太阳贮热水箱的选材

2018-09-01 15:55:00
陆启蒙
原创
1880
  1. 水箱材料应具备足够的强度及使用耐久性,诸如抗氧化能力以及常年在温水环境下运行的抗腐蚀能力,此外,金属材料要具备优良的焊接性,使水箱易于制造。

  2. 1、 国外曾用过聚丙烯塑料及铜(均用于内压不超过19.6kPa即2米水头压的水箱)[1]、锌薄钢板等作水箱材料,它们由于强度不够或不易焊接,可靠性差等缺点,现在已很少应用,但我国尚有部分小厂仍采用镀锌板手工咬口机械连接结构,制造平板集器用的非承压式水箱。

  3. 2、 普遍用于电热水器中的钢制搪瓷水箱也在国外分体式承压太阳热水箱中也有一应用,其优点是可用较厚的(3㎜左右)普通钢板制造, 焊接工艺简单,强度、钢度好,耐疲劳较好,但焊后需进行搪瓷工序,且在使用时必须附镁棒防腐蚀。

  4. 3、 不锈钢材料:不锈钢是近代各国太阳能热水器水箱普遍采用的材料。不锈钢具备优良的强度、塑性、耐腐蚀性及焊接性,用薄不锈钢板焊成的水箱既轻又强,在一体式的承压及非承太阳能热水器水箱中普遍采用。分体式的承压水箱在许多国家也广泛采用不锈钢制造。

  5. 不锈钢品种很多,对不锈钢牌号的选择要综合考虑强度、塑性、焊接性,经济性特别是在含氯离子水中的抗腐蚀性。广泛用于化工、食品工业、厨房设备的304不锈钢属奥氏体不锈钢,强度、塑性优良,焊接性好。在氧化性酸介质中耐腐蚀能力强,介在含氯离子水中容易产生点腐蚀及力腐蚀,故近代西方国家热水箱均已不采用304不锈钢,不过由于价格较低。目前在我国非承压式水箱仍大多用它制作。

  6. 查阅近年来的英、日、澳等国太阳能热水箱标准,规定使用的两种类型的不锈钢均为抗点蚀及应力腐蚀能力优于304钢的钢种;

  7. (1)奥氏体类型的316不锈钢;

  8. (2)铁素体类型的444高纯不锈钢。

  9. 20世纪80年代以后在日本广泛应用的新日铁专为热水箱开发的,性能更好的高铁素体不锈YUS190。
    从上述数据可知:

  10. (1)基体为奥氏体的304或316钢,强度与塑性都她,基体为铁素体的444钢YUS190钢,虽然强度与塑性低,但作为制造热水箱的材料则是足够的。

  11. (2)从价格来说,由于316钢含Ni比304高,而且加入了Mo,价格要贵些。不过,Mo提高了抗点腐蚀能力,弥补了304的不足,优点明显。

  12. (3)铁素体基体的444钢不含Ni,价格应比304钢低,而且加入了能提高抗点腐蚀能力的Mo,所以其抗点腐蚀和抗应能力腐蚀都比304好,应该是制作热水箱的适用材料,英国、澳大利亚等国家在有关的标准中所规定的太阳热水箱的材料为316或444不锈钢。但铁素体基体的钢必须严格限制其中碳、氮元素含量到超低碳氮水平(≤0.025%),否则容易发生脆化,厚板尤其有此问题。为了改进444钢现存地弱点,1986年日本的新日铁公司专为热水贮箱研制出了碳、氮元素含量到超低碳氮水平(≤0.015%)且加入微量Ti、Nb作稳定剂的YUS190价格要高于444钢,可是因不含Ti,仍比铬镍奥氏体不锈钢便宜。

  13. (4)从焊接性对比,304钢及316钢具有优良的焊接性,444钢类型(包括YUS190)钢的焊接性不如304钢,有焊接区晶粒容易粗化问题,要严格防止过热,而且对空气中的氮、氧很敏感,必须用正、背面

  14. 氩弧焊方法才能得到优技的焊接接头。综上所述,以不锈钢材料的选择可归纳为以下几点:

  15. 1、 304不锈钢虽然强度、塑性及焊接性优良,但含氯离子水中抗点腐蚀和应力腐蚀能力较差,当今世界各国的热水贮水箱已不再采用304钢制作。

  16. 2、 444或YUS190一类高纯铁素体不锈钢,因含Mo元素,抗点腐蚀及应力腐蚀能力较强,而且不含镍,价格也较为低廉,但是它的焊接性不如304钢,对焊接工艺及设备要求较高,日本等国采用较多,欧美各国应用较少。

  17. 3、 与304钢同为奥氏体不锈钢的316钢,由于加入Mo元素,比304钢抗点腐蚀及应力腐蚀的能力强,并且焊接性优良,虽然价格稍高,在欧美各国是列入标准得到广泛应用的热水箱的材料。


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