Металлы используемые для анодов

Электрический нагреватель как и любое другое устройство нуждается в обслуживании, которое не ограничивается лишь промывкой и очисткой бака при перегорании ТЭНа.

Внутри бойлера также находится анод, который представляет собой толстый стержень и устанавливается рядом с нагревательным элементом.

Именно он защищает ваш бойлер от коррозийных процессов и значительно продлевает ему срок эксплуатации.

Анодные стержни бывают разных размеров, материалов и стоимости и, как и замена масла в автомобиле, могут существенно повлиять на срок службы вашего водонагревателя. В этой статье мы подробно расскажем про его особенности, виды и дадим несколько советов по увеличению срока службы этого прибора от экспертов в области сантехники.

Что такое анодный стержень?

Про анод в бойлере и его принцип работы должен знать каждый владелец водонагревателя, потому что именно он влияет на срок его службы.

Анод представляет собой металлический стержень серого цвета, который имеет гладкую поверхность и располагается внутри бака рядом с ТЭНом. Он изготавливается из специализированного магниевого сплава и крепится посредством резьбовой шпильки в отверстие фланца ТЭНа.

Анод выполняет сразу несколько функций внутри бака бойлера. Первой функцией можно считать его прямое назначение, а именно защита устройства и составляющих элементов от коррозии. Вторая функция является скорее бонусом: анод делает накипь более рыхлой, позволяя убирать её с поверхности намного быстрее и не затратив на это занятие много сил.

Зачем нужен анодный стержень?

Принцип работы анода довольно простой.

Из-за того, что стержень имеет наименьший электрохимический потенциал, все окислительные процессы, происходящие при множественных циклах нагрева воды внутри прибора, сказываются именно на нем, но не на стенках бака.

Со временем его поверхность перестает быть гладкой и обрастает коррозией, именно таким образом он защищает ТЭН и поверхность бака от разрушения. Необходимо вовремя менять деталь, чтобы бак водонагревателя оставался целым и смог прослужить вам многие годы.

Виды анодов для водонагревателя

Все аноды водонагревателя служат одной и той же основной цели, но на рынке существует несколько видов стержней из различных материалов. Давайте разберемся, чем они отличаются друг от друга.

Алюминиевый анод

Алюминиевый анод — это традиционный металлический стержень, который часто встречается в старых водонагревателях. Он использовался долгое время до изобретения других видов устройств.

Поскольку в 21 веке знания о ядовитом воздействии алюминия стали более широко известны, использование этих стержней в резервуарах для горячей воды стало намного меньше, хотя они все еще есть в районах с очень жесткой водой. Вода из резервуара с таким стержнем обычно приобретает странный привкус сероводорода или тухлых яиц. Именно поэтому еще в СССР родители не позволяли своим детям пить воду из крана с горячей водой.

Сам стержень выполнен в виде стандартного прутка с резьбой. Алюминиевый анод не даёт окисляться элементам бойлера, но имеет утонченную конструкцию и легко повреждается от при механическом воздействии.

Магниевый анод

Один из самых популярных металлов для изготовления анодных стержней на сегодняшний день — это магний. По статистике он является самым широко используемым металлом в современных водонагревателях, хотя его и не рекомендуют покупать для мест с жесткой водой.

Он представляет собой обычный стержень со стальной шпилькой внутри. Имеет достаточно большой размер и может достигать в длину до 1 метра. Поэтому мы рекомендуем при покупке новых анодов обратить внимание на длину старого, чтобы не ошибиться в размерах.

Если вы живете в районе с жесткой водой и вы собираетесь менять магниевый анод, убедитесь, что облицовка резервуара для горячей воды не была подвержена коррозии. Установка магниевых анодов в коррозированный резервуар может привести к электрохимической реакции с образованием газообразного водорода, что приведет к утечке воды.

Титановый анод

Такой анод для бойлера функционирует немного иначе. Он подает стабильный ток, благодаря которому предотвращает появление коррозии. Электроуправление происходит снаружи благодаря специальному питающему устройству.

Периодически подача тока приостанавливается. В это время анод «проверяет» внутреннюю часть оборудования на наличие разрушений. А затем регулирует силу подачи тока.

Самая важная особенность титанового анода в том, что он совсем не подвергается разрушению, поэтому не нуждается в замене. В этом состоит не только его главный плюс, но и минус. Цена на такие аноды дороже, чем на остальные виды анодов.

Что лучше: магниевый анод или алюминиевый?

Разберем два наиболее популярных вида анодов — магниевый или алюминиевый. Какой из лучше и эффективнее? Начнем с алюминиевых стержней:

Для ограниченного пространства производители чаще используют гибкие алюминиевые стержни, которые отлично влезают туда, где не помещаются другие.

Их ставят напрямую к водонагревателям, размещенных на низких потолках, чердаках, подвалах, под лестничными клетками и в кладовых.

