دلایل و عوامل سوراخ شدن و خوردگی آبگرمکن های برقی مخزن دار

پیش تربه طور جامع، مفهوم خورندگی آب و خوردگی فلزات، عوامل تاثیر گذار بر آن، و راهکارهای پیشگیری از این پدیده را مرور کرده ایم. در این مقاله قصد داریم پدیده‌ی خوردگی در آبگرمکن ها را بررسی کرده و پس از آشنایی با عواملی که سبب این اتفاق می‌شوند، با اقدامات پیشگیرانه آشنا شویم.

در یک آبگرمکن، اجزایی که ممکن است خورده یا زنگ زده شوند کدامند؟

میتوان گفت در آبگرمکن ها به علت تماس همیشگی آب با مخزن، بیشترین احتمال خوردگی هم در همین بخش دیده می‌شود. ولی به طور کلی در هر قطعه یا ساختاری که با آب در تماس مستقیم باشد احتمال خوردگی افزایش می‌یابد.

برای مثال در بعضی از آبگرمکن ها که  به کیفیت ساخت مخزن و نصب اتصالات کم توجهی می شود، شاهد زنگ زدگی لوله و اتصالات هستیم. این اتفاق خصوصا در قسمت ورودی و خروجی لوله های آب بسیار شایع است.

احتمال خوردگی یک آبگرمکن به چه عواملی بستگی دارد؟

مهم ترین نکته جنس پوشش مخزن است. انواع روش های پوششی مخازن که برای جلوگیری از زنگ زدگی فلزات استفاده می‌شوند بسیار گسترده هستند ما دراینجا روش هایی را که برای استفاده در پوشش مخزن آبگرمکن ها استفاده میشوند را به اختصار شرح می دهیم.

انواع پوشش های مخزن آبگرمکن :

پوشش های فلزي:

• حفاظت کاتدی:

دسته ای که در برابر خوردگي مقاوم هستند يا نسبت به فلز محافظت شونده در موقعيت كاتد قرار دارند باعنوان پوشش های نجيب يا كاتدي شناخته ميشوند. پوشش هايي همچون مس، نيكل، كرم که داراي پتانسيل خوردگي مثبت نسبت به فولاد ميباشند به پوششها كاتدي معروفند. پوششها كاتدي در مقايسه با پوششها آندي چون در شرايط خاص باعث تشديد خوردگي ميشوند بطور وسيع مورد استفاده قرار نمي گيرند. یکی دیگر از پوشش ها ی رایج پوشش روی میباشد اگر ورق فولادی را با فلز «روی» پوشش دهند، ورق گالوانیزه ایجاد می‌شود میزان مقاومت ورق گالوانیزه متناسب با ضخامت آن است.گالوانیزه با روش حرارتی برای فلزاتی که به صورت مداوم در معرض مواد خورنده مثل اسید هستند، کاربردی ندارد. همچنین محیط های دریایی و آب شور هم به علت بالا بودن رسانایی الکتریکی آب، عمر  گالوانیزه  را کوتاه میکنند.  از فولاد ضدزنگ یا Stainless steel   برای این مشکل به عنوان جایگزین بهتر استفاده می‌شود.

خوردگی گالوانیکی:

هر گاه دو فلز غیر هم جنس در یک الکترولیت تشکیل یک پیل خوردگی دهند، خوردگی گالوانیکی حاصل می‌شود. علت ایجاد این نوع خوردگی در بین فلزات را می‌توان به اختلاف پتانسیل الکتروشیمیایی آن‌ها نسبت داد. پتانسیل دو فلز در الکترولیت ‌های مختلف نسبت به یکدیگر متفاوت است. سرعت خوردگی به نسبت سطح کاتد/آند بستگی داشته و هر چه سطح کاتد بزرگ‌تر از آند باشد، سرعت خوردگی و از بین رفتن آند بیشتر است. مثال پوشش دادن فولاد با لایه‌ای از قلع میتواند ایجاد خوردگی کند اگر خراش یا شکافی در سطح خارجی قطعهٔ فولادی قلع اندود شده ایجاد شود، به‌طوری‌که فولاد به هوای محیط ارتباط پیدا کند، خوردگی در فولاد به وجود آمده و قلع سالم باقی می‌ماند. اما درصورت عدم حضور اکسیژن هوا، قلع نسبت به فولاد آند را تشکیل می‌دهد و در این حالت قلع مادهٔ پوششی مناسبی برای فلزات از جمله ظروف غذایی و آشامیدنی فولادی (آهنی) خواهد بود. پس در نتیجه اکسیژن نقش مهمی در در خوردگی گالوانیکی دارد.

خوردگی شیاری (Crevice Corrosion)

گونه‌ای از خوردگی‌ست که واکنش آندی آن درون شیاری در سطح که تماس چندانی با بیرون ندارد رخ می‌دهد. شیار می‌تواند جای وصل‌شدن دو قطعه مانند پیچ یا واشر، درز و هرگونه جایی که الکترولیت بتواند در آن راکد بماند است.

