搪瓷內(nèi)膽水箱?生產(chǎn)流程

“水箱內(nèi)膽”是太陽能熱水器的核心部分，其特性影響著產(chǎn)品整體壽命。由于不銹鋼內(nèi)膽技術容易實現(xiàn)，生產(chǎn)設備、研發(fā)成本較低，市場上絕大部分產(chǎn)品采用的是不銹鋼內(nèi)膽。但是，由于行業(yè)技術水平限制，不銹鋼內(nèi)膽容易腐蝕、易吸癟、承壓性能不好等缺陷一直無法解決。而搪瓷內(nèi)膽具有承壓耐用、防腐蝕、防吸癟、水質潔凈等特性，目前已經(jīng)在電熱熱水器領域普及，同樣也給太陽能內(nèi)膽升級提供了參考。

一、 熱水器內(nèi)膽發(fā)展史

水箱防腐技術，對于熱水器而言是非常重要的。熱水器內(nèi)膽發(fā)展史是一部水箱防腐技術的發(fā)展史。我們走進商場電熱水器柜臺，看到“搪瓷內(nèi)膽”、“金圭內(nèi)膽” 、“藍金鋼內(nèi)膽”、等內(nèi)膽名目很多。實際上，這些內(nèi)膽基本是運用了搪瓷工藝，只是為了體現(xiàn)一個差異化賣點，廠家起的名字不一樣而已。到目前為止，熱水器內(nèi)膽從最初的鍍鋅鋼板內(nèi)膽，到不銹鋼內(nèi)膽，再到搪瓷內(nèi)膽共經(jīng)歷了三代歷程。其中電熱水器內(nèi)膽的發(fā)展歷程長一些，擁有幾十年乃至上百年的歷史。

目前，國內(nèi)外市場上，不銹鋼內(nèi)膽幾乎已經(jīng)絕跡，搪瓷內(nèi)膽產(chǎn)品全面普及。太陽能熱水器由于受發(fā)展階段的限制，絕大部分企業(yè)都是采用的不銹鋼內(nèi)膽，在非承壓太陽能熱水器應用上具有一定的優(yōu)勢，市場份額較大。

搪瓷內(nèi)膽屬于新技術產(chǎn)品。通過在加厚鋼板表面進行搪瓷鍍釉，可以承受較大范圍內(nèi)的溫度變化，一般為－60～ 450℃的溫度變化范圍，可以能夠承受高溫驟變。物理特性上，抗壓、抗張、有彈性、電絕緣、無污染；化學特性上，耐酸、耐堿、耐高溫、耐水蒸汽，各種離子均不能滲透其表層，可以有效地保證水質不受污染。

華升隆、光芒、賽德隆根據(jù)電熱水器內(nèi)膽搪瓷技術，研制出適合太陽能產(chǎn)品的搪瓷內(nèi)膽，成為太陽能行業(yè)中搪瓷內(nèi)膽產(chǎn)品的代表性企業(yè)。近兩年，搪瓷內(nèi)膽太陽能市場占有率快速提升，特別是在分體承壓式太陽能工程市場表現(xiàn)出突出的性能，越來越受到廠家和房產(chǎn)商的重視，成為承壓項目的首選產(chǎn)品。太陽能熱水器產(chǎn)業(yè)未來發(fā)展，承壓應用將會成為市場的主導。由于行業(yè)發(fā)展階段的限制，目前行業(yè)發(fā)展到不銹鋼內(nèi)膽普及期，并急需向搪瓷內(nèi)膽期過渡。

二、太陽能在高層建筑中的應用必先解決承壓問題

隨著低碳經(jīng)濟理念的深入，國家大力推廣綠色節(jié)能建筑，太陽能利用成為重要內(nèi)容，城市高樓、別墅區(qū)、公共事業(yè)成為重要應用領域。但是，許多企業(yè)在城市地區(qū)推廣太陽能時遇到一些阻力，一些物業(yè)管理公司以影響美觀性為理由禁止安裝太陽能。但是我認為更多責任在于企業(yè)自身：一是我們在太陽能科普推廣上做得還不夠廣，不夠細，不夠深入；二是行業(yè)的太陽能與建筑一體化技術還不夠成熟，特別是在承壓應用上，無承壓內(nèi)膽的企業(yè)與有承壓內(nèi)膽的企業(yè)之間的合作還不夠密切。

分體式太陽能是綜合節(jié)能環(huán)保產(chǎn)品，適合于多種建筑風格，可以作為建筑美學的點綴，符合國家對“綠色節(jié)能建筑”的政策要求，是城市節(jié)能建筑不可或缺的技術，也是房地產(chǎn)商理想的配套產(chǎn)品。