Чтобы закрепить такой стержень, вам придётся согнуть его гибкие части, медленно вставляя в водонагреватель через верхнее отверстие.

Алюминиевые анодные стержни — это отличный вариант в том случае, если вода содержит много сульфатов. Они лучше работают при превращении именно сульфатов в сероводород. Известно, что анодные стержни из магния повышают уровень сероводорода до экстремальных уровней. Из-за этого в воде появляется слабый запах тухлого яйца, который может быть довольно неприятным.

Преимущества:

• В алюминиевые стержни часто добавляют небольшое количество цинка. Это увеличивает их срок;
• Они дешевле;

Недостатки:

• Коррозийный материал, образующийся в результате реакции с водой, может упасть и попасть в ваши краны и воду. Это может вызвать проблемы с водопроводом;
• Будучи менее активным, чем магний, алюминий медленно вступает в реакцию с элементами воды. Это значит, что он не способен полностью предотвратить коррозию;
• Алюминий производит побочные продукты, которые в тысячу раз превышают его объем. Обычно они осаждаются на дне резервуара в виде желе, способствуя накоплению осадка;
• Некоторые побочные продукты иногда поднимаются в верхнюю часть водонагревателя, образуя липкое вещество, которое может засорить водяные фильтры и аэраторы;
• Алюминиевые стержни со временем расширяются по мере коррозии. Это делает невозможным их снятие после длительного использования из-за их увеличенного диаметра;
• Известно, что стержни отсоединяются от сердечника. Они опадают на дно нагревателя и через некоторое время перестают участвовать в процессе коррозии. Это превращает их в мусор. Иногда алюминиевый стержень при извлечении может расколоться на две части;
• Скопление алюминиевых отложений на дне нагревателя вызывает шум. Люди использующие алюминиевые аноды часто рассказывают про шум от водонагревателя в ночное время;
• Отложения алюминия вредны для печени, почек, мозга и селезенки.

В свою очередь, стержни из магниевого сплава отлично помогают защитить внутреннюю часть резервуаров водонагревателя от коррозии. Они делают это, отводя коррозию на себя. Как и их алюминиевые аналоги, они также известны как жертвенные стержни. Обычно используются там, где есть более мягкая вода. Также по статистике они служат незначительно меньше, чем стержни из алюминия и титана.

Это происходит из-за их высокой реактивности и более высокого напряжения. Несмотря на то, что они изнашиваются быстрее, чем другие аноды (рекомендуется менять 1-2 раза в год), они считаются наиболее безопасными для человека.

Современные производители водонагревателей используют именно этот тип анодов!

Преимущества:

• Наилучшая защита от коррозии;
• В отличие от алюминия, растворенный магний полезен для здоровья.

Недостатки:

• Магниевые стержни дороже алюминиевых.

Вывод:

Алюминиевые анодные стержни дешевле магниевых анодных стержней. Это отличный вариант, если вы живете в районе с жесткой водой. Но к сожалению, их использование небезопасно и связано с множеством проблем. По этой причине магниевые стержни считаются наиболее лучшим вариантом с точки зрения безопасности для здоровья и по соотношению цена/качество.

Как долго служит анод?

Анодный стержень следует проверять не реже, чем один раз в 1-2 года в зависимости от жесткости вашей воды. Однако, по нашей практике стержни обычно служат в районе 4-5 лет, прежде чем потребуется их полная замена.

Поэтому мы рекомендуем проводить проверки каждые 1-2 года и контролировать, что анод находится на своём месте. В разных домах и в разных регионах России наблюдаются различные условия и свойства вода, включая наличие минералов в жидкости, уровень кислотность и наличие смягчителя.

Регулярные проверки помогут вам предотвратить потенциальную утечку и поломку. Потратив 10-20 минут на проверку и 100-1000 рублей в случае покупки нового анода, вы сможете значительно сэкономить на покупке нового водонагревателя, цена за который может достигать десятки тысяч рублей.

Как проверить исправность анода

Помимо ручного отключения подачи воды в водонагреватель, откручивания анодного стержня от резервуара и визуальной проверки, чтобы убедиться, что стержень вышел из строя, есть несколько других методов определения, что ваш стержень вышел из строя.

1. Если вы заметили, что от горячей воды исходит неприятный запах тухлых яиц, это может быть первым сигналом к тому того, что анод начинает выходить из строя. Неприятный запах возникает из-за того, что вода и кислород начинают вступать в реакцию с облицовкой резервуара и портят ее. Конечно же, если у вас установлен алюминиевый анод, то слабый неприятный запах будет являться нормой.

Если же вы чувствуете запах при подаче холодной воды, то он может свидетельствовать о проблемах с водопроводом. В таком случае лучше всех обратиться за помощью к сантехнику для качественного поиска и решения проблемы.

