太陽(yáng)貯熱水箱的選材
- 2018-09-01 15:55:00
- 陸啟蒙 原創(chuàng)
- 7243
水箱材料應(yīng)具備足夠的強(qiáng)度及使用耐久性,諸如抗氧化能力以及常年在溫水環(huán)境下運(yùn)行的抗腐蝕能力,此外,金屬材料要具備優(yōu)良的焊接性,使水箱易于制造。
1、 國(guó)外曾用過(guò)聚丙烯塑料及銅(均用于內(nèi)壓不超過(guò)19.6kPa即2米水頭壓的水箱)[1]、鋅薄鋼板等作水箱材料,它們由于強(qiáng)度不夠或不易焊接,可靠性差等缺點(diǎn),現(xiàn)在已很少應(yīng)用,但我國(guó)尚有部分小廠仍采用鍍鋅板手工咬口機(jī)械連接結(jié)構(gòu),制造平板集器用的非承壓式水箱。
2、 普遍用于電熱水器中的鋼制搪瓷水箱也在國(guó)外分體式承壓太陽(yáng)熱水箱中也有一應(yīng)用,其優(yōu)點(diǎn)是可用較厚的(3㎜左右)普通鋼板制造,焊接工藝簡(jiǎn)單,強(qiáng)度、鋼度好,耐疲勞較好,但焊后需進(jìn)行搪瓷工序,且在使用時(shí)必須附鎂棒防腐蝕。
3、 不銹鋼材料:不銹鋼是近代各國(guó)太陽(yáng)能熱水器水箱普遍采用的材料。不銹鋼具備優(yōu)良的強(qiáng)度、塑性、耐腐蝕性及焊接性,用薄不銹鋼板焊成的水箱既輕又強(qiáng),在一體式的承壓及非承太陽(yáng)能熱水器水箱中普遍采用。分體式的承壓水箱在許多國(guó)家也廣泛采用不銹鋼制造。
不銹鋼品種很多,對(duì)不銹鋼牌號(hào)的選擇要綜合考慮強(qiáng)度、塑性、焊接性,經(jīng)濟(jì)性特別是在含氯離子水中的抗腐蝕性。廣泛用于化工、食品工業(yè)、廚房設(shè)備的304不銹鋼屬奧氏體不銹鋼,強(qiáng)度、塑性優(yōu)良,焊接性好。在氧化性酸介質(zhì)中耐腐蝕能力強(qiáng),介在含氯離子水中容易產(chǎn)生點(diǎn)腐蝕及力腐蝕,故近代西方國(guó)家熱水箱均已不采用304不銹鋼,不過(guò)由于價(jià)格較低。目前在我國(guó)非承壓式水箱仍大多用它制作。
查閱近年來(lái)的英、日、澳等國(guó)太陽(yáng)能熱水箱標(biāo)準(zhǔn),規(guī)定使用的兩種類型的不銹鋼均為抗點(diǎn)蝕及應(yīng)力腐蝕能力優(yōu)于304鋼的鋼種;
(1)奧氏體類型的316不銹鋼;
(2)鐵素體類型的444高純不銹鋼。
20世紀(jì)80年代以后在日本廣泛應(yīng)用的新日鐵專為熱水箱開(kāi)發(fā)的,性能更好的高鐵素體不銹YUS190。
從上述數(shù)據(jù)可知:(1)基體為奧氏體的304或316鋼,強(qiáng)度與塑性都她,基體為鐵素體的444鋼YUS190鋼,雖然強(qiáng)度與塑性低,但作為制造熱水箱的材料則是足夠的。
(2)從價(jià)格來(lái)說(shuō),由于316鋼含Ni比304高,而且加入了Mo,價(jià)格要貴些。不過(guò),Mo提高了抗點(diǎn)腐蝕能力,彌補(bǔ)了304的不足,優(yōu)點(diǎn)明顯。
(3)鐵素體基體的444鋼不含Ni,價(jià)格應(yīng)比304鋼低,而且加入了能提高抗點(diǎn)腐蝕能力的Mo,所以其抗點(diǎn)腐蝕和抗應(yīng)能力腐蝕都比304好,應(yīng)該是制作熱水箱的適用材料,英國(guó)、澳大利亞等國(guó)家在有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)中所規(guī)定的太陽(yáng)熱水箱的材料為316或444不銹鋼。但鐵素體基體的鋼必須嚴(yán)格限制其中碳、氮元素含量到超低碳氮水平(≤0.025%),否則容易發(fā)生脆化,厚板尤其有此問(wèn)題。為了改進(jìn)444鋼現(xiàn)存地弱點(diǎn),1986年日本的新日鐵公司專為熱水貯箱研制出了碳、氮元素含量到超低碳氮水平(≤0.015%)且加入微量Ti、Nb作穩(wěn)定劑的YUS190價(jià)格要高于444鋼,可是因不含Ti,仍比鉻鎳奧氏體不銹鋼便宜。
(4)從焊接性對(duì)比,304鋼及316鋼具有優(yōu)良的焊接性,444鋼類型(包括YUS190)鋼的焊接性不如304鋼,有焊接區(qū)晶粒容易粗化問(wèn)題,要嚴(yán)格防止過(guò)熱,而且對(duì)空氣中的氮、氧很敏感,必須用正、背面
氬弧焊方法才能得到優(yōu)技的焊接接頭。綜上所述,以不銹鋼材料的選擇可歸納為以下幾點(diǎn):
1、 304不銹鋼雖然強(qiáng)度、塑性及焊接性優(yōu)良,但含氯離子水中抗點(diǎn)腐蝕和應(yīng)力腐蝕能力較差,當(dāng)今世界各國(guó)的熱水貯水箱已不再采用304鋼制作。
2、 444或YUS190一類高純鐵素體不銹鋼,因含Mo元素,抗點(diǎn)腐蝕及應(yīng)力腐蝕能力較強(qiáng),而且不含鎳,價(jià)格也較為低廉,但是它的焊接性不如304鋼,對(duì)焊接工藝及設(shè)備要求較高,日本等國(guó)采用較多,歐美各國(guó)應(yīng)用較少。
3、 與304鋼同為奧氏體不銹鋼的316鋼,由于加入Mo元素,比304鋼抗點(diǎn)腐蝕及應(yīng)力腐蝕的能力強(qiáng),并且焊接性優(yōu)良,雖然價(jià)格稍高,在歐美各國(guó)是列入標(biāo)準(zhǔn)得到廣泛應(yīng)用的熱水箱的材料。
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