Катодная защита бойлера своими руками

Добавил пользователь Дмитрий К.
Обновлено: 05.10.2024

Защитный анод в водонагревателе из магния или титана, алюминия уменьшает, обнуляет коррозию, агрессивные влияния водной среды за счет процессов электролиза. При эксплуатации стержень может разрушаться. Без протекторного прутка бак, ТЭН бойлера подвергаются интенсивному окислению, ржавчине.

Титановые и магниевые аноды для водонагревателей, это предохраняющие от коррозии металлические стержни внутри бака. ТЭНы, емкости водогрейного оборудования из любого материала, даже защищенного (нержавейка, сталь с эмалью), подверженные агрессивным влияниям.

Назначение и как работает анод в бойлере

Титановые или магниевые аноды в водонагревателе нужны для уменьшения агрессивного влияния на металлические части бойлера, контактирующие с влагой: емкость, ТЭН.

В основе работы защитных стержней обычные принципы гальваники, электролиза. Обнуление окисления именуется протекторной анодной защитой от коррозии.

Особенности назначения анода в накопительных водонагревателях:

окисление – ржавчина у эмалированных баков поражает корпус на стыках, швах, закруглениях. Специальный стеклофарфор расширяется вместе с емкостью, но риск микротрещин остаётся, влага проникает, обычная сталь быстро корродирует. В баках из нержавейки протектор нужен из-за подверженности потемнению и разрушению в местах ослабления (сегменты сварки, швы);
не избавляет от накипи, для этого есть умягчители, декальцинаторы. Но электрохимические процессы разрыхляют, камень легче отделяется.

У протекторов должен быть хороший контакт с защищаемыми элементами (ёмкостью, ТЭНом). Нельзя как-нибудь поместить или прикрепить пруток к баку – для расположения анода в баке есть специальное гнездо.

Чаще нагревательные элементы с магниевым анодом расположены на одном фланце, у сухих ТЭНов крепятся также и на корпус кожуха, реже вставляются в корпус бойлера отдельно.

Можно ли использовать водонагреватель без анода

Отсутствие защитного анода в баке значительно сокращает срок работоспособности водогрейного оборудования. Емкостные бойлеры постоянно подвержены агрессивной среде, усиленной термо и электрохимическими процессами.

Водонагреватель с анодом и без него отличается тем, что у первого через 12 – 18 мес. ржавчина, потемнения, окисление станут портить качество воды, угрожать целостности корпуса. В скором времени бак потечет.

Появившаяся коррозия уже не исчезнет. Поставленный защитный пруток будет быстрее истончаться (если магниевый), не всегда остановит процесс, если потенциала не хватит на поврежденные участки, то только замедлит. Защищенному бойлеру не грозит окисление – основная причина протекания.

С протекторами накипь, шлам, окислы, осадок, все равно образовываются – бак надо чистить всегда, но емкость и ТЭН не будут корродировать.

Из чего делают аноды для водонагревателей

потенциал намного отрицательнее защищаемого материала;
объем выделяемого электричества при разложении единицы массы стержня или при выработке тока активными типами изделия как можно значительнее.

Mg, AL и Zn лучшие для защиты стали и меди (основные металлы водонагревателя). Для активных титановых анодов для бойлеров состав не сильно значим, характеристики модулирует ток из внешнего источника, Ti выбран как наиболее стойкий и целесообразный.

Магниевые аноды

Вместе с защитными протекторами из Mg уместно рассмотреть еще 2 вида. Объединяющий параметр – растворяемость в процессе работы:

стандарт – наиболее привычные, дешевые, с высокой эффективностью;
особенность – съедаются средой (срок 1 – 2 года).

используются реже;
алюминиевые аноды создают меньшую разность потенциалов, чем Mg, Менее эффективные;
имеют безопасное количество цинка в составе;
меньше разлагаются;
недобросовестные продавцы иногда продают под видом магниевых.

По вопросу, что лучше, алюминиевые или магниевые: из Mg эффективнее, но прутки из Al затребованы, когда уместно слабое влияние, при перезащите.

Принцип работы анодов в водонагревателе:

Антикоррозийные магниевые аноды для бойлера – это электроды со значительным отрицательным потенциалом в электролите – воде. Защищают металл бойлера и швы (катод). Прутки перетягивают на себя последствия окисления, отдают при этом свои электроны, истончаются, а разрушающие влияния на корпус ёмкости нивелируются. Стержни из Mg, Al, это расходные детали, в отличие от титановых.