2. Бойлер стал гораздо дольше нагреваться;
3. Прибор часто отключается и включается самостоятельно;
4. Во время работы из бака слышны шумы.
5. Если у вас есть смягчитель воды, то его работа также может привести к поломке стержня. Дело в том, что смягчитель может негативно реагировать на работу самого анода и вызывать его износ. В таком случае мы рекомендуем проверять стержень каждые 6-9 месяцев.

Если вам необходимо будет открутить стержень, обратите внимание на следующие вещи:

• Накопление кальция. В воде может быть большое количество кальция, который накапливается на самом анодном стержне, что делает стержень значительно менее полезным и быстрее разъедает ваш резервуар.
• Отсутствие коррозии. В таком случае вполне возможно, что вы установили стержень, который просто не работает. Если после месяца эксплуатации анод выглядит так, как будто вы ее только что вынули из коробки, значит, она не выполняет свою работу и из-за этого страдает бойлер.

Как заменить магниевый анод в бойлере

Замена анода в водонагревателе не требует специальных умений и с этим сможет справиться практически любой владелец устройства. Но при замене, необходимо учитывать, что у каждого производителя имеется своя модификация и перед покупкой обязательно уточните, какой анод подойдет именно вам.

Если у вас возникли трудности с выбором анода в магазине, то самым простым способом будет взять с собой старый. Детали отличаются по диаметру резьбы. Самые популярные размеры крепления анода М4, М5, М6. Размер самого анода имеет вторичное значение. Главное чтобы он влезал в бак без усилий.

Сама процедура замены состоит из нескольких этапов, которые обязательны к выполнению:

1. Отключите бойлер от сети и слейте остатки жидкости. Для упрощения данной процедуры можно воспользоваться обратным клапаном, предварительно подсоединив шланг;
2. Открутите кожух, находящийся в нижней части бака, чтобы добраться до термостата и фланца и демонтировать их;
3. Извлеките ТЭН путем легкого пошатывания. Элемент может быть подвержен солевым отложениям, поэтому действуйте крайне аккуратно, дабы не повредить деталь;
4. Демонтируйте анод, который располагается рядом с ТЭНом;
5. Удалите всю накипь с ТЭНа с помощью специальных щеток или обычной отвертки. В случае сильного загрязнения, можете воспользоваться раствором лимонной кислоты (40-50 грамм кислоты на 1 литр чистой воды, после чего оставить ТЭН в жидкости на 48 часов);
6. Соберите все обратно и проверьте работоспособность нового элемента.

Магниевые аноды от оптом производителя «МастерПроф»

Если вы активно пользуйтесь водонагревателем в своем доме, мы рекомендуем приобрести заранее запасной стержень и держать его на случай поломки. В различных бойлерах присутствует анод разного размера и крепится он также на различную резьбу — М4, М5, М6 или другую. В нашем каталоге вы сможете найти анод самых популярных размеров и подходящей длины.

Приобрести необходимый для вас анод вы можете на нашем сайте в разделе «Нагревательные элементы». Мы продаем свою продукцию на всех популярных маркетплейсах — Ozon, Wildberries, Яндекс. Маркет.

МастерПроф — это отечественный производитель анодов и других нагревательных элементов со штаб-квартирой в Санкт-Петербурге. Мы являемся прямым производителем и занимаемся оптовыми поставками в частные компании, небольшие магазины, а также в строительные гипермаркеты.

АНОД М4

АНОД М5

АНОД М6

Аноды для гальваники

Аноды для гальваники (гальванические аноды) – важная составляющая любого электрохимического процесса, которая выполняет сразу несколько важных функций.

Основное назначение анодов в гальванике – подвод в электролитический раствор тока и обеспечение его равномерного распределения по обрабатываемой детали. Также, гальванические аноды участвуют в окислительных реакциях, необходимых для стабильного химического состава электролита.

• Купить аноды для гальваники оловянные медные, аноды никелевые, цинковые, кобальтовые, бронзовые, кадмиевые, латунные, титановые, свинцовые, а также специального назначения (ОРТА, ОИРТА, титановые платинированные, с алмазным и иридиевых покрытием, для химических опытов и многие другие) можно, обратившись в компанию Русский металл либо заполнив форму заявки на нашем портале.
• Русский металл работает для Вас с 2005 года!
• Классифицируют гальванические аноды на: растворимые и нерастворимые (инертные).

Растворимые аноды для гальваники

Растворимые аноды всегда производятся из того же металла либо сплава, который осаждается на поверхности деталей и, в процессе электролитического осаждения, растворяясь (отдавая электроны в рабочий раствор), компенсирует расход металла в растворе электролита.

Медные

Купить медные аноды для гальваники можно в форме цилиндров, шаров, полос, пластин (холоднокатаные и горячекатаные). Производят анодную медь марок М1, АМФ, АМФу.