نکته ۱ : بسیاری از تولید کنندگان آبگرمکن، از “ورق گالوانیزه” استفاده میکنند. در این روش کل جنس مخزن ورق گالوانیزه است. به این علت که بعضی از شرکت ها امکان پوشش دهی روی جداره داخلی مخرن را ندارند، از این ورق استفاده میکنند که پس از فرم دهی ورق و جوشکاری خطوط  مخزن آبگرمکن، از هیچ پوششی برای جداره داخلی استفاده نمی شود. به علت اینکه محل جوشکاری و سایر نقاط مخزن هیچگونه پوشش نهایی و یکنواختی وجود ندارد، پس از مدت کوتاهی به علت تماس با آب دچار خوردگی شده و به مرور به بخش های دیگر هم نفوذ میکند. این خوردگی معمولا از نوع خوردگی گالوانیکی و خوردگی شیاری است.

خوردگی گالوانیکی به این علت که انواع جوشکاری های متداول در این روش ایجاد تفاوت ساختاری بین خط جوش و ورق گالوانیزه میکند، به همین دلیل  سبب خوردگی میشود.

خوردگی شیاری هم به علت تماس مستقیم و طولانی مدت درز جوشکاری با آب رخ میدهد.

نکته ۲ : همه مخزن های ساخته شده با ورق گالوانیزه طول عمر یکسان و مقاومت  یکسان در برابر خوردگی ندارند، بلکه ضخامت و ویژگی های ورق و همچنین شرایط آب و هوایی، از عوامل تاثیر گذار بر مقاومت آنهاست.

پوشش های تیتانیومی:

یکی از انواع پوشش و عایق های فلزی که بعضی از  تولید کنندگان  معتبر  برای پوشش مخزن آبگرمکن استفاده میکنند، پوشش تیتانیوم است. این پوشش فوق العاده مقاوم و قدرتمند‌ است. از مهم‌ترین ویژگی‌های این فلز میتوان مقاومت در برابر خوردگی و داشتن بالاترین نسبت مقاومت به چگالی در برابر دیگر عناصر فلزی را نام برد.

ورق فولاد ضد زنگ (Stainless Steel ):

از بهترین و مقاوم ترین مخزن های فلزی میتوان فولاد ضد زنگ ((Stainless Steel را نام برد. اما  بدلیل قیمت تمام شده بالا   معمولا تولید کنندگان از آن استفاده نمی کنند.

پوشش‌های معدني

دسته اي ديگر از پوشش ها محافظ خوردگي از مواد معدني تشكيل شده اند. اين مواد شامل اكسيدهاي فلزي، نمكهاي فلزي، چيني، شيشه، سراميك . . . ميباشند

پوشش های سرامیکی به شكل لعاب در تأسيسات آب گرم، خـصوصاً درون مخـازن بيـشتر مورد استفاده قرار ميگيرند. لعاب هاي شيشه اي  و لعابهاي سرامیک  روكشهای از جنس شيشه-سراميک ميباشند كه در پاره اي موارد براي حفاظت فلزات از آنها استفاده ميگردد. اين پوششها بصورت مذاب بر روي سطوح فلزي كشيده ميشوند. براي اعمال اين پوشش ها ابتدا سطح فلز كاملاً تميزكاري شده پودر شيشه یا سرامیک كاملاً برروي آن اندود ميگردد، سپس در كوره بصورت یک  پوشش بسیار سخت برسطح فلز ايجاد مينمايد. محيط هاي مختلف بكار ميروند. يكي از موارد كاربرد عمومي آنها در آبگرمكن هاي منازل است. لازم به ذکر است دوام

این نوع پوشش بستگی به خلوص،  کیفیت مواد و اجرای آن دارد و در این مرحله نیز اهمیت دوام مخازن برای سازنده تعیین

کننده کیفیت آن می باشد.

نقش همه انواع پوشش‌ها بر روي سطوح سازه هاي فلزي ايجاد مانعي در مقابل نفوذ رطوبت، اكسيژن و دیگر عوامل فرسایشی  مي‌باشد. پوششهای فلزي قدرت چسبندگي خوبي بر روي سازه ها دارند و يـك واسـطه خوبي براي جداسازي محيط فرسایشی از لايه هاي فلزي هـستند.

پیش تر گفتیم به غیر از مخزن آبگرمکن قطعاتی دیگری هم میتوانند دچار خوردگی شوند. از جمله این قطعات المنت های حرارتی به علت تماس با آب و پوشش خارجی آبگرمکن به علت ضربه، رطوبت و اکسیژن موجود در هوا ممکن است خورده شوند. در ادامه به بررسی این قطعات میپردازیم:

المنت های حرارتی:

