CN201442978U - 搪瓷内胆防腐保护装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种搪瓷内胆防腐保护装置。该实用新型搪瓷内胆防腐保护装置，在搪瓷内胆上设置有主要以金属胆壳为阴极、以与该金属胆壳电绝缘的并探入内胆水中的不溶性材料棒为阳极和上述阳极电位输出调节电路构成的外加电路保护装置，其中所述电位输出调节电路包括阳极电位检测电路、对所检测电位与设定电位比较并相应处理的单片机，以及根据上述处理方式调整上述阳极电位的电位输出调节电路和电位调节执行电路。本实用新型提供了一种恒电位输出的搪瓷内胆防腐保护装置，以达到良好的搪瓷内胆防腐蚀效果。

Description

搪瓷内胆防腐保护装置

(一)技术领域

本实用新型涉及一种搪瓷内胆防腐保护装置，具体是应用于例如热水器的加热装置中的搪瓷内胆防腐保护装置。

(二)背景技术

从目前公开的技术资料来看，电热水器行业的发展史实际上是一部热水器内胆和加热器耐腐蚀技术发展史，内胆和加热器防腐方法的探究一直贯穿于热水器行业的发展过程中。热水器内胆目前有全金属内胆和复合内胆。全金属内胆有镀锌内胆和不锈钢内胆。复合内胆有搪瓷内胆和钢塑复合内胆。镀锌内胆因易腐蚀，使用寿命短目前已很少用。不锈钢本身耐腐蚀性良好，在大气及弱腐蚀介质中腐蚀速率小于0.01mm/年，但在一定条件下仍会发腐蚀。不锈钢腐蚀形式主要有均匀腐蚀(表面腐蚀)、点腐蚀、缝隙腐蚀、晶间腐蚀和应力腐蚀等。漏水报废的不锈钢内胆热水器，其漏水原因大部分是不锈钢内胆发生点蚀穿孔造成漏水，这与热水器不锈钢内胆成型加工和使用条件有关。不锈钢内胆成型加工过程中材料经历冲压、拉伸、焊接等加工工序及材质本身质量容易造成表面存在一些缺陷，如夹杂质、贫铬区、晶界、位错在表面暴露出来，使钝化膜被破坏，在介质的作用下，该局部发生电化学腐蚀——点腐蚀。轻则形成较浅的蚀坑，严重的甚至形成穿孔。在含有Cl^-的介质中最易引起不锈钢点腐蚀。而大部分不锈钢内胆最终发生点蚀穿孔的部位，80％集中在焊缝及附近区域，就是常说的热影响区，因为在这一区域内起钝化作用的铬元素因焊接热量影响发生偏析，使用过程中内胆的焊缝直接暴露于热水中，我国工业生活用水中普遍存在的不锈钢材料较敏感的Cl^-、ClO^-直接作用于金属内胆上，极易形成孔蚀。有的部位因与基体成分不同而形成原电池，也为小孔腐蚀创造了条件。小孔腐蚀一旦形成，其自身有一个加速过程，即使是再厚的钢板，也只能在极其有限的范围内延长其腐蚀时间而已。并且不锈钢越厚，焊接所形成的热影响区也越大，越容易引起小孔腐蚀。焊接热影响区的不可避免，以及介质中腐蚀离子的存在，决定点腐蚀在不锈钢内胆热水器的使用中不可避免。同时热水器使用介质——水的温度在一定程度上也起加速内胆腐蚀的作用。

另一方面我国幅员辽阔，各地的水质有所不同。在富含金属矿及油矿的西北东北地区，当地的水中含有Fe³⁺等杂质。我国中原地区的山区地下水中亦含有Fe³⁺等杂质，这些杂质的腐蚀性很强，对不锈钢及碳钢会造成极大的腐蚀性，热水器在这种水质中使用很短时间就会因腐蚀穿孔而漏水。

搪瓷内胆是在例如碳钢等金属内胆表面覆盖一层耐腐蚀的硅化物，使介质不直接接触金属胆壳，具有清洁卫生、性能优良，并可以承受较大范围内的温度变化和高温骤变，目前市场上电热水器也多采用搪瓷内胆。如果搪瓷层覆盖良好则内胆使用寿命可很长，但目前还未有热水器生产厂商搪瓷内胆的使用寿命可达10年的承诺。由于搪瓷工艺本身特点，比如针孔和水泡等工艺缺陷，搪瓷覆盖率不可能达到100％，因此也存在与不锈钢内胆面临的防腐难题；同时搪瓷内胆在储运中的磕碰也会造成搪瓷层的脱瓷。此外一点出现上述缺陷，搪瓷很容易在热水中产生磷爆现象，会逐渐溶解剥落。

