1?前言

　　當前清潔環保型能源在住宅和家電等領域正蓬勃發展。采用具有高效熱交換率和CO2低排放量的環境友好型熱水器就是一個家用產品向環保化方向發展的典型例子。這類熱水器的代表性產品是冷媒熱泵熱水器。

　　冷媒熱泵熱水器利用熱泵將空氣的低溫熱能吸收到冷媒中，對冷媒進行壓縮轉化為高溫熱能，從而對水進行加熱。由于這種熱水器的運行成本很低，需求量增長很快，配套有大型熱水供給設備的住宅和公寓正在不斷普及冷媒熱泵熱水器的應用。

　　2儲罐材質的發展進程

　　冷媒熱泵熱水器儲罐采用不銹鋼材質。上世紀60年代使用SUS304和SUS316，以犧牲陽極Al棒的方式進行防腐保護，但這種儲罐存在應力腐蝕開裂的隱患。到80年代，采用無需進行防腐保護，Mo含量相對較高的SUS444（19Cr-2Mo）等鐵素體不銹鋼成為熱水儲罐的主要用材，由于其添加的Ti、Nb和Zr等合金元素能起到穩定組織的作用，因而可避免焊接后產生晶間腐蝕的現象。

　　近年來由于稀有金屬價格不斷走高，迫使熱水儲罐改用Mo含量較少的SUS445J1（22Cr-1Mo）型不銹鋼。熱水儲罐上下層板和側板采用TIG法進行焊接處理，杜絕因腐蝕造成漏水的現象。由于上下層板和罐體的焊接部位存在間隙結構，容易形成縫隙腐蝕。此外，焊接時造成的表面氧化使得不銹鋼質量下降，因此，在熱水儲罐組裝時，為防止焊接部位氧化，采用背面氬氣保護的焊接方法。

　　3?NSS?WCR不銹鋼特點

　　日新制鋼近來開發出熱水儲罐用高耐蝕鐵素體不銹鋼NSS?WCR，在焊接時不進行背面氬氣保護，也可獲得良好的耐縫隙腐蝕性能，可降低制造成本。

　　日新制鋼對熱水環境下焊接區縫隙腐蝕行為進行了詳細的研究。熱水儲罐中Cl-濃度為幾十個ppm，縫隙內外可形成氧的濃差電池，從而引起縫隙腐蝕。由于縫隙內的pH值逐漸下降和Cl-不斷濃聚，會形成惡劣的腐蝕環境，導致縫隙腐蝕進一步惡化。

　　焊接時在不銹鋼表面會形成Fe和Cr的氧化層。焊接縫隙內氧化物的組成、結構以及氧化物下層不銹鋼的狀態對焊接縫隙的耐蝕性有很大影響。經對焊接區縫隙腐蝕行為進行研究確定，NSS?WCR的主要成分為24Cr-0.5Mo，其降低了C和N含量并添加了組織穩定化元素，可抑制焊接區敏化現象，有效防止碳化鉻在晶間析出。

　　圖1?是縫隙腐蝕試驗裝置，采用Pt作為輔助陽極進行浸漬試驗，儲罐中溫水溫度為80°C，Cl-濃度為2000ppm，試驗時長為30天。表1是NSS?WCR與其他儲罐用材進行對比的焊接縫隙腐蝕試驗結果。

　　試驗條件：Pt輔助陽極浸漬試驗（用于溫水儲罐耐蝕性的試驗）。2000ppmCl-、80℃、30天。

　　無背面氬氣保護的NSS?WCR與采用背面氬氣保護的其他材料相比，其具有等同或更好的耐縫隙腐蝕性。如對NSS?WCR實施背面氬氣保護焊接，焊縫的耐蝕性將會進一步提升。用NSS?WCR試制熱水儲罐，在實際應用中進行腐蝕監控試驗，取得了同樣的效果。同時，NSS?WCR的力學性能和物理性能與現行使用的其他材料相近，具有相同的加工性能和焊接性能。

　　4?總結

　　高耐蝕性鐵素體不銹鋼NSS?WCR具有以下優點：

　　1）焊接時無需采用背面氬氣保護，也能夠使焊接區獲得良好的耐蝕性，且節約制造成本；

　　2）NSS?WCR具有與熱水儲罐用現行材料SUS444和SUS445J1相同的耐蝕性；

　　3）與SUS444、SUS445J1相比，NSS?WCR?Mo含量降低，節約原料成本；

　　4）NSS?WCR是高純度鐵素體鋼，用做儲罐材料具有良好的加工性和焊接性。

　　NSS?WCR不僅可以應用于冷媒熱泵熱水器的熱水儲罐，還可以用于電熱水器及新一代使用燃料電池的家庭熱水器熱水儲罐。可以預見，未來隨著不銹鋼產品的不斷豐富，冷媒熱泵熱水器及其他可高效利用能源的家用產品會逐漸普及。