  М1 – медь с высокой химической чистотой, наиболее востребована среди медных анодов, т.к.

позволяет получать качественное гальваническое покрытие с высокой стойкостью к процессам коррозии и электропроводностью, теплопроводностью.

Толщина медных пластинчатых изделий от 7 до 15 мм, длина до2 метров, а ширина – от 75 до 1000 мм.

Широко используют в гальваническом производстве фосфоросодержащие медные изделия, которые маркируют АМФ (присадки фосфора от 0,03 до 0,16%) и АМФу (с более низким содержанием примесей). Благодаря фосфору в составе в процессе электролиза происходит лучшее растворение анода.

Никелевые гальванические аноды

Используются для защиты от коррозии сталей и цветных металлов. Различают обычные изделия и непассивирующиеся. Цена последних несколько выше, т.к. они в процессе электролиза не образуют шлама, а полностью растворяются.

Востребованы никелевые аноды марок НПАН, НПА2, НПАНэ, НПА1. Никелированием покрывают детали автомобилей, лабораторное и другое оборудование, медицинские инструменты, т.п. Аббревиатура НПА означает «никель полуфабрикатный анодный», а наличие в маркировке в конце буквы «Н» свидетельствует о том, что анод непассивирующийся (например, НПАН).

Поставляются никелевые гальванические аноды в виде горячекатаных листов, полос,  карточек, овальных прессованных прутков.

Оловянные

Производятся в соответствии с ГОСТ 860 марок О1 (99,9% олова) и О1пч (99,915% олова), литыми и катанными (холодная или горячая прокатка), полусферической, сферической либо пластинчатой формы.

Применяются гальванические аноды для оловянирования изделий из меди, стали, алюминия, сплавов на его основе, сплавов цинка с целью их защиты от коррозии.

Оловянные покрытия характеризуются высокой пластичностью, легко выдерживают деформацию (вытяжка, штамповка и т.п.).

Аноды для гальваники из олова востребованы при оловянировании пищевой тары (консервная жесть), благодаря химической безопасности для человека.

Кадмиевые

Изготавливаются в соответствии с ГОСТ 1468-90. Используются для гальванического кадмирования меди, алюминия (сплавов), стали с целью повышения стойкости изделий к контактной коррозии.

После нанесения гальваническим методом на поверхность изделия слоя кадмия, покрытие дополнительно подвергают фосфатированию или хроматированию, термообработке (при 180 – 200 градусах по Цельсию)  либо покрывают лакокрасочными материалами для повышения защитных свойств.

Купить кадмиевые аноды можно марок Кд1 Кд0, Кд0А, горяче- или холоднокатаные. Толщина профилей составляет от 4 до 15 мм, ширина – 100 – 300 мм при длине 400 – 1000 мм.

Цинковые

Купить цинковый анод для гальваники можно марок Ц1 и Ц0 – первичный цинк высокой химической чистоты. Толщина от 5 до 20 мм, ширина  — 65 – 600 мм, длина цинковых анодов – до 1,2 метра.

Производят изделия по ГОСТ 1180-91 в виде пуль, шаров, либо плоские. Плоские крепятся в гальванической ванне на подвесках, а шары либо пули – помещаются в специальные корзины. Для предотвращения попадания шлама в рабочий раствор – аноды дополнительно помещают в специальные чехлы.

Применяются гальванические аноды из цинка для цинкования различных деталей для строительства, судостроения и многих других отраслей, ввиду высокой стойкости цинка не только на воздухе, но и в морской воде.

Аноды из бронзы

1. Данный вид продукции используется как для нанесения декоративных покрытий, так и функциональных, например, защиты от коррозии, улучшения антифрикционных способностей подшипников.
2. Кроме олова и меди в состав могут входить алюминий, железо, никель, фосфор, свинец, цинк, другие, зависимо от марок бронзы.
3. Аноды из бронзы, совмещенные с никелевым покрытием, снижают расход более дорогостоящего никеля, их использование экономически оправдано.

Кобальтовые

Гальваническое покрытие кобальтом востребовано в случаях, когда кроме защитных свойств очень важны характеристики износостойкости, например, при трении.

Технические характеристики и свойства кобальтовых анодов практически одинаковы с никелевыми, но первые выигрывают в износостойкости. Изготавливают продукцию из кобальта высокой степени химической чистоты, например, К1 и выше.

Купить гальванические аноды из кобальта можно в виде пластин, прутков либо другой формы.

Нерастворимые гальванические аноды

Гальванические процессы с применением нерастворимых анодов гораздо более сложные и требуют более тщательного контроля химического состава электролита. В процессе осаждения защитных покрытий нерастворимый (инертный) металл не переходит в рабочий раствор, но участвует во второстепенных реакциях, например, на нем для гальваники происходит процесс осаждения газообразного кислорода.

