Зачем нужен анод в водонагревателе

Зачем нужен анод в водонагревателе? Такой вопрос вполне уместен и возникает у всех кто хоть раз разбирал водонагреватель. Производители и продавцы в один голос утверждают, что для сохранения металла внутренней поверхности бака. Так ли это на самом деле и насколько эффективна такая защита. Давайте разбираться вместе.

Чтобы всё стало понятно, придётся начать издалека.

Способы защиты металла от коррозии

Чтобы избежать коррозии металлических деталей бытовых электроустройств применяется несколько способов:

Использование нержавеющей стали

Nerzhaveyushchaya-stal'

Обычно речь идёт об так называемой пищевой нержавейке. Хотя деление легированной стали на пищевую и техническую во многом условно, но уж так повелось, что из всей группы нержавеющих сталей считать пищевыми принято только некоторые из них: AISI 304; 316; 321; 409; 410; 420; 430; 439. Из этой группы выделяется сталь марки 12Х18Н10Т (AISI 321). Её отличительное достоинство состоит в сохранении антикоррозионных свойств после сварочного нагрева.

Обычно производители не указывают из каких марок стали сделана ёмкость водонагревателя. Цитирую:

Внутренний бак изготовляется из высококачественной нержавеющей стали с содержанием титана, что обеспечивает высокую коррозионную стойкость и, как следствие, длительный срок эксплуатации.

В связи с, упоминанием титана можно предположить, что речь идёт о нержавейке марки AISI 321.

Пассивация

Суть её в следующем. На защищаемой поверхности, с помощью специальных реагентов, преднамеренно создаётся покрытие из труднорастворимой, оксидной плёнки, пассивной по отношению к окружающей среде.

Типичный пример пассивации, действие преобразователей ржавчины. Входящая в их состав ортофосфорная кислота преобразует гидроксид железа (ржавчину) и поверхностный слой металлического железа в непроницаемую для воды плотную, защитную плёнку.

Нанесение изолирующего слоя

Cinkovanie-metalla

Покрытие может быть металлическим (хром, цинк, никель, олово) или неметаллическим (эмаль эпоксидная, смола, лак, краска). Такая защита достаточно эффективна, но только при соблюдении одного обязательного условия, покрытие должно быть цельным на протяжении всего периода эксплуатации.

Казалось бы, всё просто но это не так. Металлическая ёмкость бойлера периодически нагревается, остывает при этом пусть и немного, но деформируется. Для металлических покрытий, имеющих сходный с железом коэффициент температурного расширения, такая подвижность не страшна, а вот для эмали, застывшая масса которой не отличается особой пластичностью, подобные подвижки губительны.

Катодная защита

Состоит в том, чтобы сделать защищаемый металл заведомо катодом. т. е. поверхностью не подверженной коррозии. Сделать это можно двумя способами:

  1. С помощью электрохимической защиты. Минус источника постоянного тока подключается к защищаемой металлической поверхности, а плюс к вспомогательному электроду, последствия разрушения которого не обременительны (металлолом). Такая схема подойдёт для защиты крупных промышленных объектов, когда вероятность возникновения электрохимической коррозии наиболее вероятна с наружной стороны конструкции. У бытовых водонагревателей, всё наоборот. Стальную ёмкость нужно защищать изнутри, да и сама ёмкость находится внутри другой ёмкости или оболочке. Поэтому электрохимическая защита водонагревателей реализована другим способом, но об этом чуть позже.
  2. Протекторной защиты. В состав конструкции вводится один или несколько элементов более активного металла, имеющего меньший чем у железа потенциал (–0,44), обычно, сплав на основе магния (–2,38). В результате металл имеющих меньший чем у железа потенциал, становится анодом и со временем разрушается, а защищаемый металл, опять же на какое-то время, становится катодом.

Ввод в состав нержавеющих сплавов металлов с меньшим по сравнению с железом потенциалом, то же пусть и с некоторыми оговорками, можно считать катодной защитой.

Какой из этих способов наиболее эффективен

Использование одного из них не исключает применения других. Более того, не один из способов уберечься от коррозии сам по себе не может гарантировать защиту на 100%. Такую гарантию сможет дать только комбинированное использование нескольких или всех возможных способов.

Покажу это на примере легированной стали нержавейки. Казалось бы, содержащейся в неё хром (10–30%), который при контакте с кислородом образует оксидный слой предотвращающий контакт кристаллов железа с водой, должен обеспечить надёжную защиту от возникновения коррозии. Всё так, но при обработке металла (резке, сварке), защитный слой частично разрушается. Предотвратить удаление сформированного естественным путем защитного слоя нельзя, но его можно создать принудительно, путём пассивации. Именно так и поступают добросовестные производители водонагревателей.

Из чего делают анод для водонагревателя

Дополнительный электрод бытового водонагревателя, может быть изготовлен из самых разных сплавов, на основе: магния, титана и даже серебра. Такая непохожесть используемых металлов объясняется различием предназначения анодов.

Магниевый анод

Magnievyj-anod

Другие названия этого электрода протекторный, жертвенный во многом объясняют его предназначение, а как именно это происходит, читайте в параграфе о протекторной защите.

Состав сплава для магниевого анода

Sostav-protektornyh-splavov

Почему именно магний

Ответ прост. Смотри ряд напряжений металлов. Металлы с более низким по сравнению с магнием потенциалом начиная с лития (Li) заканчивая самарием (Sm) просто растворятся в воде. Что остается: менделевий (Md), лантан (La) и иттрий (Y). Все эти металлы редки и дороги. Поэтому и выбирать собственно не из чего, относительно дешевый магний со стандартным значением потенциала (Е0) – 2,38 остается единственным претендентом.