对于搪瓷内胆的防腐蚀措施目前主要应用牺牲阳机的方案，具体是在内胆内设置镁棒，但镁棒消耗较快，需要定期更换，售后成本高，并会污染水质。

因此，目前理论上可行的方案还有外加电流保护法，它的基本原理是将被保护金属与直流电源的负极相连，利用外加电流进行阴极极化，将处于腐蚀状态的金属电位向负极化至稳定状态，使金属腐蚀停止而得到保护。中国知识产权局第87206233号实用新型专利就公开了一种电子补偿防腐蚀装置，其原理就是外加电流以防止阴极腐蚀的方法，目前也有少量企业在使用该方法，并都是将该方案作为单一的防腐措施。不过正如前面所说，外加电流保护法需要将处于腐蚀状态的金属电位向负极化至稳定状态，这里所说的稳定状态指的就是阴阳极之间的电位差要处于一个稳定的状态，然而由于水质有地域、时间差异，阴阳极之间的电位差调整目前还没有具体的方案，仅是设定的原始值，尽管基于该方案的设备成本低，但其防腐蚀方案受限于上述稳定电位差实时设定的要求，而造成外加电流保护法没有普及。此外，单独以外加电流保护法作为内胆的防腐方法还存在防腐装置输出功率大的问题，耗能较多。

(三)发明内容

因此，针对目前外加电流保护法没有解决实时调整阴阳极之间恒定电位差的问题，本实用新型的目的在于提供一种恒电位输出的搪瓷内胆防腐保护装置，以达到良好的搪瓷内胆防腐蚀效果，实际是提供一种在搪瓷内胆上设置外加电流保护的复合内胆防腐方案。

本实用新型采用以下技术方案：

该实用新型搪瓷内胆防腐保护装置，在搪瓷内胆上设置有主要以金属胆壳为阴极、以与该金属胆壳电绝缘的并探入内胆水中的不溶性材料棒为阳极和上述阳极电位输出调节电路构成的外加电路保护装置，其中所述电位输出调节电路包括阳极电位检测电路、对所检测电位与设定电位比较并相应处理的单片机，以及根据上述处理方式调整上述阳极电位的电位输出调节电路和电位调节执行电路。

因为各种金属发生电化学腐蚀时，都有一个相对固定的电位值，当我们设置的辅助阳极电位值高于被保护金属发生电化学反应的电位值时，就能够对阴极金属形成保护，原理上被保护的阴极金属不会参与原电池化学反应。电子辅助阳极作为反应的“牺牲阳极”，并非传统意义样的提供电子而损耗，而是由电源提供电子。此外，并不是电子阳极设置的电位越高越好，电子阳极电位值越高，反而会增强原电池反应的强度，并增加功耗。针对不同的水质，电子阳极参加原电池反应的电流之比降发生变化，从而导致辅助阳极电位值的波动。

考虑到上述因素，给予本实用新型的技术方案不能简单地认为就是在搪瓷内胆上再附加外加电流保护一对内胆进行符合防护，对于普通内胆，由于其内胆披水面大，所形成原电池的面积大，基于此所需要外加电流提高，相对而言，功耗比较大，对于需要实时提供防护的外加电流保护装置，防护成本偏高，并不合适单独作为内胆防腐的措施。而基于本实用新型的技术方案则是针对搪瓷内胆的进一步防护，针对搪瓷内胆制造工艺缺陷提供外加电流防护，由于其披水面主要是因其制造缺陷所形成的面，面积极小，也就是说所需要的电流比较小，实际功耗极小，相对防护成本大大降低，使得外加电流防护方案在此条件下变得可行。另一方面，外加电路防护自身防护性能好已经公知，因此，可有效防止搪瓷内胆诸如气泡、针孔等制造缺陷的进一步扩大，而其他部位由于搪瓷的保护，不会产生腐蚀，大大延长了搪瓷内胆的使用寿命。

上述搪瓷内胆防腐保护装置，所述阳极电位检测电路包括由电阻R7和R6构成的分压电路，以及构成上述两电阻间电位的电压跟随电路的集成运放芯片U1B，其中电阻R6另一端接地。所述阳极电位检测电路还包括串于所述集成运放芯片U1B输出脚的保护电阻R5，该电阻的另一脚与所述单片机A/D转换输入引脚连接，且通过一电容C3接地。

所述接于所述单片机D/A输出端子的串接的分压电阻R4和R3，以及滤波电路和电压跟随电路；所述电位调节执行电路包括所述电压跟随电路下级的限流电阻R2和基极与该限流电阻相接、发射极通过电阻R1接地、集电极接所述阴极的三极管Q1。