В качестве нерастворимых анодов применяют никелевые, свинцовые (преимущественно в кислых ваннах), титановые, графитовые изделия, изготовленные из сплавов, например, свинец с сурьмой, оловом, серебром и др.

Платинированный титан, титан, графит в качестве анодов для гальваники применяют несколько реже, ввиду небольшой механической прочности графита и возможности титана пассивироваться.

Но в некоторых случаях без данных изделий не обойтись, например, графитовые аноды востребованы в ювелирной промышленности, для осаждения золота.

Идеальные инертные аноды – изготовленные из платины, но, ввиду высокой стоимости, их применяют крайне редко.

Нерастворимые аноды в гальванике применяют в процессах хромирования, никелирования, электроосаждения меди,  золочении, палладировании.

Основной недостаток гальванических анодов – загрязнение электролитический ванны различными примесями и анодным шламом.

Для минимизации попадания данных веществ в рабочий раствор, изделия часто помещают в специальные чехлы, мешки, изготовленные из капроновой, хлориновой фильтровальной, бязевой либо другой подобной ткани. Также анодные чехлы могут одеваться на анодные корзины.

Благодаря этому предотвращается попадание в электролитическую ванну окислов, металлической крошки, межкристаллитных включений и другого шлама.

Магниевый или алюминиевый анод для водонагревателя

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 сварных швов 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».

Недостатки анодной протекторной защиты от коррозии

Если сдвиг потенциала анода в отрицательную сторону превысит определённое значение, возможна так называемая перезащита, которая приводит к выделению водорода на катоде, к изменению состава приэлектродного слоя и к другим процессам.  Все эти процессы способствуют отслаиванию защитного (изоляционного) покрытия в баке и ускорению коррозии защищаемого металла.

Чтобы исключить перезащиту и не допустить недозащиту, величина разности потенциалов  анода и катода должна находиться в определенных пределах в зависимости от целого ряда факторов, которые могут меняться.

Причем, в случае значительного изменения этих факторов необходимо менять и величину потенциала анода. То есть, величину разности потенциалов между анодом и катодом необходимо измерять, контролировать и регулировать.

В водонагревателях высокой ценовой категории применяют более совершенную, регулируемую катодную защиту от коррозии. Сдвиг потенциала защищаемого металлического объекта осуществляется с помощью внешнего источника постоянного тока. Разность потенциалов между титановым анодом и баком водонагревателя регулируется электроникой по заданной программе.

Практика эксплуатации бюджетных водонагревателей с протекторной защитой свидетельствует о том, что не всегда удается исключить перезащиту, используя, рекомендуемый производителем, магниевый анод.

Для простого, протекторного способа защиты водонагревателей, единственный способ не допустить перезащиту и уменьшить потенциал — это заменить магниевый анод на электрод из алюминия.

Когда менять магниевый анод на алюминиевый

О том, что магниевый анод в водонагревателе работает в режиме перезащиты, говорит наличие одновременно двух факторов:

• • Быстрое растворение магниевого электрода, требуется его замена чаще, чем один раз в два года.
  • Интенсивное выделение водорода. Газ скапливается вверху бойлера и при открытии крана горячая вода, особенно в самом начале, идет с бульканием. Выделение водорода иногда приводит к появлению запаха сероводорода из воды (подробнее об этом в конце статьи).

Если у Вас присутствуют эти факторы, то рекомендую заменить магниевый анод на алюминиевый. Размеры алюминиевого анода следует выбрать примерно в 1,5 раза больше, чем были у магниевого.

Когда менять анод протекторной защиты бойлера

На поверхности магниевого анода через год эксплуатации видна коррозия — окислы, которые осыпаются и постепенно растворяют, разрушают электрод . В результате, длина и диаметр анода уменьшились.

По мере эрозии, аноды подлежат регулярной замене. Критерии, по которым определяют необходимость замены анода, обычно указаны в заводской инструкции.

Производители электроводонагревателей рекомендуют через один год с начала эксплуатации выполнить осмотр и оценку степени износа анода и величины отложений накипи на ТЭНах.

По результатам оценки определяют периодичность замены анода и чистки от накипи.

Анод протекторной защиты  оказывает незначительное влияние на образование накипи на ТЭНах водонагревателя. Увеличение интенсивности электрохимических процессов на поверхности металла способствует некоторому разрыхлению слоя накипи. Камень из солей жесткости становится менее плотным и легче отделяется от металла.

Почему горячая вода из бойлера пахнет сероводородом

Через какое-то время вода из бойлера может начать жутко вонять сероводородом. Причина — в размножении бактерий в баке водонагревателя. Особенно часто это происходит, если вода в водопровод подается из местной скважины или колодца. Вода из городского водопровода обычно специально готовится, сильно обеззараживается, хлорируется, и с ней такие случаи бывают редко.