但是，要推動太陽能與建筑一體化，推廣分體式太陽能，首先要解決承壓問題。尤其是城市高層和小高層的用戶，由于安裝位置的限制，非承壓太陽能熱水器已經(jīng)無法滿足這些客戶的需求。

實踐證明，搪瓷內(nèi)膽是性能最好的承壓內(nèi)膽，而搪瓷技術卻受到產(chǎn)業(yè)發(fā)展階段的限制。太陽能熱水器行業(yè)起步較晚，整個行業(yè)內(nèi)絕大部分廠家是新興企業(yè)，沒有經(jīng)歷電熱水器發(fā)展階段，缺少成熟的搪瓷內(nèi)膽技術。而搪瓷內(nèi)膽科技含量高、投資規(guī)模大、工藝復雜，只有經(jīng)過多年的研制試驗才能夠研制出過硬的搪瓷內(nèi)膽。

三、搪瓷內(nèi)膽突出性能決定其成為承壓應用首選

許多太陽能熱水器企業(yè)嘗試過生產(chǎn)搪瓷內(nèi)膽，但是因為投入大、收益慢、搪瓷技術難以突破、性能不穩(wěn)定等因素沒有獲得成功。搪瓷內(nèi)膽生產(chǎn)遠非不銹鋼內(nèi)膽那樣簡單，搪瓷內(nèi)膽研發(fā)生產(chǎn)需要國際先進的搪瓷原料、搪瓷設備、多年的研制摸索，更需要企業(yè)有雄厚的資金實力、技術實力、市場推廣實力，以及還要考慮投入產(chǎn)出比能否承受。

搪瓷內(nèi)膽主要由瓷層及專用搪瓷鋼板兩種原材料組成。搪瓷鋼板的選擇非常挑剔，其膨脹系數(shù)與搪瓷的膨脹系數(shù)必須相吻合，如果兩者系數(shù)相差太大，搪瓷的表面就會出現(xiàn)裂紋。只有經(jīng)過多年的反復研制，才真正找到鋼板、瓷釉、搪瓷溫度與搪瓷時間的最佳配比參數(shù)。

搪瓷內(nèi)膽重量、厚度指數(shù)。普通不銹鋼內(nèi)膽一般厚約0.5mm，甚至更低，非承壓應用效果較好，承壓應用容易吸癟。搪瓷內(nèi)膽全部采用進口設備，搪瓷粉采用進口材料，鋼板采用BTC340R優(yōu)質鋼板，無論是鋼板厚度加上搪瓷厚度是不銹鋼內(nèi)膽的4-5倍。普通不銹鋼內(nèi)膽手按即可感覺變形，而搪瓷內(nèi)膽4個成人站在上面依然不會變形，這是高厚度鋼板的作用，有效保證水箱不會吸癟。

搪瓷內(nèi)膽 承壓指數(shù)：國際標準中規(guī)定搪瓷內(nèi)膽耐壓在10kg以上，國內(nèi)提供的試驗數(shù)據(jù)是，賽德隆、華升隆藍金鋼內(nèi)膽耐壓在18kg-24kg之間，遠遠高于國際標準。美國標準要求搪瓷內(nèi)膽能夠承受10萬次疲勞試驗。澳大利亞的則要求在25萬次以上?，F(xiàn)在國產(chǎn)藍金鋼中央熱水器承壓內(nèi)膽已經(jīng)達到這些標準。

不銹鋼內(nèi)膽使用年限僅在幾年時間，搪瓷內(nèi)膽至少可以使用15年。A.O.史密斯電熱水器使用50年的故事全球廣泛流傳，其內(nèi)膽壽命是關鍵因素。搪瓷內(nèi)膽普及成為太陽能熱水器行業(yè)的發(fā)展方向，特別是在當前的太陽能與建筑一體化應用中急需推廣。

四、太陽能企業(yè)聯(lián)合推廣承壓式太陽能

在競爭中合作，在合作中共贏。就是要樹立既講競爭又講合作，既講分工又講協(xié)作的精神，倡導同行業(yè)競爭對手之間通過規(guī)范競爭與有序合作，最終實現(xiàn)企業(yè)共贏，行業(yè)共興。

