Для чего нужен анод в водонагревателе
Горячая вода — химически агрессивная среда для стали и сплавов на основе железа. Ее постоянное воздействие вызывает постепенное разрушение корпуса, ТЭНов и других комплектующих водонагревателей. Для продления срока службы бойлеров и их защиты от коррозии используют различные способы. Например, в водонагреватели устанавливают анод — толстый стержень, расположенный рядом с нагревательным элементом. Для чего нужен анод в водонагревателе и как он работает, расскажут специалисты компании «Невский».
Как работает анод в водонагревателях
Магниевый анод защищает от коррозии стальные элементы бойлера: ТЭНы и баки. Процесс коррозии включает захват электронов атомов железа кислородом. В присутствии более активного металла окисление железа значительно замедляется, так как донором электронов служит более активный элемент.
По этому принципу функционирует магниевый анод для водонагревателя. Магний обладает гораздо большей химической активностью, чем железо. Металл является донором электронов и обеспечивает пассивную защиту стального бака и ТЭНов. При этом сам анод разрушается, вступая в реакцию с кислородом и водой, образуя при этом комплекс солей.
Конструкция и преимущества защитного анода
Магниевый анод представляет собой металлический штырь, покрытый сплавом на основе магния. Толщина покрытия составляет 20–30 мм. Длина защитного элемента зависит от высоты емкости водонагревателя. Для обеспечения защиты длина анода должна составлять 2/3 от высоты бойлера.
Эффективность защиты зависит от интенсивности эксплуатации водонагревателя и состава воды. Насыщенность жидкости солями магния и кальция повышает показатель жесткости воды, а чем выше жестокость, тем ниже эффективность анода.
Чтобы водонагреватель прослужил дольше, перед подачей в емкость воду рекомендуется предварительно подготовить. Для защиты от блуждающих токов и коррозии необходимо комбинировать анодную защиту с заземлением емкости водонагревателя.
На какие электрические водонагреватели требуется установка магниевого анода
Пассивная защита от коррозии устанавливается на бойлеры с резервуарами из всех материалов. Прежде всего защитный анод для водонагревателей необходим для баков из углеродистой стали, которая более подвержена коррозии.
Нужен ли анод в водонагревателе с резервуаром из нержавеющей стали? Существует мнение, что емкости из нержавейки не требуют защитных элементов. Это не совсем так. Сварочные швы резервуаров бойлеров — самые уязвимые места для коррозии. Даже при тщательной последующей обработке они разрушаются быстрее, чем остальная поверхность резервуара. Установка магниевого анода на электрический водонагреватель позволяет значительно замедлить коррозию баков, при этом сам защитный элемент в емкостях из нержавеющей стали прослужит дольше.
В бойлерах с резервуарами с эмалевым покрытием также желательно наличие защиты. Аноды препятствуют разрушению баков в местах появления трещин в эмали и продлевают срок службы водонагревателя.
Срок службы анода зависит от материала емкости бойлера, качества и температуры горячей воды. Средний период эксплуатации защитного элемента составляет 1–3 года. Магниевый анод подлежит замене при эрозии покрытия на 60–75%. Состояние защитного элемента проверяют при проведении планового технического обслуживания.
Защитные элементы в сочетании с установкой системы водоподготовки, заземлением резервуаров и проведением регулярного сервисного обслуживания могут значительно продлить срок службы водонагревателей. Водонагреватели «Невский» предусматривают установку магниевых анодов. В нашей компании можно купить накопительные бойлеры прямого и косвенного нагрева, проточные промышленные водонагреватели, комплектующие систем ГВС. Подберем оборудование для автономного водоснабжения и отопления, а также изготовим агрегаты с нестандартными характеристиками. Наши специалисты готовы предоставить комплексную техническую поддержку.
Все подробности можно уточнить по номеру или в WhatsApp +7 931 346-88-78.
Интернет-магазин водонагревателей и климатической техники №1
Доставим по России
Режим работы: с 10:00 до 18:00
Каталог товаров
Каталог товаров
- Главная
- Статьи
- Как это работает
- Магниевый и титановый анод для водонагревателя
Магниевый и титановый анод для водонагревателя
При изготовлении внутренней емкости, в водонагревателях используется, высококачественная сталь. Нанесенный на внутреннюю поверхность бака защитный слой эмали обладает высокой износоустойчивостью.
