Магниевый или алюминиевый анод — защита водонагревателя от коррозии

Электрохимическая коррозия разрушает металл анода — специального защитного покрытия из цинка, или электрода из магния, алюминия или того же цинка. При отсутствии защитного электрода, анодом будет являться и разрушаться металл бака водонагревателя.

Водопроводная вода с растворенными в ней солями является проводником электрического тока — электролитом. Из школьного курса физики известно, что если в электролит поместить два электрода из разных металлов, то образуется гальванический элемент. Один из электродов получает положительный потенциал — анод, другой — отрицательный, катод. В результате электрохимической реакции в электролите, металл анода взаимодействует с кислородом, растворенным в воде. Металл анода разрушается, превращается в окислы, ржавчину. Второй электрод — катод, не корродирует.

В баке водонагревателя всегда есть детали, изготовленные из разных металлов — бак из стали, ТЭН из меди. Медь в этой паре будет катодом, а стальной бак — анодом.

Если даже все детали в баке сделаны из нержавейки, то сварные швы имеют отличия в составе металла. Совсем небольшие примеси на поверхности металла сварного шва образуют с металлом бака гальванический элемент и создают условия для электрохимической коррозии металла шва. Металл шва в этом гальваническом элементе является анодом и будет постепенно разрушаться.

Для защиты металла бака и сварного шва от электрохимической коррозии, в электролит помещают электрод, изготовленный из металла с большим отрицательным потенциалом. Такой электрод будет иметь потенциал анода, как с металлом стального бака, так и сварного шва. А защищаемый металл будет выступать в роли катода. В результате, металл анода будет корродировать и медленно разрушаться, а металл катода (бак и сварные швы) не будет страдать от ржавчины.

Такой способ защиты называют протекторной защитой от коррозии, а сам электрод называют анодом протекторной защиты. Анод иногда выгодно делать в виде покрытия одного металла другим. Например, сталь часто покрывают слоем цинка и получают оцинкованную сталь. Слой цинка в которой служит анодом.

К металлу, используемому в качестве материала протектора, предъявляются следующие основные требования:

Электродный потенциал материала протектора должен быть существенно более отрицательным, чем потенциал защищаемого металла;

Количество электричества, получаемое при электрохимическом растворении единицы массы протектора, должно быть как можно большим.

Этим требованиям, для протекторной защиты стальных и медных деталей, лучше всего соответствуют, и чаще всего используются электроды из магния, алюминия или цинка. Ионы цинка, Zn2+, токсичны. Поэтому, по санитарным соображениям оцинкованную сталь и цинковые аноды в водонагревателях не применяют.

Для защиты от коррозии стальных баков электроводонагревателей, их производители, обычно применяют аноды из магния. Электроды из алюминия создают в электролите меньшую разность потенциалов с другими металлами, чем аноды из магния. На рынке можно найти алюминиевые аноды для водонагревателей сторонних производителей.

Таблица. Некоторые электрохимические свойства магния и алюминия

Электроды анодов делают из специальных сплавов основного металла. Образование плотной окисной пленки препятствует прохождению тока у технически чистого алюминия и обычных технических сплавов металлов. Введение в сплавы специальных добавок позволяет получить электроды с более отрицательными, чем у основного металла, потенциалами. Протекторы из сплавов остаются активными, равномерно корродируют и не становятся пассивными в среде, где они используется.

Магниевый анод может содержать какой-то процент алюминия, а в сплав алюминиевого электрода обязательно добавляют цинк и магний. Кроме того, для улучшения свойств, в состав металла часто добавляют другие элементы, например, редкоземельный индий. У каждого производителя состав и свойства анодов могут быть другими.

Каждый протектор имеет свой радиус защитного действия, который зависит как от размеров и свойств анода, так и от параметров электролита и защищаемого металла. Размеры анода, а также количество электродов в баке, выбирают в зависимости от площади поверхности защищаемого металла и наличия электроизолирующих покрытий (краска, стеклоэмаль и т.п.) на его поверхности. Чем больше поверхность открытого, без защитных покрытий, металла в баке, тем больше должны быть размеры анода или/и их число.

Скорость разрушения, эрозии анода, также зависит от состава металла электрода и электропроводности воды. Протекторы из магния должны эксплуатироваться в воде с рН 9,5 – 10,5. Если рН воды меньше, то увеличивается скорость растворения магниевого электрода. При выборе анода рекомендую руководствоваться указаниями заводской инструкции.

Все металлические детали в баке водонагревателя должны иметь электрический контакт с анодом. Нельзя анод просто положить в бак, или прижать пластиковыми стяжками к трубкам датчиков, как советуют некоторые «специалисты».