یکی دیگر از بخش های آبگرمکن که در تماس با آب قرار دارد، المنت گرمایشی است. بعد از مخزن، این قطعات در خطر بالای خوردگی قرار دارند با این حال معمولا این بخش نادیده گرفته می‌شود. البته بسیاری از برند های معتبر دنیا برای افزایش عمر این قطعه هم چاره ای اندیشیده اند. استفاده از پوشش های سرامیکی یکی از بهترین راهکارها برای جلوگیری از آسیب دیدن این قطعه است. پوشش های سرامیکی ضمن اینکه بعنوان یک عایق بر روی بدنه خارجی المنت از خوردگی آن جلو گیری میکند، باعث می شود که رسوب کمتری به المنت جذب شود. جذب رسوب توسط المنت به  مرور موجب می شود که لایه تشکیل شده در دور المنت عمر المنت را کوتاه کند و یا در نهایت باعث ترکیدگی بدنه المنت گردد.  تصویر زیر نمونه ای از جذب رسوب المنت را در یک آبگرمکن برقی مخزن دار نشان می‌دهد:

راه دیگری که برای پیشگیری از خوردگی المنت ها میتوان به کار برد، استفاده از رسوب شکن هاست. این راه کار از جذب رسوبات به المنت  آبگرمکن  برقی جلوگیری کرده و طول عمرآن را افزایش میدهند. ( در مقالات بعدی مفصلا به این موضوع خواهیم پرداخت)

پوشش خارجی آبگرمکن:

از جمله بهترین اقدامات حفاظتی در آبگرمکن ها میتوان به لایه فوم پلی اورتان تزریقی اشاره کرد. از اصلی ترین مزایای کاور پلی اورتان میتوان به عایق حرارتی بودن و پوشانندگی بیشتر مخزن و اتصالات اشاره کرد. این فوم ها یکی از مهم ترین عواملی هستند که رتبه مصرف انرژي آبگرمکن ها را مشخص میکنند. چون با پوشش قوی جلوی هدر رفت انرژی را میگیرند. رتبه مصرف انرژي با ضخامت و بافت این فوم ها ارتباط مستقیم دارد. هرچه ضخامت و فشردگی فوم ها بیشتر باشد، رتبه بالاتری در صرفه جویی مصرف انرژي خواهد داشت. که این عامل علاوه بر جلوگیری از اتلاف دما، به مقاومت دستگاه نسبت به عوامل خورنده  بر روی سطح بیرونی مخزن هم کمک میکند.

نتیجه گیری:

از بین همه‌ی روش هایی که نام برده شد، بهترین ورقی که برای ساخت مخزن میتوان استفاده کرد ورق فولاد ضد زنگ

 (stainless steel) را میتوان نام برد اما بخاطر بالا بودن قیمت تمام شده معمولا شرکت ها از این روش استفاده نمیکنند.

رتبه‌ی بعدی به پوشش های تیتانیوم تعلق میگیرد که بسیاری از شرکت های معتبر از این روش برای پوشش دهی مخازن آبگرمکن ها استفاده میکنند.

پوشش های سرامیکی هم علاوه بر مقاومت بالا، نسبت به موارد بالا صرفه اقتصادی هم دارد و انتخاب بسیار مناسبی برای پوشش مخزن دستگاه هاست.

نکته: بعضی شرکت های معتبر که اهمیت زیادی برای کیفیت کالاهایشان قائل هستند بعد از پوشش تیتانیوم یک لایه پوشش سرامیک کوره ای در دمای 850 درجه سانتیگراد هم بکار میبرند که مقاومت مخزن آبگرمکن را در برابر عوامل خورنده افزایش خواهد داد.

ورق گالوانیزه: معمولا تولید کنندگانی که امکان پوشش‌دهی مخازن  را ندارند، از این روش استفاده کرده و با فرم دهی و جوش دادن ورق گالوانیزه ، اقدام به ساخت مخزن آبگرمکن میکنند. و از هیچ پوشش محافظی استفاده نمی‌شود. همین عامل، امکان خوردگی را بسیار افزایش میدهد.

با توجه به مطالب عنوان شده ورق گالوانیزه به دلیل  نداشتن پوشش نهایی یکنواخت  بعد از جوشکاری و  تماس مستقیم با آب انتخاب مناسبی نمیتواند باشد. بخصوص برای مناطقی که آب خورندگی بالایی دارد یا اکسیژن و رطوبت محیط بالاتر است (مثل مناطق جنوبی ایران)، پدیده خوردگی با سرعت بیشتری رخ میدهد و بعد از گذشت مدت زمان کوتاهی مخزن آبگرمکن سوراخ شده و راهی بجز تعویض کل دستگاه باقی نمی‌ماند.

مخازن پلاستیکی و پلی پروپیلن هم نوع دیگری از انواع مخزن آبگرمکن ها هستند و بدلیل این که فقط در مخزن هایی با ظرفیت پایین قابل تولید می باشند، کمتر در این مبحث مورد توجه قرار گرفته است.

در نهایت ذکر این نکته ضروری‌ست که همه ی مطالبی که عنوان شد مختص به آبگرمکن های مخزن دار بوده، وبسیاری از مشکلات خوردگی در آبگرمکن های برقی بدون مخزن وجود ندارد و در شرایطی که محدودیتی برای انتخاب انواع  آبگرمکن وجود ندارد، بهترین گزینه آبگرمکن برقی بدون مخزن می‌باشد که مقاومت بسیار بالایی در برابر خوردگی دارد.

25 خرداد, 1399