• Большие количества газа сероводорода (H2S) выделяются и накапливаются в результате жизнедеятельности сульфатредуцирующих (сульфатвосстанавливающих) бактерий в воде. 
• Сульфатредуцирующие бактерии используют органические вещества (CH2O) или водород (H) в качестве донора электрона и сульфат (SO4) в качестве акцептора электрона при получении энергии
• 2CH2O + SO42-  + 2H+ => 2CO2 + H2S + 2H2O

Проще говоря, существует две разновидности сульфатредуцирующих бактерий. Обеим разновидностям для жизнедеятельности необходимы сульфаты — соединения серы, а также водород.  Но одна разновидность бактерий добывает водород из органических веществ в иле. Другие бактерии используют молекулярный водород, который находят в воде.

Важно — развитие сульфатредуцирующих бактерий происходит в анаэробных условиях, при отсутствии свободного кислорода в воде.

Сульфа́ты — соли серной кислоты H2SO4 ,например, сульфат калия K2SO4 , гидросульфат натрия NaHSO4 . Сульфаты широко распространены в природе, образуя целую группу минералов. Многие сульфаты растворимы в воде и входят в состав природной воды.

Чем опасен сероводород

Сероводород (H2S) плохо растворим в воде. Огнеопасен. Концентрационные пределы воспламенения в смеси с воздухом составляют 4,5—45 % сероводорода. 

Сероводород очень токсичен. Вдыхание воздуха с небольшим содержанием сероводорода вызывает головокружение, головную боль, тошноту, а со значительной концентрацией приводит к коме, судорогам, отёку лёгких и даже к летальному исходу.

При высокой концентрации однократное вдыхание может вызвать мгновенную смерть. При вдыхании воздуха с небольшими концентрациями у человека довольно быстро возникает адаптация к неприятному запаху «тухлых яиц» и он перестаёт ощущаться.

Во рту возникает сладковатый металлический привкус.

При вдыхании воздуха с большой концентрацией из-за паралича обонятельного нерва запах сероводорода почти сразу перестаёт ощущаться. Сероводород также используют в лечебных целях, например в сероводородных ваннах.

Появление сероводорода в воде бойлера — это не только неприятный запах и опасность для здоровья. Раствор сероводорода в воде — очень слабая сероводородная кислота. Сероводород превращает воду в баке бойлера в кислоту, пусть и очень слабую. Увеличение кислотности воды ускоряет электрохимическое растворение магниевого анода протекторной защиты от коррозии.

Две причины запаха сероводорода из воды бойлера

Одна причина запаха

Питательной средой для некоторых разновидностей сульфатредуцирующих бактерий служит ил, который содержит органические соединения. Такие бактерии можно найти в природе, например, в отложениях ила на дне болот, озер. Или в искусственных сооружениях — в септике канализации, например. Или на дне колодца, или накопительного бака с водой, если там скапливаются органические загрязнения.

В баке бойлера со временем из воды оседает и накапливается слой ила, который может стать средой обитания сульфатредуцирующих бактерий.

Увеличьте температуру воды в бойлере до максимума, выше 70 оС и попользуйтесь горячей водой дня три. Микроорганизмы при такой температуре должны погибнуть, а накопленный в иле сероводород за это время уйдет с водой из бака. Если запах сероводорода исчез, то скорее всего причина запаха в деятельности бактерий, которые живут в слое ила.

Другая причина запаха

Другие разновидности бактерий живут в воде. Для жизнедеятельности, таким бактериям, необходим молекулярный водород. Некоторые из них живут в природных источниках термальной воды при температуре +110 оС.

В баке водонагревателя молекулярный водород особенно интенсивно выделяется, если протекторная защита от коррозии работает в режиме «перезащиты» (подробнее о «перезащите» читайте в статье выше).

Если в баке водонагревателя вода содержит достаточно большое количество сульфатов, и протекторная защита работает в режиме «перезащита», с интенсивным выделением водорода, то  создаются условия для активного размножения сульфатредуцирующих бактерий в воде.

Определить причину не сложно – выньте протекторный анод из бака и включите водонагреватель в работу без анода. Если вода перестала отдавать тухлыми яйцами – причина найдена.

Способы устранения запаха сероводорода из воды бойлера

В баке водонагревателя могут присутствовать сульфатредуцирующие бактерии как в иле, так и в воде, одновременно. Но обычно, наиболее активной является какая-то одна разновидность бактерий. В зависимости от того, какая разновидность сульфатвосстанавливающих бактерий в баке бойлера является причиной запаха сероводорода, выбирают и способ избавления от запаха.

