但过高的C、N含量容易导致冲孔翻边开裂，开裂将造成内胆插接孔密封失效。

因此，选购时，应选择大的正规钢厂生产的标准牌号SUS304不锈钢，材质成分有保证。

　　2.不锈钢材料中有关化学元素作用机理

　　碳（C）：

钢中含碳量增加，屈服点和抗拉强度升高，但塑性和冲击性降低，当碳量超过0.23%时，钢的焊接性能变坏，因此用于焊接的低合金结构钢，含碳量一般不超过0.20%。

碳量高还会降低钢的耐大气腐蚀能力，在露天料场的高碳钢就易锈蚀；此外，碳能增加钢的冷脆性和时效敏感性。

　　氮（N）：

氮能提高钢的强度，低温韧性和焊接性，增加时效敏感性。

对不锈钢的时效开裂影响较大。

　　磷（P）：

在一般情况下，磷是钢中有害元素，增加钢的冷脆性，使焊接性能变坏，降低塑性，使冷弯性能变坏。

因此通常要求钢中含磷量小于0.045%，优质钢要求更低些。

　　硫（S）：

硫在通常情况下也是有害元素。

使钢产生热脆性，降低钢的延展性和韧性，在锻造和轧制时造成裂纹。

硫对焊接性能也不利，降低耐腐蚀性。

所以通常要求硫含量小于0.055%，优质钢要求小于0.040%。

　　铬（Cr）：

在结构钢和工具钢中，铬能显著提高强度、硬度和耐磨性，但同时降低塑性和韧性。

铬又能提高钢的抗氧化性和耐腐蚀性，因而是不锈钢、耐热钢的重要合金元素。

是主要铁素体形成元素，铬与氧结合能生成耐腐蚀的Cr2O3钝化膜，是不锈钢保持耐蚀性的基本元素之一，铬含量增加可提高钢的钝化膜修复能力。

　　镍（Ni）：

镍能提高钢的强度，而又保持良好的塑性和韧性。

镍对酸碱有较高的耐腐蚀能力，在高温下有防锈和耐热能力。

是主要奥氏体形成元素，能减缓钢的腐蚀现象及在加热时晶粒的长大。

　　因此选材时应尽量选择C、N含量分别在0.07%以下，同时P、S含量较低、Ni、Cr含量较高的不锈钢材料。

　　3.不锈钢耐腐蚀性机理

　　在不锈钢表面形成明显的Cr2O3薄膜，O和Cr的含量有最低要求10.5%以获得连续的保护性薄膜，以抑制侵蚀的发生。

若保护性薄膜被损坏，它可以自然恢复。

氧化膜的抗腐蚀性能取决于Mo、Ni、Cr、及N的含量。

提高Cr含量可以提高不锈钢的抗侵蚀性和当Cr2O3薄膜被损坏时增强了其自修复能力。

Cr2O3薄膜对基体结构（铁素体或奥氏体）没有任何影响。

　　因此选材时，必须要求SUS304不锈钢整体表面光洁、光滑，无不良表观缺陷，如严重划伤、刮伤等。

　　生产加工环节控制

　　1.下料、冲压翻边环节

　　通常情况下，采购的SUS304不锈钢材料为卷料，需要开屏裁切，然后转序冲孔、翻边、卷圆等环节。

作为内胆材料加工转序，一般太阳能生产厂家不太关注SUS304不锈钢表面防护，容易生产不良划伤、刮伤、皱褶等表观缺陷，导致不锈钢表面Cr2O3钝化膜损伤或局部较弱，最终造成容易发生局部腐蚀。