一些太陽能企業(yè)也嘗試過生產(chǎn)搪瓷內(nèi)膽，但是搪瓷內(nèi)膽投資大、產(chǎn)出效益短期不明顯，甚至會失敗，許多企業(yè)不勞而返?，F(xiàn)在許多太陽能企業(yè)都在積極拓展國際貿(mào)易，并獲得了一些成績。很多外商在購買太陽能熱水系統(tǒng)時，會明確指明要搪瓷承壓內(nèi)膽?，F(xiàn)在的電熱水器廠家大都有搪瓷內(nèi)膽技術，太陽能企業(yè)完全可以和他們合作，聯(lián)合推廣承壓式太陽能。我們希望其他具有成熟的搪瓷承壓內(nèi)膽技術的企業(yè)合作，共同參與推廣承壓式太陽能在綠色節(jié)能建筑中的應用，推動產(chǎn)業(yè)快速升級。這樣對企業(yè)本身來說，可以保證大型項目工程的順利推進；對熱水器企業(yè)來說，可以推動承壓內(nèi)膽的普及；對社會來說可以推廣低碳節(jié)能建筑，形成較好的社會效應。

太陽能通過合作交流，優(yōu)勢互補，有利于整個行業(yè)參與國際市場競爭，讓具有我國自主知識產(chǎn)權的太陽能技術走出國門，樹立民族形象。這是也是我們共同的責任和使

搪瓷熱水器內(nèi)膽在50年前起源于美國。在歐洲, 尤其是德國，搪瓷內(nèi)膽熱水器的生產(chǎn)始于60年代。但只有當搪瓷內(nèi)膽與分體式太陽能結合之后，才確立了它在應用領域中的地位。熱水器的容量可以小到15立升，大至4000立升，大致分為美式和歐式二種，其主要區(qū)別在于內(nèi)膽的設計。

我國近幾年來，在熱水器生產(chǎn)中，采用搪瓷內(nèi)膽的日益增多。搪瓷內(nèi)膽由于其在防腐方面的優(yōu)越性能，正在取代其它內(nèi)膽而成為熱水器內(nèi)膽的主力。但由于搪瓷承壓水箱項目投資存在著諸如資金、人才、技術、設備等高要求，致使目前行業(yè)內(nèi)從事搪瓷承壓水箱生產(chǎn)研制的企業(yè)相當缺乏，值得一提的是，在為數(shù)不多的搪瓷承壓水箱生產(chǎn)企業(yè)中，賽德隆等公司依賴強有力的資金支持和技術支撐成為了搪瓷承壓水箱產(chǎn)業(yè)的領軍企業(yè)。

我國太陽能熱水器產(chǎn)業(yè)逐步走上快速發(fā)展的道路，基本形成了較為完善的產(chǎn)業(yè)體系，實際上，集熱管的吸熱效率已不再是行業(yè)發(fā)展的難題，提升集熱管的吸熱效率對于提高產(chǎn)品整體性能已不再明顯。而水箱成為行業(yè)發(fā)展的瓶頸

搪瓷承壓水箱的生產(chǎn)實驗需要極其精密的技術設備來完成，普通的設備滿足不了搪瓷承壓水箱這種新型環(huán)保產(chǎn)品的需求。搪瓷承壓水箱所使用的主要設備都是全新進口的高科技產(chǎn)品，全過程PLC程序控制、數(shù)控卷圓對角誤差不超過 0.5mm技術確保了凈藍搪瓷內(nèi)膽的承壓能力；

同時，在圓周焊、直封焊上采用自動跟蹤系統(tǒng)、美國林肯和日本OTC焊接系統(tǒng)、管座采用定位焊接技術，這些諸多先進的技術促使了凈藍內(nèi)膽焊接縫達到16萬次的國標和25萬次的澳洲標準；國內(nèi)公司大多引進的德國自動噴搪和滾搪技術提供并滿足了200L以上藍金鋼大容量內(nèi)膽的生產(chǎn)條件；此外，在搪瓷燒接溫度上采用西門子技術，始終將溫度控制在-5℃~ 5℃之間；整體發(fā)泡程序也采用了環(huán)保無氟意大利的領先技術。一系列國際先進的技術和設備造就了國產(chǎn)搪瓷內(nèi)膽水箱一流的生產(chǎn)工藝水平，國產(chǎn)凈藍搪瓷承壓水箱的搪瓷技術在這種工藝水平和先進理念的指導下順利達到了歐洲標準，成為了名副其實的行業(yè)精品。

