Что лучше эмалированная сталь или нержавеющая сталь в водонагревателе?

Недавно я заметил, что в большинстве интернет магазинов, торгующих водонагревателями, в фильтрах отсутствует позиция «материал внутреннего резервуара». Узнать, чем покрыта поверхность бака изнутри, можно, если заглянуть в технические характеристики конкретного изделия. Неудивительно, что моей коллеге по работе, присматривавшей бойлер, вопрос, какое внутреннее покрытие бака водонагревателя лучше», просто не приходил в голову. Я счел необходимым провести краткий ликбез на эту тему, ведь от материала зависит, насколько долгой и безотказной будет работа агрегата.

Условия работы и продление срока эксплуатации

При выборе прибора ориентируются на его технические характеристики, например, мощность, тип ТЭНа и панели управления, объем и расположение бака. Подход, безусловно, правильный, но не полный, если вспомнить, в каких условиях происходит его эксплуатация.

В процессе работы водонагреватель расходует свой ресурс. Внутренняя поверхность бака постоянно соприкасается с водой при регулярных температурных колебаниях. В таком режиме работы вода становится электролитом, запускающим процесс электрохимической коррозии емкости. Одновременно существует риск отложения солей, ведь вода, поступающая по трубам, содержит много примесей.

Образование накипи и коррозии влияет на долговечность работы бойлера. Чтобы замедлить эти процессы и продлить срок эксплуатации, производители применяют различные технологии:

• Ставят магниевый анод. Магний способен защитить ТЭН от образования накипи, а емкость – от коррозии, замедляя эти процессы.
• Разрабатывают специальную форму для бака, что замедляет скопление накипи.
• Покрывают внутреннюю поверхность инертным материалом с защитными свойствами.

Материалы бака и внутреннего покрытия

От материала зависит, как долго прослужит бак, и какие условия эксплуатации выдержит. В производстве современных водонагревателей используют листовой металл (нержавеющую и конструкционную сталь разных марок), поэтому у каждого изделия на боку имеется сварной шов.

Марки стали отличаются составом (могут содержать хром, молибден и другие металлы в разных пропорциях). Поэтому их сопротивление к коррозии (в том числе и к точечной) также различно. Качество поверхности тестируется по стандарту EN12897:2006 (ГВС для закрытых накопительных водонагревателей), который требует соблюдение следующих нагрузок:

• 20 тыс. рабочих циклов, если превышение рабочего давления составляет 50 %.
• 100 тыс. циклов, если рабочее давление увеличивается на 30 %.

Изделия из нержавеющей стали не боятся действия воды и не нуждаются в дополнительном внутреннем покрытии; в антикоррозионной обработке нуждается только шов. Однако бак водонагревателя, изготовленный из конструкционной стали, обязательно защищают изнутри слоем инертного материала.

Существует несколько вариантов внутреннего покрытия бойлера; чаще всего встречаются поверхности из эмали (наливной или напыляемой) или стеклокерамики (стеклофарфора). У каждого материала свои плюсы и минусы, поэтому для ответа на вопрос, какое покрытие бака водонагревателя лучше, необходим комплексный подход. В целом, все они помогают продлить срок эксплуатации техники.

Из нержавейки

Первые водонагреватели накопительного типа с баком из нержавеющей стали были дорогостоящим оборудованием, относящимся к премиум-классу. Многие современные модели представлены и в средней ценовой категории; их выбирают по следующим причинам:

• Антикоррозийными свойствами обладает сам материал бака (в толще), что гораздо надежнее, чем у аналогов с нанесенным защитным слоем.
• Несложное техническое обслуживание, минимальное образование накипи.
• Модели из нержавейки не боятся любых температурных колебаний (как в плюс, так и в минус). Включенный без воды бойлер не пострадает, даже если не сработала защита от перегрева (понадобится только замена ТЭНа).

• Изделие не боится механических воздействий (ударов, вибраций): защитного слоя нет, значит, и отслаиваться нечему.

При ответе на вопрос, какой бак лучше в водонагревателе нержавейка или эмаль, два последних пункта становятся важным аргументом при выборе. Отсутствие дополнительных слоев – главное преимущество нержавеющей стали перед эмалью. Срок эксплуатации таких изделий также выше, и составляет от 5 до 10 лет.

Слабым местом моделей из нержавейки является сварной шов, в котором металл теряет свои свойства. Положение улучшилось, когда стали применять аргонную сварку в вакуумной камере, но остаются актуальными следующие минусы:

• Окисление шва сведено к минимуму, но полная защита от коррозии невозможна при самой качественной сварке. Проблема заключается в периодическом нагреве металла.
• Если сварка некачественная, шов может начать течь и через 2-3 года.
• Металлический привкус воды и аллергические реакции, возможные у людей с чувствительностью к легирующим добавкам (например, к никелю или ванадию). По этим причинам стальные баки запрещены в Европе.