Эмаль (синонимы: стеклоэмаль, стеклофарфор) представляет собой силикатную массу с особым химическим составом и физическими свойствами, и на сегодняшний день является идеальным защитным средством для металла. К силикатной основе добавляются специальные добавки, обеспечивающие необходимые свойства эмали. Пропорции и перечень элементов каждый производитель старается сохранить в тайне и, в принципе, любую эмаль можно назвать кремниевой или стеклофарфоровой. Долговечность покрытия зависит не только от состава и толщины, но и от способа нанесения. При нанесении эмали на сталь важной составляющей является подготовка поверхности.
Так какие же преимущества дает эмалевое покрытие?
Вот основные из них:
- Эмаль устойчива к любой воде, в т.ч. морской и содержащей соединение азота.
- Эмалевое покрытие неотделимо от металла, что исключает возможность образование ржавчины под покрытием (высокую стойкость к коррозии обеспечивает сочетание эмаль+анод).
- Эмаль не подвержена старению и износоустойчива.
- Устойчива к температурам и резкому температурному изменению (химическая активность металла удваивается при повышении температуры на 10 °С).
- Эмаль гигиенична как стекло (не токсична) и выделение в воду каких либо веществ из эмали невозможно.
- Эмаль полностью биологически нейтральна (самая худшая основа для размножения бактерий).
- Технология нанесения эмалевого покрытия дает возможность изготовить емкость практически любого объема.
- Все выше перечисленные признаки относятся только к высококачественным эмалированным водонагревателям, сделанных на современных заводах по проверенным технологиям.
- Не смотря на высокую тщательность при нанесении эмалевого покрытия на поверхность, могут образовываться впадины, которые в начальной стадии эксплуатации незаметны. Но в дальнейшем в этих местах развивается точечная коррозия.
Коррозия
Коррозия — это обычный химический процесс, происходящий между металлическими частями водонагревателя (бак, трубки, нагревательный элемент) и окружающей их водой.
Этот процесс разрушает бак, уменьшает механическую прочность элементов водонагревателя и выводит из строя нагревательный элемент.
Причины, вызывающие коррозию :
- растворенный в воде кислород (обычно около 5 мг / л при высокой температуре и около 12 мг / л при низкой температуре)
- соли, придающие воде агрессивные свойства.
Коррозия проходит в три этапа:
- растворенный в воде кислород контактирует с внутренней поверхностью бака
- железо бака имеет тенденцию к взаимодействию с кислородом (ат ом теряет два электрона, превращаясь в ион Fe ++ )
- ионы железа, вступая во взаимодействие с кислородом, покидают поверхность бака, образуя при этом оксиды ( FeO );
- таким образом, начинается коррозия бака, которая приводит к сквозным дырам.
Защита от коррозии
Для предотвращения коррозии бака используют магниевые или титановые аноды .
Стремление окисляться (ржаветь) у возможных участков повреждений или царапин на эмали блокируется путем наложения противоположного тока. Возникающий из-за этого избыток электронов (катодное напряжение) на поврежденном участке смещает разницу потенциалов межу анодом и катодом (баком) и останавливает коррозию.
Чтобы предотвратить прохождение анодного тока на такие узлы бака, как нагревательный элемент и теплообменник, последние устанавливаются через изоляторы. Катодная защита от коррозии выполняется двумя способами:
Магниевый анод
Антикоррозийный стержень – анод, отдающий электроны, соединен со стальным внутренним баком. От анода исходит ток к возможным поврежденным участкам. Этот анодный ток, возникающий вследствие разрушения более активного материала, предотвращает коррозию на поврежденном участке. Встроенный в бак защитный анод состоит преимущественно из магния, и его достаточно проверять один раз в год. Это необходимо, так как из-за плохого качества воды может сократиться срок его службы. После первой проверки можно скорректировать частоту проведения повторных проверок анода.
И сталь, и магний имеют тенденцию к взаимодействию с водой, но магний более активен, чем железо. Его атомы легче становятся ионами, и это является решением проблемы предотвращения коррозии бака. Атомы магния покидают анод, образуя оксид, в то время , как атомы железа остаются нетронутыми, и бак не подвергается воздействию коррозии.