В магниевый штырь могут включать небольшой процент алюминия, а в изделие из Al – цинк и Mg. Свойства улучшаются редкоземельным индием. Поэтому у производителей продукция может быть с разными характеристиками.

Устройство магниевых анодов для водонагревателей:

внутри стальная шпилька с резьбой для вкручивания во фланец бойлера;
тело – напыление или прут.

Таблица сравнения магния и алюминия в антикоррозионных стержнях:

Титановые (активные) аноды

самодостаточные, не просто кусок металла, управляются электронной схемой;
энергия из стороннего источника;

одновременно электрод для питания и измерения;
постоянный ток для защиты генерируется и настраивается электронным устройством;
происходят короткие включения/выключения, измеряется разница потенциалов, анализируется электросхемой;
сила тока настраивается предельно точно к среде и уязвимым сегментам недо- и перезащита исключены.

отдают свои электроны, поэтому истончаются. Чем агрессивнее среда и больше поврежденных участков, требующих защиты, тем процесс быстрее;
ток от протектора исходит к уязвимым сегментам, возникает при разрушении материала больше активного и обнуляет коррозионные процессы на поврежденном участке;
у магния взаимодействие c H₂O интенсивнее, чем у стали. Атомы Mg трансформируются в ионы, отделяются, создавая оксид, перетягивают на себя влияние окисления, бак остается защищенным.

У титановых защитных стержней стандартный принцип, но защитный ток генерируется не в процессе растворения, а собственным блоком питания.

Что лучше — магниевый или титановый анод

Активные защитные стержени из Ti лучшие, достоинства:

не разрушаются при эксплуатации, служат до 20 лет. Менять регулярно не надо;
у водонагревателя с титановым анодом защита прогрессивнее, современнее – точно самонастраивается по характеристикам среды. Подходит при любых параметрах бойлера и его содержимого;
нет побочных продуктов (окислов), не осыпаются;

Минусы протекторов из Ti:

Отдельно опишем особое преимущество изделий из Ti.

Минусы протекторной защиты:

перезащита, когда потенциал штыря чрезмерно сдвигается в отрицательный уровень. При этом выделяется водород на катоде, изменяется состав приэлектродной среды, что приводит к отставанию покрытия в емкости ЭВН, к ускорению коррозии;
недозащита – процесс противоположный, окисление в водонагревателе прогрессирует.

Исключают неэффективность определенные рамки потенциальной разности, зависящие от множества изменчивых факторов. Параметр надо измерять, регулировать, это касается и значений защитных штырей.

Самый дешевый способ устранить перезащиту – вместо магниевого поставить алюминиевый электрод (должен быть в 1,5 раза больше). Но полностью проблему решит титановый протектор с прерывающим потенциостатом с управляемой регулировкой потенциала защитного тока, с регулировкой сдвигов электроникой.

Минусы магниевых протекторов:

растворяются (срок 1 – 2 года), надо менять периодически;
не отслеживают параметры среды, есть риск пере- и недозащиты;
образует частички окислов.

Плюсы защитных прутков из Mg:

доступные, дешевые, большой выбор. Стоимость магниевых анодов от 250 р., в среднем 500 р., для премиум сегмента: 800 – 1500 р., увеличенные, секционные – 2000 р.;
не потребляют дополнительной энергии, нет уязвимости в виде блока питания;
если не учитывать отсутствие саморегулировки и при правильном подборе, защита не менее эффективная, чем у титановых.

По всем параметрам титановые протекторы лучше, но не настолько чтобы считать магниевые малоэффективными.

Как почистить анод в бойлере

Вопрос, требуется ли чистка антикоррозионных стержней, мало описан. На анодах из Mg налет, накипь налипают меньше, чему способствует постоянное разрушение. Титановые прутки не расположены к приставанию извести – сам материал и изначальная тонкость не способствуют. Устройства не уменьшают накипь, но электрохимические процессы немного отталкивают от них вещество и разрыхляют, поэтому налета на штырях меньше или совсем нет (кроме окислов на магниевых типах).

Аноды работают под известью, эффективность не утрачивается.

Специально чистить протекторные прутки не обязательно для их работы. Уместно чистку осуществлять вместе с обработкой бака, ТЭНа, так как потребуется слив и демонтаж. Способ, если есть накипь – замачивание в растворителях: лимонная, ортофосфорная, уксусная кислоты (для мягкого слоя), спецвещества из магазинов химии. Но обычно на анодах нет извести или она мягкая, снимается руками, небольшой слой окислов убирают так же, не трогая изъеденную поверхность тела.