其生產(chǎn)流程：焊接工藝→前處理工藝→涂搪燒結工藝→發(fā)泡組裝工藝

焊接工藝：BTC340R鋼板開平→圓周卷筒→直封焊接→內(nèi)膽圓周焊接→夾層圓周焊接→封頭圓周焊接→壓力測試→打磨補焊。

要制造符合標準的熱水器內(nèi)膽，搪瓷內(nèi)膽的設計是關鍵。選定鋼板后，具有良好的適合于涂搪的焊接質量是確保產(chǎn)品質量的重要因素。

搪瓷內(nèi)膽的焊縫設計和坯體的深加工精度是確保焊接質量的前提，有焊縫的產(chǎn)品要涂好搪瓷一直是搪瓷工藝中必須適應的重要因素。從某種意義上講,焊接的質量，決定著產(chǎn)品涂搪瓷后的質量。因為焊接時造成的焊縫缺陷如內(nèi)膽內(nèi)壁焊縫區(qū)過燒，有較多較大的氣孔、氣泡、大型夾雜、裂縫、未焊合等嚴重缺陷，以及在焊縫和熱影響區(qū)出現(xiàn)嚴重的魏氏組織，都會在搪瓷燒成后留下各種搪瓷缺陷，它不僅影響產(chǎn)品的防腐蝕性能，嚴重的焊接缺陷會直接影響產(chǎn)品的安全性能。

對產(chǎn)品的焊縫的要求是：焊縫結構精確、內(nèi)壁各部位造型合理，適合涂搪瓷的工藝要求，涂搪瓷面焊縫區(qū)經(jīng)搪瓷燒成后，組織基本正常。隨著科學技術的飛速發(fā)展，很多先進的焊接技術和加工工藝把傳統(tǒng)的以毫米計的焊縫寬度大為縮小，使焊縫區(qū)的熱影響程度明顯減輕，使產(chǎn)品坯體焊縫質量更適合目前各種涂搪瓷工藝的要求。

前處理工藝：噴砂處理或溫水洗→酸洗→中水洗→烘干處理。

為了實現(xiàn)搪瓷防腐的目的，瓷層必須緊密，沒有空洞，并與其底層的鋼材有著很強的密著性。為此，必須對鋼材進行清潔和預處理。

預處理方法有二種：化學法和物理法。

選擇物理法的廠商大多采用噴砂工藝。 噴砂不僅可以清理表面，而且還可使表面變粗糙，有利于增加瓷層和鋼材表面的密著性，選擇噴砂法所需要考慮的因素有表面污斑，表面粗糙度，以及經(jīng)濟性。

化學清洗通常采用酸性法，對于鋼材通常用硫酸清洗，對于鋁這樣的雙性金屬，通常采用堿性溶液（如NaOH）清洗，清洗后，鋼材必須要用水清除殘留的酸洗液。

這二種方法，究競哪一種更佳，完全取決于操作的經(jīng)濟性以及其它一些工藝因素，但是二種方法均能制造出適合于涂搪的表面。

涂搪燒結工藝：預混濕搪調和→滾動涂搪→懸掛上線→低溫預熱→高溫燒結→低溫冷卻→補搪處理→下線檢測。

常規(guī)的熱水器的涂搪通常有兩種：濕法和干法。

濕法工藝主要有噴涂、浸涂和滾動涂搪等方法。通過使內(nèi)膽在三維空間內(nèi)轉動， 使其內(nèi)部所有表面都涂上釉漿。多余的殘渣和液體都必須清除掉，以保證鋼材表面只覆蓋著一層薄薄的、均勻的和連續(xù)的釉漿。影響搪瓷質量的因素很多，如釉漿的粘度，鋼材的預處理，金屬表面的密著性，焊接的質量以及內(nèi)膽的構造等。濕法涂搪在美國較為流行。

干法則以靜電噴涂為主。靜電噴涂與濕法系統(tǒng)相比，有許多的優(yōu)點。它降低了成本，節(jié)約了能量，材料利用率可達到97%。此外，它還減少了對環(huán)境的污染。目前，歐洲一些大型熱水器制造商基本上全部采用靜電噴涂法。

大部分熱水器制造商只噴一層瓷釉。只有對一些溫度和壓力條件較為苛刻的用途，如水槽，才采用兩層噴涂。有的則采用在一種特殊的預涂層上覆蓋瓷釉。

搪瓷在700℃ 時，開始融化并形成瓷層。搪燒溫度一般保持在830-860℃之間，時間為7-15分不等。燒紅的內(nèi)膽從爐中被取出，并逐漸冷卻至室溫。通常搪燒過程是連續(xù)的，并且可以再重復一次，以形成第二層搪瓷。甚至重復多次，以獲得苛刻的應用條件下所需的多層搪瓷。

