电子防腐解决电热水器顽疾之我见

　　金属腐蚀种类繁多，按照腐蚀介质，可划分为土壤腐蚀、大气腐蚀、水腐蚀（包括海水、污水、自来水）。在以上三种腐蚀中，水是元凶，由于水的存在，水的电化学作用，使腐蚀变得扑朔迷离。水中的有害离子，如氯离子（Clˉ）、酸根离子（So4ˉ、Co3ˉ、Hco3ˉ）的存在，导致水的矿化度提高而变为优良导体，这是造成电化学腐蚀的根本原因。

　　电热水器内胆由钢、钛钢、锰钢等金属制成，虽然有搪瓷、烤漆等绝缘涂层保护，但涂层不能做到“天衣无缝”，同时涂层会逐年老化，而出现裂纹或局部脱落，水会对内胆产生腐蚀，因此电化学防腐应运而生。

　　电化学防腐可分为强制电流法阴极保护（ICCP）和牺牲阳极法阴极保护（SACP）两种。

　　一、牺牲阳极法阴极保护

　　目前，在电热水器中使用镁棒保护就属于牺牲阳极法阴极保护（SACP）。实践证明其防腐保护效果良好，为生产厂家实现“五年内内胆漏水保换”的承诺提供了技术保障。以钛钢为内胆的电热水器，如阿里斯顿系列产品，在说明书的内胆剖面图上，注有“超大阳极镁棒”的位置。这个装置称为棒状镁阳极，是金属电化学防腐保护中的“牺牲”阳极法保护。它是将金属内胆当作阴极，而镁棒当作阳极。这样阴极与阳极之间通过导电的水介质，形成一个原电池。电池的阳极——镁棒受腐蚀而自身消耗，而阴极——内胆钢体便受到保护。这样在内胆搪瓷涂层产生裂纹或局部破损脱落时，内胆会产生一层钝化膜，它和搪瓷层一样，起到绝缘和防腐蚀作用。

　　1、镁阳极的化学成分（%）

　　镁阳极主要成分是Mg，要求纯度99.99%，而Ai、Zn、Mn是激发剂，促成Mg形成1.5-1.7（-V）电位。而Fe、Ni、Ca、Si是有害元素，要控制在最小范围。

　　2、 镁阳极的电化学性能

　　3、镁阳极的消耗和检测

　　在热水器出厂时要经过检验，内胆的搪瓷涂层完好无损，绝缘电阻可达2MΩ，但是在物流途中和现场安装时，会受震动和碰撞，会使搪瓷涂层受到损伤，另外在长期使用中，水流的冲刷和浸泡、温度的剧烈变化，搪瓷涂层的自身老化等因素，都可能使内胆产生裂纹、针孔、局部脱落。这时内胆的腐蚀就开始了。几乎是同时，镁阳极输出电流，直奔破损处，并通过内胆钢体流回镁阳极根部，形成回路。这时镁阳极利用自身的电量对破损处进行阴极极化，产生绝缘的钝化膜，达到防腐蚀和延长使用寿命的目的。

　　镁阳极的消耗，视内胆涂层破损的大小和程度而异。一般新产品内胆涂层完好无损，镁阳极的输出电流为零，这时的阳极处于“静等”或“冬眠”状态。一旦出现破损，阳极将全力以赴，需要多少电流就输出多少，哪怕全部耗尽。所以科学上称它为“牺牲”阳极。不过阳极的电量是有限的，它的电量全部“牺牲”之后，即使内胆还需要保护，阳极已经奄奄一息、无能为力了。因此定期（1-2年）需更换一次，但这样的检查和更换是盲目的。可能阳极消耗不多，可以不换；也可能早以耗尽，已经对胆壁产生腐蚀。同时还需要专业人员检查，势必影响正常使用。牺牲阳极法阴极保护（SACP），其优点就是不需要外部电流，靠镁棒自身的电量，保护内胆不受腐蚀。其缺点是镁棒要消耗，需要定期更换，在没有镁棒失效报警器的情况下，需要专业人员定期检查，给用户带来不便。当然能安装失效报警器，一切问题就迎刃而解了。

　　4、镁阳极失效报警装置设计

　　（1）目的

　　当镁棒消耗完毕，再无保护电流输出时，该装置立即发出声光报警，提醒用户立即停止使用，马上更换新镁棒。这样可以使钛钢内胆免遭腐蚀，保证安全和延长使用寿命。

　　（2）该装置的设计思路

　　依据电化学保护理论，采用电化学阴极保护方法中牺牲阳极法，对电热水器内胆进行防腐保护。

　　牺牲阳极法防腐技术在工业建设中，收到普遍应用，如连入地下的输送水、石油、天然气的管道。海上的船舶、舰艇、平台等的防腐保护，取得巨大的经济效益和社会效益。目前，牺牲阳极法保护的技术规范已颁布10多项，在指导着工程设计和施工。

　　牺牲阳极法的关键技术是保护电位的确定。根据技术标准的要求，被保护体的保护电位最小不应低于-0.85V，小于这个数值就认为阳极已消耗完。而最高保护电位不应大于-1.2V，否则被保护体会产生析氧反应而破坏涂层。

　　5、实现上述设计理念的技术路线

　　将内胆中镁棒的上端焊接阴极线，而下端安装金属参比电机，并将三根电线引入电位检测电路。请见图一。再经A/D转换，产生声光信号输入到报警器，可与电子控制的电热水器的电路结合为一体。而大量没有电子控制的老产品(在用户中)，也可以自行安装，以达到长期安全使用的目的。

　　图一：镁棒失效保护装置图

　　二、强制电流法阴极保护

　　强制电流法阴极保护（ICCP）是采用外部工业电流，经降压、稳压、整流后，变成可使用的恒电位，供给内胆保护电路。因此该法需要产生恒电位装置，同时还要不间断供电，这个要求在用户使用中是难以达到的。特别是一些中小城市，故障停电和限电经常发生，很难达到100%的通电率，间断供电直接影响防腐效果，并会出现加速腐蚀的弊端。

　　总之，强制电流法阴极保护（ICCP）主要缺陷：（1）需要电流供电，违背节能原则；（2）需要恒电位装置，增加产品成本；（3）保证100%通电率，不允许停电，这在用户难以保证。

　　电热水器受到用户青睐的理由应该是：（1）控制和指示电路简洁准确；（2）安全可靠，不受断电影响。因此电热水器两种电子防腐方法比较，还是SACP更具吸引力，只是镁棒失效报警器应早日完善。而IACP用在大型储水缸和地下输水管道的防腐，才更具优势。在电热水器的小小内胆内采用，宛如用导弹打蚊子，况且还不一定能打到。   （责编 朱禹韬）