Почему накипь около антикоррозионного стержня легче счищать? При нагреве вода насыщается кислородом – это основной фактор коррозии, его усиливают соли. При каждом нагреве от протектора отделяются частички магния, связывающие свободный кислород (электролиз), процесс делает известь рыхлой, к ней добавляются частички окислившегося Mg.

Когда надо менять анод в бойлере

Срок службы магниевого анода – 2 года, но это общее правило, чаще – 1 год. Время не фиксированное – если вода жесткая или с примесями, период сокращается. За год от прутка может ничего не остаться.

Производители рекомендуют после покупки и запуска бака через год сделать осмотр и определить степень разложения, рассчитав периодичность замены, а заодно и освобождения емкости, ТЭНа от извести, шлама. Некоторые водонагреватели имеют датчики с диодами, сигнализирующими о замене.

На скорость разложения магниевого протектора влияет его состав, электропроводность среды. Оптимальная кислотность (водородный показатель) рН 9,5 – 10,5.

От полностью разрушенного штыря остается лишь шпилька, болт, втулка. До такого состояния крайне не желательно доводить. Обновлять нужно, если осталось меньше 30%.

Как подобрать анод для водонагревателя

Каждая стержень со своим радиусом, зависящим от ее размеров и состава, электролита, металла, площади и защитных слоев водонагревателя, которые также влияют на объем, количество устройств. Чем больше металла без покрытия, тем габаритнее.

Все параметры защитного анода есть в инструкции водонагревателя. Подбор только по документации, там же есть расчет размера анода (длина, диаметр). Подходящее изделие других марок можно ставить, если подойдет резьба, но лучше – от того же производителя.

В бюджетных бойлерах возможна перезащита, но также иногда уместно ставить увеличенные модели или два прутка.

Заменить магниевый анод в бойлере можно на алюминиевый, при показаниях к этому, или на титановый. Встречаются советы, вместо заводского прутка взять отрезок Mg на металлобазе. Метод действенный, но с недостатками: в фабричном стержне есть спецдобавки, улучшающие эффективность и равномерность истончения, потребуется приделать шпильку с резьбой.

На рынке появились новинки: гибкие трубки из пластика с микропорами, в которые засыпается порошок из Mg, вещество можно добавлять по мере выработки. Преимущество – более чистая работа, меньше окислов, можно не менять сам корпус.

Коррозия стальных баков водонагревателей: суть процесса

Под действием электрических токов происходят окислительно-восстановительные процессы, которые характеризуются отдачей и переносом электронов и их групп. Таким образом, на поверхности металлов возникают анодные и катодные участки. Участки с низким электродным потенциалом, становясь анодными, растворяются – происходит электрохимическая коррозия.

Водонагреватели Atlantic: уникальные стеатитовые ТЭНы

Обращаем Ваше внимание на уникальное предложение – водонагреватели Atlantic со стеатитовыми нагревательными элементами!

Стеатит – это материал, который отлично показал себя именно в электротехнических нагревательных приборах. Он очень прочен, не подвержен механическим деформациям и выдерживает температуру нагрева свыше +1000°C.

Стеатитовые нагревательные ТЭНы очень быстро разогреваются, в то время как остывают крайне медленно. Как следствие, заданная пользователем температура воды в баке электрического водонагревателя Atlantic со стеатитовым нагревательным элементом поддерживается значительно дольше.

Бойлеры с баками из нержавейки: методы предотвращения коррозии

Баки из нержавеющей стали, которыми укомплектованы бойлеры Atlantic, также могут подвергаться коррозии. Слабое место баков из нержавейки – это сварные швы. Во время сварки в области шва меняется химический состав металла, а защитные свойства нержавеющего сплава практически полностью утрачиваются. Как результат – возникновение коррозии с последующей протечкой бака в местах шва. Конечно, существует технология бесшовной сварки, но при производстве бюджетных бойлеров Atlantic этот весьма дорогостоящий метод не используется.

Если говорить о действенных способах защиты нержавеющего бака накопительного водонагревателя от коррозии, наиболее эффективными методами считается применение высококачественных эмалевых покрытий и использование магниевых анодов.

Как наносится эмалевое покрытие?

При нанесении эмали обычно применяют один из двух методов: жидкостный или электростатический.