Титановый анод (Активный анод)
В отличие от магниевых анодов, здесь защитный ток вырабатывается внешним источником напряжения. Постоянный ток, требующийся для защиты от коррозии, подается и управляется внешним электронным регулятором. Анодный стержень из титана работает как питающий и измерительный электрод.
Периодически на короткое время отключается подача тока. Измеренная затем разница потенциалов сравнивается электроникой с предварительно заданным потенциалом. Благодаря постоянному сравнению фактического потенциала с заданным, сила защитного тока точно регулируется до необходимого значения. Решающим для необходимой силы тока являются, наличие возможных поврежденных участков эмали и состав воды. При работе титановый стержень не подвергается разрушению и, естественно, не требует замены в течении всего срока эксплуатации водонагревателя.
Зачем нужен анод в водонагревателе?
Основная функция анода — это защита внутреннего бака накопительного водонагревателя от коррозии. Бывают они двух видов – магниевые (применяются в водонагревателях с водосодержащей емкостью из эмалированного железа) и алюминиевые (применяются в водонагревателях с водосодержащей емкостью из нержавеющей стали).
Защитная эмаль при постоянном нагреве и охлаждении в процессе расширения со временем покрывается мелкими трещинами, через которые вода попадает к металлу, после чего разрушение металла — дело времени.
Нержавеющая сталь практически избавлена от данной проблемы, но все-таки места сварки(швы) могут коррозировать.
Основными факторами, влияющими на герметичность внутренней емкости ЭВН являются: интенсивность эксплуатации и химический состав воды. Отрицательно на срок службы влияет наличие солей, примесей, богатство воды кислородом.
Принцип действия анода основывается на гальваническом взаимодействии проводников. Железо менее электроотрицательное, чем магний или алюминий, поэтому при наличии электрической связи первое не окисляется в присутствии второго. Другими словами, анод «перетягивает» ионы кислорода на себя, тем самым защищая стенки внутреннего бака.
Срок жизни этого «защитника» может варьироваться от нескольких месяцев до года, в зависимости от условий эксплуатации. То есть определять периодичность замены анода для каждого конкретного ЭВН нужно индивидуально. Производитель рекомендует провести первое ТО через три-четыре месяца после начала эксплуатации прибора и на основании полученных данных определить дальнейшую периодичность.
На фото, анод до и после года службы:
Одновременно с этим анод облегчает борьбу с накипью, делая ее рыхлой, менее прочной.
Основным элементом, загрязняющим поверхность нагревательного элемента, являются соли кальция, чаще всего — карбонаты.
Анод не может защитить от этого процесса, но он делает его менее проблемным. При взаимодействии анода с карбонатами происходит замещение, в результате на нагревателе откладываются соли магния, которые отличаются рыхлой и мягкой структурой. Их очень легко удалить механическим путем, не рискуя при этом повредить сам нагревательный элемент.
Из всего вышенаписанного становится понятным, что анод является расходным материалом и в процессе эксплуатации он постепенно окисляется сам, растворяясь и разрушаясь. Поэтому периодически его требуется менять. В ряде же моделей (в частности, в водонагревателях с водосодержащей емкостью из эмалированного железа) – ежегодная замена анода является необходимым условием для сохранения гарантии производителя на водонагреватель.
Магниевый и титановый электрический анод (E-anode) для водонагревателя
Внутренняя емкость водонагревателей изготавливается из высококачественной стали. А эмаль (именуется также стеклоэмалью или стеклофарфором), нанесенная внутри на поверхность бака, характеризуется отличной износоустойчивостью. Эта силикатная масса обладает особыми химическими и физическими свойствами для защиты металла от коррозии, а кроме того, в нее вводятся и специальные добавки, улучшающие характеристики названного покрытия. Как правило, список ингредиентов и их пропорции изготовители стараются сохранять в тайне.
Долговечность такой эмали зависит не только от ее составляющих и толщины слоя, но от того, как ее наносят. И основным в этом процессе является подготовка поверхности.
Преимущества эмалевого покрытия
Перечень положительных качеств описываемого покрытия выглядит так:
Оно обладает отличной водоустойчивостью, в частности к морской, а также к включающей соединения азота воде.