上述电位调节执行电路，所述外加电路保护装置设置在搪瓷内胆的顶端，且其阳极通过绝缘套安装于搪瓷内胆顶端。

上述电位调节执行电路，所述不溶性材料棒为石墨棒、带有贵金属氧化物涂层的纯钛棒。

(四)附图说明

下面结合说明书附图对本实用新型作进一步的阐述，使本领域的技术人员更好的理解本实用新型，其中：

图1为本实用新型实施例的一种搪瓷内胆防腐保护装置使用状态参考图。

图2为搪瓷内胆防腐保护装置的一种电路框图。

图3为搪瓷内胆防腐保护装置的一种电路原理图。

图中：1、阴极引线，2、控制模块，3、阳极引线，4、绝缘套，5、阳极，6、搪瓷内胆。

(五)具体实施方式

参照说明书附图1至3，本实施例搪瓷内胆防腐保护装置，在搪瓷内胆上设置有主要以金属胆壳为阴极、以与该金属胆壳电绝缘的并探入内胆水中的不溶性材料棒为阳极和上述阳极电位输出调节电路构成的外加电路保护装置，其中所述电位输出调节电路包括阳极电位检测电路、对所检测电位与设定电位比较并相应处理的单片机，以及根据上述处理方式调整上述阳极电位的电位输出调节电路和电位调节执行电路。

所述阳极电位检测电路包括由电阻R7和R6构成的分压电路，以及构成上述两电阻间电位的电压跟随电路的集成运放芯片U1B，其中电阻R6另一端接地。电压跟随电路能够起到很好的电路阻抗匹配作用，便于控制器件的接入，分压电路则用于电压量的调整，便于控制器处理。此外，诸如电压跟随电路的元件有很多种，本方案中所用具体的元器件不构成对本实用新型保护范围的具体限定，其技术特征的明显变形方式和等同地带方式应当落入其保护范围之内。

所述阳极电位检测电路还包括串于所述集成运放芯片U1B输出脚的保护电阻R5，该电阻的另一脚与所述单片机A/D转换输入引脚连接，且通过一电容C3接地，以起到滤波和保护电路过压作用。

所述接于所述单片机D/A输出端子的串接的分压电阻R4和R3，以及滤波电路和电压跟随电路；所述电位调节执行电路包括所述电压跟随电路下级的限流电阻R2和基极与该限流电阻相接、发射极通过电阻R1接地、集电极接所述阴极的三极管Q1。

所述搪瓷内胆外加电路保护装置可以单独使用，也可以与其他自动控制功能电路结合使用，且其阳极5通过绝缘套4安装于搪瓷内胆的顶端或内胆壁的合适位置。

所述外加电路保护装置设置在搪瓷内胆的顶端，且其阳极5通过绝缘套4安装于搪瓷内胆顶端，便于阳极的安装，也便于阴极的设置，并且不会破坏搪瓷内胆的侧壁。当然，也可以将其安装于搪瓷内胆的侧面，需要根据具体的需要选择，关键是做好搪瓷的覆盖。至于所说的外加电路保护装置中所涉及的电路部分，可以与搪瓷内胆构成一整体，也可以设置于专门的电控柜内，其设置方式可根据现场情况进行选择。

所述不溶性材料棒为石墨棒、带有贵金属氧化物涂层的纯钛棒。

Claims (5)

1.一种搪瓷内胆防腐保护装置，其特征在于：在搪瓷内胆上设置有主要以金属胆壳为阴极、以与该金属胆壳电绝缘的并探入内胆水中的不溶性材料棒为阳极和上述阳极电位输出调节电路构成的外加电路保护装置，其中所述电位输出调节电路包括阳极电位检测电路、对所检测电位与设定电位比较并相应处理的单片机，以及根据上述处理方式调整上述阳极电位的电位输出调节电路和电位调节执行电路。

2.根据权利要求1所述的搪瓷内胆防腐保护装置，其特征在于：所述阳极电位检测电路包括由电阻R7和R6构成的分压电路，以及构成上述两电阻间电位的电压跟随电路的集成运放芯片U1B，其中电阻R6另一端接地。

3.根据权利要求2所述的搪瓷内胆防腐保护装置，其特征在于：所述阳极电位检测电路还包括串于所述集成运放芯片U1B输出脚的保护电阻R5，该电阻的另一脚与所述单片机A/D转换输入引脚连接，且通过一电容C3接地。

4.根据权利要求1至3之一所述的搪瓷内胆防腐保护装置，其特征在于：所述外加电路保护装置，设置在搪瓷内胆的顶端，且其阳极(5)通过绝缘套(4)安装于搪瓷内胆顶端。

5.根据权利要求4所述的搪瓷内胆防腐保护装置，其特征在于：所述不溶性材料棒为石墨棒或带有贵金属氧化物涂层的纯钛棒。

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