Преимущества нанесения эмали порошковым способом:

Благодаря тому, что в процессе не задействуется жидкость, возникновение пор и трещин при сушке и обжиге исключается.
Полимерные добавки обеспечивают высокую эластичность эмали и ее устойчивость к химическим средам, что существенно повышает срок службы покрытия.
Степень сцепления эмали и металла при электростатическом нанесении максимальная.
Покрытие получается равномерным и идеально гладким по всему слою.

Что дает использование магниевых анодов?

Использование магниевых анодов позволяет не только предотвратить коррозию, но и защитить открытые ТЭНы накопительного водонагревателя от образования накипи.

Периодичность замены магниевого анода при эксплуатации бойлера

Так как в процессе использования защищающий стальной бак от коррозии и предотвращающий образование накипи магниевый анод подвергается разрушению, его своевременная замена – залог качественной защиты накопительного водонагревателя.

Обратите внимание! Водонагреватели Atlantic, стоимость которых выгодно отличается от ценовых предложений иных производителей, комплектуются фирменным магниевым анодом. В дальнейшем вы можете приобрести анод в нашем сервисном центре.

Сегодня на рынке присутствует множество некачественных анодов малоизвестных марок. Производитель бойлеров Atlantic рекомендует использовать исключительно оригинальные, прошедшие сертификацию магниевые аноды.

Применение некачественных анодов может привести к серьезным проблемам. Приведем лишь два примера из нашей практики:

В первом случае приобретение некачественного анода на рынке послужило причиной того, что химическая реакция во время его использования сопровождалась интенсивным выделением газов. Это привело к повышению давления и срыву смесителя.
Во втором случае анод не соответствовал заявленным свойствам и абсолютно не защищал бак от электрохимической коррозии. Как следствие, из строя вышел именно бак водонагревателя, а некачественный анод остался целым.

Для предотвращения подобных ситуаций производитель установил определенные требования. В частности, водонагреватели Atlantic должны обслуживаться исключительно авторизованными сервисными центрами. Такие центры работают только с оригинальными комплектующими и расходными материалами, в том числе – и с фирменными магниевыми анодами Atlantic.

Система дополнительной защиты O’PRO

Если водонагреватель накопительный эксплуатируется с повышенной интенсивностью или водопроводная вода имеет низкие показатели качества, скорость разрушения магниевых анодов увеличивается.

Бойлеры Atlantic оснащаются специально разработанной системой O’PRO. Уникальность системы заключается в следующем: между ТЭНом и анодом устанавливается сопротивление 580 Ом. Омическое сопротивление служит для уменьшения гальванического тока между магниевым анодом, медным нагревательным элементом и стальными стенками бака. Данная технология почти вдвое увеличивает срок службы магниевого анода.

Магниевый или жертвенный анод защищает внутреннюю часть корпуса водонагревателя от коррозии и оседания на его стенки накипи. Своевременная замена детали увеличивает срок службы бойлера до 10-12 лет.

Содержание

Принцип действия анода

При нагревании воды кислород, растворенный в ней, начинает активно выделяться. Кислород является мощным окислителем, поэтому он активно взаимодействует с металлическим корпусом и деталями водонагревателя, окисляя их. Это вызывает коррозию корпуса и преждевременный выход со строя водонагревательного тэна.

Двухвалентный магний обладает большей химической активностью, чем трехвалентное железо. Поэтому он вступает в реакцию окисления со свободным кислородом активнее чем железо, предохраняя таким образом стенки корпуса бака и водонагревательного элемента от образования ржавчины.

В воде, поступающей по водопроводу, содержатся гидрокарбонаты Са и Mg. Они растворимые в воде, поэтому диссоциируют на катионы Са 2+ , Mg 2+ и анионы НСО₃ — .

Магний, которым покрыт стальной стержень анода, взаимодействует с водой и увеличивает количество катионов, связывающие анионы НСО₃ — .

В результате реакции образуется большое количество малорастворимой соли MgCO₃ и значительно уменьшается образование нерастворимой соли карбоната кальция СаСо₃. Образующаяся накипь имеет рыхлую структуру и легко удаляется с водонагревательного элемента в процессе его работы и оседает на дно бойлера.

Назначение и функции магниевого стержня в бойлере

Покрытие стального стержня слоем магния не влияет на стоимость водонагревателя, это самый доступный и дешевый материал. Он устанавливается в непосредственной близости к водонагревательному элементу.