Из эмали

К вопросу, какой бак водонагревателя лучше нержавейка или эмаль, можно подойти и с другой стороны, оценив возможности эмалированных бойлеров. На самом деле, они довольно скромные, а главное преимущество заключается в низкой стоимости (почти в два раза ниже). Дополнительные плюсы: эмаль химически инертна, не взаимодействует с водой и не выделяет никаких веществ в воду.

Для создания антикоррозийного слоя используют эмаль, схожую с той, что применяется для ванн, раковин и посуды. Периодическое изменение температуры вызывает ее растрескивание (металл расширяется, а эмаль – нет), и этому процессу подвержены даже улучшенные покрытия с пластичными свойствами.

Основной минус моделей с эмалью – низкий срок службы, редко превышающий 3 года. Технология переходит в разряд устаревших, поэтому модели с защитным слоем из наливной эмали практически не выпускаются.

Из стеклокерамики (стеклофарфора)

Так как классическая эмаль быстро приходит в негодность из-за неодинакового со сталью теплового расширения, проблему решили с использованием стеклофарфоровой эмали. В состав этого материала входит титановый порошок, а технология включает обжиг при 900°C.

Оценить, какой из защитных слоев для водонагревателя, стеклокерамика или нержавейка, что лучше, поможет знание следующих плюсов керамического покрытия:

• Не влияет на вкус воды, в чем заметно превосходит аналоги из нержавейки.
• Высокая степень инертности: слой стеклокерамики не взаимодействует с водой и примесями, не вступает в окислительные реакции, не выделяет никаких веществ.
• На поверхности медленно образуется накипь и скапливается грязь, ее легко чистить.
• Выпускаются модели, эмаль которых содержит мелкодисперсное серебро, что создает дополнительный антибактериальный эффект.

Важно знать, что стеклокерамику наносят двумя способами:

• Жидкая технология покрытия. Жидкий состав распыляется по поверхности, подсушивается, а затем обжигается. В результате слой получается неравномерным, в тонких местах чаще запускается коррозия.
• Сухая (порошковая) технология. Электростатический способ напыления создает равномерный защитный слой; сцепление с поверхностью (адгезия) более сильное, чем при использовании жидкой технологии.

Сравнивая, какой бак лучше в водонагревателе, помните о недостатках стеклокерамики:

• Сохраняется (хоть и уменьшена) вероятность отслоения.
• Стеклокерамика является хрупким материалом, удар или тряска могут привести к ее повреждению. Из-за хрупкости срок службы не превышает 3-5 (реже 7 лет).
• Слой чувствителен к абразивным частичкам в воде (например, песок).
• Стеклокерамика в очень старых (первых) моделях может содержать свинец или мышьяк.

Об особенностях эмалевого покрытия в следующем видео:

Коротко о главном

Перед тем, как приобрести бойлер, необходимо определиться с подходящими для вас параметрами. В числе прочих стоит выяснить, из какого материала сделан защитный слой внутри бака водонагревателя; его свойства напрямую влияют на срок службы и ценник изделия.

Материалом внутреннего покрытия может быть нержавеющая сталь, эмаль или стеклокерамика. Самыми недолговечными считаются бойлеры с эмалью, дольше всего прослужит бак из нержавейки. Но на выбор могут повлиять и другие их особенности.

Напишите в комментариях, как думаете – стоит ли устанавливать водонагреватель со стеклокерамикой при активном пользовании водой?

Бак накопительного водонагревателя — его самое уязвимое место. Постоянный контакт с агрессивной средой, циклическое изменение температуры и давления, химические и электрохимические процессы коррозии и т. д. приводят к его повреждению и могут преждевременно вывести из строя. Чтобы продлить срок службы, производители используют специальные материалы и особые типы защитных покрытий. О них и поговорим в материале.

Требования, предъявляемые к бакам водонагревателей

При всей простоте конструкции накопительный водонагреватель работает в довольно непростых условиях. Стенки бака, вследствие циклических изменений температуры и давления внутри емкости, находятся в постоянном движении. Бак как бы «дышит». Его геометрические размеры то увеличиваются, то возвращаются к исходным значениям. Габариты изменяются на десятые, а то и сотые доли миллиметров, но этим изменениям подвержены все поверхности бака в течение всего жизненного цикла. Такие процессы диктуют особые требования к прочности конструкции.