1 搪瓷的厚度

搪瓷的厚度與采用的工藝有關。無論采用單層還是雙層搪瓷工藝，搪瓷的厚度應在0.15-0.5mm 之間。 瓷層應均勻、連續(xù)。通常采用小型手提儀器測量搪瓷的厚度。厚度的測量應取十個以上的數(shù)據(jù)的平均值，測量數(shù)據(jù)應包括內(nèi)膽和膽蓋。 如不符合規(guī)定， 則評為不合格。

2 密著性

這是衡量搪瓷質量的一個很重要的指標。在進行破壞性試驗的情況下，要求不能有金屬表面暴露出來，既必須仍有搪瓷覆蓋在金屬表面上。好的搪瓷工藝的密著性強度可達100N/mm2, 常用的檢驗方法是錘擊法（EN10209）。

3 抗沖擊性：對搪瓷試件施加10N沖擊力，試件表面搪瓷損壞的面積不超過f1.5mm(DIN51155)。

4 抗熱急變

抗熱急變的試驗方法是將搪瓷重復5次，從200℃ 降止15℃，然后觀察其表面是否有肉眼可見的損壞。試驗必需用3塊面積在100cm2以上的試件。

5 壓力試驗

熱水器中沖滿熱水后，加壓，壓力至少為1.3xP 的壓力（P為操作壓力）。從0 到 P增壓，不應少于15秒，從P 到測試壓力，不超過5秒，測試壓力至少維持15分種。整個過程重復兩次。如果熱水器能承受12巴壓力，評為合格。

6 可接受的搪瓷缺陷總面積

隱性缺陷：只允許在邊緣和焊縫處存在，而且隱性缺陷的部位與邊緣和焊縫的距離不得大于2mm， 每平方米搪瓷表面隱性缺陷的總面積不得大于20平方厘米。

缺陷：每平方米搪瓷表面缺陷的總面積不得大于7平方厘米。

7化學性能

7．1 耐沸水

根椐DIN-ISO2744，試驗方法如下：

去離子水： 導電率1ms/m

水溫：微沸

試樣：3片，瓷層厚度>0.25mm， 鋼片厚度<2mm

試驗時間：6周

步驟：

星期1-5： 每天換水一次

星期6-7： 不換水

三周后： 取出試樣，清潔，干燥，稱重。

重復以上三周過程一次。

試驗結束后，搪瓷的質量損失不能大于3.5g/m2

7．2 耐冷酸

用檸檬酸水溶液（ISO2722）或鹽酸(DIN4753)水溶液，滴在搪瓷試樣上，室溫1小時后，檢查表面腐蝕情況, 根據(jù)分級標準給與評級。通常搪瓷能達到A 級（良好）--AA級（優(yōu)）。

7．3 生理無害性

由于水可以飲用， 因此，搪瓷不能含對人體有害的物質。各國的飲用水有不同的標準，對從搪瓷析出到水中的有害物質如鉛、鎘、砷、銻等都有一定的要求。

12．質量控制---標準保護電流

雖然搪瓷可以防護腐蝕，但是不可避免的是搪瓷總還是存在某些不連續(xù)處，或者缺陷。為了提高熱水器的壽命，50年代在美國已采用用鎂陽極來保護熱水器。 這項技術今已成熟， 因此熱水器制造商常用標準保護電流來評價自己產(chǎn)品的質量。

8、試驗方法及評價

試驗鎂陽極棒直徑為20-33mm。鎂陽極棒采用絕緣安裝。試驗時，外接1.5V電源。將正電壓加到鎂陽極棒上，內(nèi)膽帶負電。2分鐘后，測量線路中的電流和壓降， 并用下列

公式計算保護電流（mA/m2）的數(shù)值：

IM U0 ms

iN= .

AK UM.f(G).f(K) mR

式中： IM所測電流

f(G) 、f(K)校正系數(shù)

U0基準電壓，1.5V

UM所測電壓

ms標準陽極重量，（200g/m2）

mR測試陽極重量

在有關標準中，已對標保準保護電流的最大數(shù)值作了規(guī)定：

單層搪瓷 雙層搪瓷

最大保護電流 22.5mA/m2 15.5mA/m2

9 注意事項：

由于試驗外加了一個電壓源，因此測量是在陰極被充分保護的范圍內(nèi)進行的。此試驗所得到的保護電流只是一個相對值，不是反映了實際的搪瓷缺陷和隱性缺陷的大小。因此，不能用計算的保護電流來代替實際的保護電流， 當然，也不能否認，標準保護電流與實際搪瓷缺陷和隱性缺陷的相關性。目前， 許多熱水器制造商已用此法來檢測搪瓷工藝的質量和穩(wěn)定性。通常采用抽檢的方法，如一班抽查一個，一百只內(nèi)膽抽查一個。