Оно исключает ржавление (особенно сочетание эмалевого покрытия и анода), так как такое покрытие сложно отделить от металлической поверхности.
Эмаль обладает высокой износоустойчивостью и не старится.
На это покрытие не оказывают действия резкие перепады температур и высокие показатели последних (наблюдается удвоение химической активности металла, в случае если температура поднимается на 10 С).
Обладает высокими гигиеническими свойствами, не токсична, исключает возможность выделения в воду каких-либо веществ.
Она не поддерживает развитие бактерий, так как биологически нейтральна.
Современные технологии покрытия эмалью позволяют создавать емкости самых разных объемов.
Но все перечисленные достоинства относятся только к водонагревателям, обладающим высоким качеством изготовления и выпущенным на современном оборудовании.
Возможность возникновения коррозии
Иногда на этапе нанесения эмали на поверхность металла образовываются вогнутости, незаметные в начале использования водонагревателя. Но в дальнейшем в этих местах и возникает точечная коррозия. Это обычный химический процесс, происходящий в металлических элементах под воздействием внешней среды (в данном случае – воды), приводящий к их разрушению. Ржавление сильно снижает работоспособность элементов водонагревателя и со временем выводит его из строя.
К причинам, провоцирующим появление коррозии, можно отнести следующие:
В воде содержится кислород, способствующий процессу разрушения. При высокой температуре его концентрация обычно составляет 5 мг/л, а при низкой – 12 мг/л.
Наличие солей, которые провоцируют развитие агрессивных свойств у воды.
Развитие коррозии проходит в 3 этапа:
Кислород, которым насыщена вода, вступает в контакт с внутренними металлическими поверхностями емкости.
Железо в составе сплава, из которого сделан бак, обладает свойством взаимодействия с кислородом – его атом при этом теряет 2 электрона, становясь ионом Fe++.
Образовавшиеся ионы железа покидают металлическую поверхность и образуют оксиды – FeO, а этот процесс и провоцирует коррозию, приводящую к появлению сквозных дыр.
Как осуществляется защита от коррозии
Для защиты поверхности бака от разрушения, используются аноды из магния и титана. Благодаря ним процессы окисления и появления ржавчины на местах каких-либо повреждений эмалевого покрытия останавливаются, так как движение электродов от анода направляется в обратную сторону, а их избыток (так называемое катодное напряжение) перенаправляет разницу потенциалов от коррозионной области, что и прекращает ржавление.
Чтобы теплообменник и элементы нагрева воды не подвергались воздействию анодного тока, их устанавливают, применяя изоляторы.
Чтобы уберечь металл от ржавления применяются два вида защиты.
Магниевый анод
Это антикоррозийный стержень, покрытый магниевым сплавом, который отдает электроны и соединяется со стальной внутренней поверхностью бака. От него к поврежденным участкам идет ток, возникающий в итоге разрушения более активного материала. Он и предохраняет поверхность от коррозии.
Этот антикоррозийный стержень вмонтирован в бак, и его первую проверку можно выполнить после года эксплуатации. Остальные проверки также необходимо проводить регулярно, потому что особенности некачественного состава воды могут негативно повлиять на срок службы магниевого анода. Первая проверка обычно помогает решить, как быстро следует делать следующую.
Магний, также как и сталь, имеет тенденцию ко взаимодействию с водной средой, но магний при этом делает это более активно, чем железо. Атомы магния легче превращаются в ионы, что в результате и становится решением проблемы защиты от коррозии, так как они успевают образовать оксид, раньше атомов железа. В итоге поверхность бака не разрушается.
Титановый электрический анод (E-anode)
У данного анода защитный ток производит наружный источник напряжения и управлять им можно с помощью специального электронного регулятора. Титановый стержень в этом случае выполняет роль измерительного электрода.
Выглядит это так: в устройстве ненадолго прекращается подача тока, а затем полученную при измерении разницу электронные приборы сравнивают с требуемым потенциалом. Сила тока благодаря этому стабилизируется на заданной величине. Решающим в этом процессе оказывается химический состав воды и образование разрушенных участков эмалевого покрытия.
Титановый стержень не нуждается в его замене на протяжении всей эксплуатации водонагревателя, так как он не поддается разрушению.