Требования к механической прочности накопительного бака описаны в стандарте EN 12897:2006, в котором четко указано, что емкость должна выдерживать превышение рабочего давления на 50 % в течение не менее 20000 циклов либо 100000 циклов расширения-сжатия при увеличении рабочего давления на 30 %.

Руководствуясь законом Паскаля, накопительный бак делают цилиндрической формы, чтобы минимизировать влияние колебаний рабочего давления. Такая форма позволяет равномерно распределить давление по всей поверхности емкости.

Материал, из которого выполнен бак, должен обладать определенной пластичностью и спокойно переносить многократные циклы расширения и сжатия.

Вторым немаловажным аспектом в выборе материала является то, что нагреваемая в баке вода используется для бытовых нужд (гигиенические процедуры, мытье посуды и т. д.). По этой причине бак должен изготавливаться из материалов, допускающих контакт с пищевыми продуктами и не отравляющими их.

Наиболее подходящими под такие условия эксплуатации являются такие материалы, как:

• углеродистая сталь;
• нержавеющая сталь.

Справедливости ради отметим, что в продаже можно встретить модели с композитно-полимерными и медными баками. Первые очень неохотно переносят изменения давления внутри бака. Их рекомендуется устанавливать в системы с минимальным (до 0,6-0,8 Бар) давлением воды в магистрали.

Вторые неоправданно дороги именно из-за материала, используемого при изготовлении бака.

Третий немаловажный фактор — стойкость материала к коррозии. По этому критерию безоговорочно лидирует нержавеющая сталь, так как она менее подвержена окислительным процессам. При производстве баков из нержавейки нужно уделять особое внимание сварным швам, поскольку именно на них появляются первые очаги ржавчины.

Баки из углеродистой стали нуждаются в надежном защитном покрытии. Использование обычного металла без покрытия недопустимо!

Золотой серединой являются металлические баки, изготовленные из обычной или нержавеющей стали. Оба материала обеспечивают необходимую прочность и обладают достаточной пластичностью, чтобы противостоять перепадам давления и температурным расширениям.

Материалы для изготовления баков из нержавеющей стали

В качестве материала используются стали аустенитной группы. Они дополнены специальными легирующими добавками, чтобы препятствовать возникновению и развитию очагов коррозии.

Как правило, качественная нержавеющая сталь должна содержать порядка 15–20 % хрома, 5–15 % никеля и около 2–3 % молибдена. С таким составом она способна противостоять коррозии в течение многих лет.

Слабым местом нержавеющего бака является сварной шов. Дело в том, что при сварке металл в месте контакта с электродом перегревается, из него выгорает углерод, вследствие чего меняется его структура. Именно по этой причине существуют целые методики сварки нержавеющих сталей:

• сварка специальными электродами;
• сварка деталей в защитной газовой среде. Специальный газ, как правило, аргон, вытесняет из места сварки кислород и блокирует его доступ к сварному шву, что предотвращает окисление металла;
• импульсная сварка, при которой обеспечивается полный контроль над процессом сплавления деталей: поддерживается определенная температура сварочного шва и формируется сварочная ванна будущего места соединения.

За коррозионную стойкость шва отвечает производитель (соблюдение технологии и использование передовых методов сварки), но у нержавеющих баков может возникнуть проблема с качеством выбранного материала. Речь идет о таком явлении, как межкристаллитная коррозия.

Межкристаллитная коррозия — разрушение материала вдоль границ кристаллов, т. е. структурные изменения металла происходят изнутри.

Ахиллесова пята нержавеющих сталей — высокое содержание хрома (более 12 %), провоцирующее возникновение межкристаллитной коррозии. Это электрохимический вид коррозии. Он происходит следующим образом: при контакте нержавейки с водой возникает электрохимическая реакция, «подпитываемая» солями, растворенными в воде, и высокой температурой. В результате происходит активное «вымывание» хрома из структуры металла с образованием большого количества карбида хрома.

Минимизировать негативные последствия призван титан (Ti), который в небольших количествах (около 0,6 %) добавляется в состав нержавеющей стали. Он стабилизирует карбид хрома, соединяясь с карбидами углерода и создавая на границах кристаллов прочный защитный барьер.

Качественная нержавеющая сталь, произведенная с соблюдением технологии и имеющая в своем составе титан, значительно дороже своих аналогов, менее стойких к различным видам коррозии. Именно этим фактором и объясняется высокая стоимость водонагревателей с нержавеющим баком от именитых производителей: они более ответственно относятся к выбору материала и его химическому составу.