Устранение бактерий, которые живут в слое ила

Бывает достаточно выполнить хотя бы одно из следующих мероприятий:

• Проще всего поднять температуру воды выше 70 оС и попользоваться такой водой суток трое, до исчезновения запаха. В дальнейшем постоянно держать температуру воды в бойлере выше 55 оС. Периодически рекомендуется повышать температуру выше 70 оС.
• Регулярно проводить чистку бойлера от накипи и отложений ила на дне.
• Принять меры по снижению количества органических загрязнений в водопроводной воде. Для этого можно изменить горизонт забора воды — вместо колодца брать воду из скважины или углубить скважину. Установить фильтры по очистке водопроводной воды от механических и органических загрязнений.

Устранение бактерий из воды бойлера

Для подавления сульфатредуцирующих бактерий, живущих в воде бойлера, бывает достаточно выполнить:

• Попробуйте поднять температуру воды выше 70 оС и попользоваться такой водой суток трое, до исчезновения запаха. В дальнейшем постоянно держать температуру воды в бойлере выше 55 оС. Периодически рекомендуется повышать температуру выше 70 оС. Но этот способ помогает не всегда. Бактерии, живущие в воде бойлера, часто бывают устойчивы к таким температурам.
• Активность сульфатвосстанавливающих бактерий подавляется если снизить содержание молекулярного водорода в воде. Для этого, оптимизируют режим работы протекторной защиты.  Замена магниевого анода на алюминиевый, исключает «перезащиту», что снижает содержание водорода в воде. О замене анодов читайте в начале этой статьи.

Общие меры борьбы с бактериями в бойлере

Следующие меры способны подавить развитие бактерий как в воде, так и в иле:

• Аэрация, насыщение воздухом, водопроводной воды приводит к увеличению содержания в воде свободного кислорода. В результате, анаэробная среда обитания бактерий меняется на менее благоприятную для их жизни.
• Водопроводную воду обеззараживать способами, антибактериальное действие которых сохраняется длительное время после обработки — хлорирование и т.п. Обработка воды ультрафиолетом для этого не подходит.
• Принять меры по снижению количества растворимых соединений серы в водопроводной воде. Для этого можно изменить горизонт забора воды — вместо колодца брать воду из скважины или углубить скважину.  Эти меры следует выбирать после анализа источника воды на содержание сульфатов.

Еще статьи на эту тему:

Анодная защита: традиционный цинк и его альтернативы

Мы долгие годы использовали для защиты лодочных моторов и прочих металлических деталей аноды из цинка. Но доказательств долгосрочной токсичности этого металла всё больше. Альтернативные материалы для изготовления анодов дешевле, эффективнее и безопаснее. Но почему мы продолжаем его покупать?

…Многие не задумываются о жертвенных анодах — этих любопытных «нашлёпках» из металла, которые можно увидеть на валах, рулях, корпусе и прочих скрытых под водой элементах судна. Нам известно: аноды как-то по-особенному реагируют на воду и защищают важные детали от коррозии. Мы знаем также, что со временем они разрушаются и нуждаются в замене. Всё. Казалось бы, о чём здесь еще размышлять?

Может быть, всё же подумать..?

На самом деле аноды — крутые штуки. В результате естественных электрохимических реакций металлы корродируют в воде. Аноды изготовлены из сплавов с особенно привлекательным диапазоном электрохимического напряжения.

Поэтому коррозионные реакции сосредотачиваются именно на элементах протекторной защиты, благополучно оставляя в покое соседние детали из металла. Это немного напоминает детский праздник, когда на стол одновременно подают торт и отварную брокколи.

Сладкий десерт юные гости сразу уничтожают с аппетитом, а вот капуста остаётся нетронутой.

Такой простой подход с «подсовыванием» коррозии специальных элементов защиты одинаково хорош на совсем маленьких лодках, серьёзных яхтах, коммерческих судах и береговых сооружениях (шлюзовые ворота и доки).

Аноды-протекторы отличаются размерами, формами, методами крепления. Всё зависит от предназначения и особенностей эксплуатации.

Традиционно аноды изготавливались из цинка: настолько традиционно, что в англоязычных странах их и называют «цинки».

Хотя это на самом деле эффективный материал, а для функционирования человеческого организма нужно немного соединений цинка, — в более высоких концентрациях он способен вызывать реальные проблемы.

Длительное интенсивное влияние его соединений на растения, беспозвоночных, рыб воздействует как токсин. Ещё один недостаток цинковых анодов — то, что в их составе есть небольшое количество кадмия, который также может вызывать проблемы со здоровьем.

Эти данные вызывают неизбежную обеспокоенность.

К примеру, южнее канадской границы, в американских штатах Калифорния и Мэрилэнд было предложено запретить использование традиционных анодов после того, как исследования выявили значительное повышение уровня содержания цинка в акваториях вблизи крупных пристаней. Так как в северной Канаде навигационный сезон  короче, подобных призывов отказаться от цинка здесь не было. Однако многие считают это лишь вопросом времени: доказательств его опасности всё больше.