因此，在内胆不锈钢材料开屏裁切、冲孔、翻边、卷圆过程中应文明生产，如同外壳生产一样，加强表面防护措施。

　　不锈钢内胆材料在冲孔、翻边及内封头成型过程中，通常要使用冲压机油。

一般情况下，冲压油中都含有一定量的氯离子，而氯离子对不锈钢具有较强的腐蚀作用。

因此，应选择正规的供货厂家提供的冲压机油（要求氯离子、硫离子含量尽可能低的冲压机油），并对冲压机油的成份进行必要检测控制。

同时应对加工过程中残留在不锈钢表面的油污进行必要清洗、干燥，避免残留物对内胆造成局部腐蚀。

　　2.焊接、试压检漏环节

　　内胆焊接是太阳能热水器生产中的一个特殊重要工序，焊接质量好坏对内胆耐腐蚀起决定性作用。

焊接质量因设备差异与焊接工艺方法、焊接人员操作技能水平等存在较大差异。

焊接常见缺陷为：

焊缝氧化腐蚀（如图1所示）、焊迹不连续、过烧、热影响区晶粒长大等。

　　TIG焊缝氧化主要是焊接时气体保护不良造成，氧化后表面的Cr2O3钝化膜被破坏，使用过程中与水接触后造成氧化区的加速腐蚀。

为此，必须优化生产工艺，采焊接时用双面惰性气体保护，同时采用的惰性保护气体必须是高纯度的氩气等，规避焊接区的氧化。

　　不论是电阻压力焊还是TIG焊，必须熟练操作设备，确保焊迹连续，无断点发生，无发黑、发蓝、无过烧现象。

否则容易造成缝隙腐蚀和焊缝渗漏。

　　焊缝热影响区晶粒增大或晶间碳化物析出，是由于焊接时加热时间过长或热处理不当则在某些环境中易产生晶间腐蚀。

焊缝在425℃~815℃之间加热时，或者缓慢冷却通过这个温度区间时，都会产生晶间腐蚀。

这样的热处理造成碳化物在晶间沉淀（敏化作用），并且造成最邻近的区域铬贫化使得这些区域对腐蚀敏感。

敏化作用也可出现在焊接时，在焊接热影响区造成其后的局部腐蚀。

为此，焊接电流、速度必须适宜控制，尽可能使用较快的焊接速度，目的是减少热影响区宽度，同时冷却可靠控制。

　　太阳能热水器储热水箱内胆（承压与非承压）必须无渗漏且具有一定耐压性能，一般在焊接完成后需一一浸入水中进行内胆试压检漏。

试压检漏过程中，内胆筒体上所有插接孔必须封闭，为了方便插入堵塞，一般有的采用专门润滑剂（如洗洁净等）、有的直接采用清水。

对于采用润滑剂润滑（洗洁净），必须严格控制并保证润滑剂为中性且不含氯离子等成分。

我们知道，一般洗洁净分酸性、中性、碱性，如为了增大洗洁净浓度，可能加入氯化钠；为了增加去污性，可能加入盐酸等。

一旦使用含有氯离子之类的洗洁净作为润滑剂，其残留物在内胆中，导致内胆内极容易发生点腐蚀而产生由内向外穿透（如图2所示）。

为此，作为内胆试压检漏，一是水槽内的水本身必须清洁，无油污，勤更换；二是对于堵塞润滑采用正规的润滑剂，最好直接采用清水润滑。

　　3.干燥、覆膜组装环节

　　内胆试压检漏后一般表面不同程度残留有水珠、冲压机油、油污，诸多太阳能生产厂家对此不大重视，其中部分厂家直接转序进入内胆覆膜中，部分厂家则是经过简单擦拭再进入内胆覆膜中，殊不知残留的水珠、冲压机油、油污成为了腐蚀源，在太阳能使用过程中逐步扩展，导致SUS304不锈钢筒体由外向内腐蚀（如图3所示）。

为此，作为太阳能生产厂家，在内胆试验检漏后必须引起重视，应对内胆进行彻底的清洗、干燥处置。

　　根据生产工艺需要，内胆外表面一般需要进行覆膜。

由于覆膜采用的薄膜或隔离纸、胶带直接与内胆外筒体接触，因此所采用的材料必须进行严格控制，不得含有氯离子等元素，如不得使用PVC薄膜与PVC胶带等。

　　市场安装环节控制

　　经过2009年太阳能家电下乡以来，太阳能热水器产品已经深入农村，市场安装早已村庄化，安装队伍可参差不齐，本身的规范安装相当滞后。

比如一些地方的安装人员在安装真空管时，采用边淌水边插管，殊不知这种安装方式，容易造成淌水不同程度通过插接孔直接渗入保温层中（内胆外表面）而长久存在。

我们知道，常用的自来水中都含有一定量的氯离子（尤其是水质较差的地方），太阳能在使用过程中，内胆外表面的存留水珠等成为了区域面腐蚀源，最终造成内胆发生由外向内的区域面点腐蚀，即淌水存留的地方发生腐蚀，其它区域完好无腐蚀（如图4所示）。

为此，必须加强规范安装，消除边淌水边安装的陋习，禁止淌水进入保温层（内胆外表面）。

　　由此可见：

作为太阳能热水器生产厂家，必须从采购渠道上优选正规厂家生产的标准成分SUS304不锈钢材料，在生产过程中必须优化生产工艺、严格质量监管并关注生产过程细节的落实，在终端市场中努力强化规范安装到位，确保整个太阳能产品链的安全有效，确保广大用户使用的太阳能热水器产品寿命达标可靠。