Материалы для изготовления эмалированных баков

В отличие от нержавеющих баков, металлические емкости просты в изготовлении и стоят дешевле. При их производстве требования к химическому составу металла и технологии сварки значительно ниже. Единственное, что крайне желательно — использование листового металла холодного проката. Будучи не нагретым в процессе производства, такой материал имеет лучшую пластичность, что немаловажно при циклических изменениях геометрических размеров в процессе эксплуатации. Однако вопрос коррозионной стойкости выходит на передний план, поскольку углеродистая сталь крайне слабо противостоит процессам окисления.

Металлический бак обязательно нуждается в защитном покрытии, чтобы исключить прямой контакт металла с водой, находящейся в емкости.

Как правило, в качественном защитном покрытии используется эмаль и составы на ее основе, а вот технология нанесения таких покрытий может сильно разниться.

Самый простой способ — нанести жидкий состав, который впоследствии подвергают термической обработке в печи при температурах от 260 °С. Это позволяет эмали достаточно крепко связаться с поверхностью, на которую она была нанесена. Несмотря на простоту нанесения и дешевизну материала, такое покрытие имеет два существенных недостатка:

1. Поскольку материал наносят на стенки бака в жидкой форме, во время сушки какая-то часть состава стекает вниз. В результате слой эмали в верхней части бака будет тоньше, нежели покрытие в нижней части.
2. Эмаль и металл емкости имеют различные коэффициенты температурного расширения, поэтому при регулярном изменении температуры и давления внутри бака, слои эмали и металла расширяются неодинаково. При длительной эксплуатации это приводит к появлению трещин, повреждению и отслоению эмали и началу интенсивного процесса коррозии.

С первым фактором борются путем изменения технологии окрашивания. Для того, чтобы получить равномерный слой по всей поверхности, применяют метод порошкового окрашивания. Типовая схема установки приведена на рисунке.

На заземленную заготовку из раструба распылителя наносят сухие, положительно заряженные частицы красящего порошка, после чего деталь помещают в печь, в которой эмаль под действием высокой температуры спекается с материалом окрашиваемой поверхности, образуя на ней прочный защитный слой.

Чтобы исключить растрескивание эмали в процессе эксплуатации, необходимо улучшить ее физические свойства: приблизить коэффициент температурного расширения к уровню окрашиваемого металла. Для этого в красящий состав вводят различные дополнительные компоненты.

Состав эмали является коммерческой тайной производителя, ее структура обычно не раскрывается.

Самый распространенный дополнительный компонент — диоксид кремния, из которого получают обычное силикатное стекло. При запекании такого состава при температурах выше 800 °С на поверхности эмали формируется тонкий слой стекла, инертного к солям и другим химическим элементам, содержащимся в воде. Такое покрытие получило название стеклоэмаль или стеклофарфор.

Как и любое стекло, покрытие очень чувствительно к ударам и другим механическим повреждениям водонагревателя. Также оно очень чувствительно к высоким температурам. Для продления срока службы бака с покрытием из стеклоэмали, оптимальной считается температура нагрева воды на уровне 50-60 °С. Нелишним будет использование фильтров грубой очистки на входе устройства. Примеси твердых частиц, присутствующие в воде, действуют на стенки бака как абразив и со временем приводят покрытие в негодность.

Если, помимо диоксида кремния, добавить в базовую эмаль оксиды лития и алюминия, на выходе из печи будет прочное стеклокерамическое покрытие, обладающее высокой прочностью и стойкое к значительным перепадам температур.

Если в состав эмали ввести титановый порошок, то коэффициент линейного расширения покрытия будет максимально приближен к показателям металла, на который оно нанесено. Правда стоит такой состав порой дороже хорошей нержавеющей стали.

Некоторые производители вводят в состав эмалей дополнительные компоненты, препятствующие развитию микроорганизмов в емкости накопительного бака. Такие эмали имеют запатентованное название — биостеклофарфор. В их состав включено серебро, придающее покрытию антибактериальные свойства.

Итоги

Материалы и технологии, которые применяют при изготовлении бака накопительного водонагревателя, далеко не так просты, как кажется. Они идут в ногу с техническим прогрессом и рушат давно сложившиеся стереотипы о надежности и стоимости различных решений. К примеру, может оказаться, что водонагреватель с металлическим баком, покрытым современным видом эмали, обойдется дороже бойлера с емкостью из нержавейки. Или наоборот — бак, изготовленный из нержавеющей стали, вскоре даст течь по причине коррозии.

Впрочем, производители обычно не раскрывают марки сталей, используемых на производстве, и не делятся составом защитных покрытий, что не позволяет покупателю сделать осознанный выбор. В поиске водонагревателя приходится в большей степени опираться на опыт эксплуатации, полученный другими пользователями, черпать информацию из отзывов о товаре и тематических форумов.