Ryad-napryazhenij-metallov

Какова практическая эффективность применения магниевого анода

Давайте исходить из того, что теоретическая обоснованность применения такой защиты есть, но всё-таки не стоит рассматривать наличие магниевого электрода, как панацею от возникновения коррозии.

Отчасти ответ на этот вопрос дан в статье, рассказывающей о водонагревателях накопительного типа. Применение протекторной защиты может стать только одним из факторов, способствующих долгому и без проблемному сроку эксплуатации бойлера и то, на мой взгляд, не самым значимым.

Побочные явления от использования магниевого анода

Кроме принесения магниевого анода в качестве, жертвы в нелегкой борьбе с коррозией, преднамеренное увеличение концентрации магния в воде вызывает другие побочные последствия, о которых надо знать.

  • При нагревании водопроводной воды на ТЭНе образуется твердая, трудноудаляемая корка накипи, основу которой составляет нерастворимая соль CaCO3. В случае использования магния в принципе ничего не меняется, но увеличившаяся концентрация катионов Mg2+, соответственно связывает большее количество анионов CO3 2-, в результате чего накипь, осаживаемая на ТЭНе, состоит преимущество из рыхлой, легко отделяемой соли MgCO3.
  • При восстановительной реакции на катоде выделяется водород. Для кого-то, это может стать неприятным открытием, кто-то отнесётся к этому факту с безразличием, а зря. В любом случае в этом для потребителей в этом нет ничего хорошего. Покажу, как это бывает.

Почему кран горячей воды после смены магниевого анода начинает шипеть и булькать

Все мы, во всяком случае подавляющее большинство населения нашей страны, стремимся купить нужную вещь подешевле, то же самое происходит и в случае вынужденной замены магниевого анода. Покупаем, что называется “кота в мешке”. Состав магниевого сплава конкретного изделия нам неизвестен. После установки такого анода, кран горячей воды начинает плеваться, шипеть и брызгаться. Нетрудно догадаться, что вместе с водой из крана выходит газ и опять же нетрудно догадаться, какой. Да, да водород. Если не боитесь обжечься, убедитесь в этом, поднеся открытый огонь к изливу открытого крана.

Почему вода из водонагревателя воняет сероводородом

Другое проявление последствий выделения водорода в результате окислительно-восстановительного процесса, протекает не так драматично, но от этого оно не становится более привлекательным.

Sul'fatreduciruyushchaya-bakteriya
Считается, что это один из старейших организмов нашей планеты. Этим бактериям предположительно 3,5 миллиардов лет. Более того, если бы не было этих невзрачных “букашек”, не было бы жизни на земле.

Это я о запахе сероводорода. Что нужно чтобы он появился, сера, свободный водород и бактерии. Серы, полно. Сернокислые соли, конечно, в пределах нормы, присутствуют почти во всех пробах питьевой воды. Микроклимат ёмкости накопительного водонагревателя, как никакой другой, благоприятен для сульфатредуцирующих бактерий, виновников вони, ну а источник свободного водорода мы создали сами, пусть и не осознанно, но за свои же деньги, спасая от коррозии металлическую ёмкость водонагревателя.

Электрохимическая защита водонагревателя

Как было сказано выше, электрохимическая защита бытового, накопительного водонагревателя, реализована другим способом, отличным от промышленного. С легкой руки маркетологов, такая защита получила собственное название, анод с внешним питанием.

Устройство анода с внешним питанием

Минус питающей сети подключается к металлической ёмкости, а плюс к аноду, но только вот источником электронов в этом случае будет не материал электрода, а защитный ток, получаемый от внешнего источника постоянного тока.

Один из элементов такой схемы, титановый электрод, попеременно выполняет измерительные и питающие функции. Измеренная разность потенциала между катодом и анодом, подается на потенциостат, где полученное значение сравнивается с эталонным и в зависимости от необходимости, корректируется.

Кстати, на самом деле, используемый в этом устройстве анод, сделан вовсе не из титана, он только покрыт оксидом титана.

Anod-s-vneshnim-pitaniem

Достоинства и недостатки анода с внешним питанием

Достоинств, масса. Такое устройство способно спасти водонагреватель с самой безнадёжной коррозионной стойкостью, но только вот цена. Судите сами, стоимость модели Correx от компании Austria Email начинается от 15000 рублей.

Действительно, дилемма, покупать плохой водонагреватель, но с хорошей защитой или хороший водонагреватель, но практически без защиты.

Серебряный анод

Ещё одна разновидность анодов для водонагревателя. Изыскания в этом направлении, обеззараживания воды с помощью ионов серебра, ведёт только одна известная мне компания по производству водонагревателей. К сожалению, разработанная ими технология Silver, не получила широкого распространения. Сейчас они переключились на нанесения серебряного покрытия непосредственно на нагревательные элементы, ТЭНы. Технология называется по-другому, но всё равно, похоже, SilverHeat.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
MasterKvartira
Добавить комментарий

:) :D :( :o 8O :? 8) :lol: :x :P :oops: :cry: :evil: :twisted: :roll: :wink: :!: :?: :idea: :arrow: :| :mrgreen:
Нажимая на кнопку "Отправить комментарий", я принимаю политику конфиденциальности.