Альтернативы

К счастью, цинк не единственный и оптимальный выбор, когда речь идёт о защите наших лодок. Существуют нетоксичные альтернативы!

Начнём с алюминия. Такие аноды имеют многочисленные преимущества перед цинком, начиная с гораздо более высокой эффективности. Более того: превосходство алюминия над цинком как анодного материала настолько подавляющее, что он занял первое место в мире среди производителей лодочных моторов.

«Все компании, производящие двигатели для лодок и катеров, теперь устанавливают на свою продукцию аноды из алюминия», — говорит Майкл Швез, представитель канадской компании Canada Metal Pacific (CMP), выпускающей протекторную защиту.

Он знает, что говорит, поскольку  Canada Metal Pacific поставляет аноды практически для всех крупных производителей судовых двигателей. «Mercury, BRP, Honda, Suzuki, Yamaha, Volvo Penta — все используют алюминий.

И, безусловно, это наиболее эффективный анодный материал из ныне существующих».

Главное преимущество перед привычным цинком в том, что современные алюминиевые сплавы лучше «концентрируют» коррозию на себе. Кроме того, они заметно легче и совершенно нетоксичны. И у этой медали нет другой стороны, именно поэтому защита из алюминия считается продуктом премиум-класса в сравнении с давно знакомыми цинковыми протекторами.

Ирония судьбы в том, что увеличение срока службы новых анодов вызывает сомнения у пользователей: «Яхтсмены и водномоторники смотрят на анод, который разрушается медленнее, чем цинковый, и делают вывод — оно не работает!» — такое наблюдение сделал Майкл Швез.

— «Видимо, мы не очень хорошо объясняли, что алюминий просто служит значительно дольше!».

Также стоит объяснять клиентам: не все алюминиевые аноды одинаковы. Лучшие сделаны из первичного металла либо отлиты из высококачественных сплавов (ранее использовавшихся, к примеру, в качестве высоковольтных линиях электропередач или как материал для прецизионного оборудования).

«Одно дело — перепрофилировать сплав премиум-класса, и совсем другое — переплавка низкосортного лома», — поясняют эксперты. — «Звучит невероятно, но существуют нечестные поставщики. Они скупают на верфях использованные аноды, а потом продают их обратно судовладельцам.

До следующей проверки никто ничего и не узнает, а потом начнут искать козла отпущения».

Canada Metal Pacific продает анодную защиту покупателям во всём мире, в том числе и военным. Поэтому, говорит Швез, «CMP придерживается строгой системы управления качеством ISO 9001, а наши сплавы постоянно проходят химические испытания. Именно поэтому они отвечают самым строгим техническим требованиям. Без сторонней сертификации качества как вы знаете, что получите в результате?»

Такое же внимание Canada Metal Pacific уделяет качеству магниевых анодов: это ещё более эффективный способ защиты для катеров и лодок, используемых исключительно в пресной воде. Магниевые сплавы славятся чрезвычайно активным диапазоном электрохимического напряжения: это делает их отличными «защитниками», превосходящими и цинк, и даже алюминий.

«В пресной воде никакой материал не сравнится с магнием», — отмечает Швез. — «Для морской воды мы его не рекомендуем: он слишком эффективен. Он работает так хорошо, что может исчезнуть за короткое время, и судовладелец не заметит этого. В солёной воде магний растворяется как таблетка антацида. Но вот в пресной — магниевый анод лучшее, что можно придумать».

И алюминий, и магний не только превосходят по эффективности традиционные «цинки», но ещё и дешевле. Стоимость цинка за последние 4–5 лет увеличилась вдвое.

Кроме того, это тяжёлый материал, поэтому тарифы на доставку велики, да и хранить его на складе тоже непросто. Конечно, такие расходы можно было бы оправдать, будь это премиальный продукт.

Но алюминий и магний — гораздо лучше и оба дешевле.

Итак, нетоксичные альтернативы работают лучше, чем цинк; дольше, чем цинк и стоят меньше, чем цинк? Почему мы продолжаем жить по-старому?

Выходя на мировой уровень

Швез отметил: хотя Canada Metal Pacific давно продаёт нетоксичные аноды, доля цинка по-прежнему составляет около 60% от общего объёма реализации. Чтобы изменить ситуацию, компания разработала новую упаковку, которая доходчивее доносит преимущества альтернативных магния и алюминия. Производители также активно работают с дистрибьюторской сетью, чтобы выйти на мировой уровень.

«Мы должны дать людям понять: для цинка есть замена, которая служит лучше и стоит меньше», — говорит Швец. — «Сегодня яхтсмен в отделе запчастей просит «новые цинки» и покупает их. Наша задача: изменить это и дать людям информацию о новой протекторной защите».

Перевод статьи Craig Ritchie.