Магний имеет большую разность потенциалов, чем медный или алюминиевый тэн. За счет этого частицы образовавшихся солей оседают на его поверхности, оставляя чистой и нетронутой нагревательную спираль. Соли оседают неравномерно рыхлым, пористым слоем, который легко счищается острым предметом.

Это позволяет увеличить срок службы дорогостоящего водонагревательного элемента.

При эксплуатации бойлера на его корпусе образуются микротрещины, царапины, в результате механического воздействия возникают сколы краски.
Свободные катионы магния активно взаимодействуют с кислородом, растворенным в воде.
Таким образом коррозия возникает на магниевом стержне, предохраняя от повреждений металлический корпус и внутренние детали.

Жертвенный анод снижает жесткость воды, уменьшает количество поступающих в систему подачи горячей воды солей. Это снижает их отложение на трубах, внутри кранов и увеличивает срок их эксплуатации.

Когда нужна замена магниевого анода в бойлере

Как любой защитный элемент, который берет удар при работе электроприбора на себя, анод нуждается в своевременно замене. Чем чаще эксплуатируется водонагреватель, тем быстрее изнашивается жертвенный элемент. Его замену желательно проводить раз в год.

Характерные признаки необходимости проведения замены защитного элемента:

Водонагреватель дольше нагревает объем воды, время его работы заметно увеличивается.
При нагревании он выключается раньше времени нагрева воды до заданной температуры, а затем через несколько минут включается повторно. Это приводит к увеличению расхода электроэнергии.
Горячий поток приобрел мутноватый оттенок с резким неприятным запахом сероводорода.
Основным признаком выхода со строя защитного элемента указывает появление необычных, громких звуков. Они возникают только при работе тэна. На первой стадии появляется шум, переходящий в резкие хлопки, сотрясающие корпус бойлера.

При появлении характерных признаков нарушения работы бойлера необходимо провести его ремонт, чистку и замену износившегося элемента. Простая процедура позволяет повысить срок службы водонагревателя до 10-12 лет и избежать покупки нового электроприбора.

Виды магниевых анодов

Магниевый анод изготавливают в виде стержня из металла на который напыляют слой магния толщиной до 2 мм. Его длина варьируется от 10 см до одного метра и зависит от размеров бойлера. В бытовых водонагревателях объемом до 80 литров он устанавливается рядом с тэном на небольшой круглой площадке с помощью резьбового соединения.

В электроприборах, которые используются в гостиницах, общежитиях, производственных цехах и имеют объем больше двухсот литров, его устанавливают сверху на вкручивающемся в корпус элементе.

В зависимости от количества стержней выпускают одинарные и многосекционные защитные устройства.

Основа прута изготавливается из высокоуглеродистой стали или в виде пластиковой мелкой сетки.
Пластиковый стержень имеет небольшие отверстия в которые свободно проникают катионы магния и распределяются в водной среде.
Порошок магния засыпают внутрь пустой полости пластиковой трубки.
Его легко добавлять внутрь по мере израсходования, пластик гибкий материал и замена проводится быстрее и проще.

Замена магниевого анода (пошаговая инструкция)

Профилактику делают раз в год после появления характерных признаков износа защитного стержня. Все работы проводят при выключенном электропитании.

В инструкции по обслуживанию электроприбора указывается месторасположения магниевого стержня. Производители разрабатывают и используют различные модификации. На это стоит обратить внимание при его покупке.

Если анод установлен снизу рядом с тэном, бойлер можно не снимать с креплений. Если вверху, и высота потолка не позволяет провести ремонт и извлечь анод из корпуса, электронагреватель снимают со стены или площадки.

Предварительно с него сливают воду. Для этого внизу корпуса изделия расположен обратный клапан, но, чтобы избежать разбрызгивания воды, желательно пользоваться шлангом.
Внизу водонагревателя расположен защитный кожух, который необходимо снять. Внутри находится фланец, датчик нагрева, которые также демонтируются.
Легким движение, чтобы избежать повреждений корпуса, выкручиваем тэн. Рядом с ним расположен анод, который необходимо выкрутить и заменить на новый. Тэн необходимо очистить от солевых отложений и тщательно промыть проточной водой. Очищают его с помощью острого ножа, наждачной бумаги, отвертки или металлического шпателя.

После замены стержня, нагревательный элемент устанавливают назад, закручивают и бойлер помещают на отведенное ему место.

После проведения ремонта стоит зафиксировать дату его замены. Меняют магниевый анод каждый год.

Читайте также: