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隨(suí)著工業生產的迅速發展,社會(huì)對(duì)環境保護的要求不斷提高。電除塵器作為一種治理大氣(qì)粉塵汙染的設備,已廣泛應用(yòng)於工業生產。
電除塵器所處的(de)工作環境通常較(jiào)為惡劣,服役一段時間(jiān)後除塵效果(guǒ)明顯下降。某廠電除塵器中使用的(de)極線是鋸齒線(結構如圖1所示),服(fú)役2年後(hòu)電除(chú)塵(chén)器極線發生嚴重的氧化腐蝕,腐蝕產(chǎn)物大量剝落,極線變薄失效。據了解,該極線(xiàn)所處的工作環境為煤氣(qì)、CO2、O2、氧化鐵粉塵等,溫度(dù)為150℃以上。

圖1 電除塵器極線結構示意圖
試驗方(fāng)法
1
宏觀檢查(chá)
宏觀檢查發現,電除塵器極線發生嚴重的(de)氧化(huà)腐蝕(shí),呈深(shēn)褐色和紅(hóng)棕色,腐蝕產物(wù)剝落(見圖2),極線的寬度、齒高和厚度發生明顯(xiǎn)變化(huà)。

圖2 電除塵器極線宏觀形貌
2
材質分析
電(diàn)除塵器極線的化學成分分析結果表明,該(gāi)極線的成分符合德國DIN標準對耐熱鋼X10CrAl7的要求(見表1)。
表1 極線的化學(xué)成分分析結果和(hé)X10CrAl7的成分(fèn)標準(zhǔn)

3腐蝕產物(wù)分析
將(jiāng)電除塵器極線截麵(miàn)拋光處理後在掃描電鏡下觀(guān)察發現,極線表(biǎo)麵存在氧化腐蝕層,厚度約為0.030mm。另(lìng)外還有(yǒu)一(yī)條向內部擴展的(de)裂(liè)紋,深度約為0.060mm。
對級線上的腐蝕產物進行能譜分析,分析位置(zhì)和結果如圖(tú)3和表2所示。能(néng)譜分析結果表明(míng),氧化(huà)腐蝕層中存(cún)在氧、氯等氧化腐蝕性元素。
元素的(de)麵掃(sǎo)描分析結果如圖4所示,由結果(guǒ)可見:裂紋中富集氧元素;緊靠基體表麵主要含鉻、鐵的氧化物,相對較均勻;外麵一層富集氯、鉀元素;好表麵存在分布不連續(xù)的含鉻、鐵氧化物(見圖4)。
表2 電除塵器極線表麵氧(yǎng)化腐蝕處的能譜成分分析結果





圖3能(néng)譜分析位置示意圖(tú)
(a)分析(xī)部位3;(b)分析部位4;(c)分析部(bù)位5






圖4 電除塵(chén)器極線截麵的元素麵分布(bù)
(a)電(diàn)子像;(b)氧元素麵分布;(c)鉻元素麵分布;
(d)鐵元素麵分布(bù);(e)氯元素麵分布;(f)鉀元素麵分(fèn)布
4金相檢(jiǎn)驗
金相檢驗(yàn)結(jié)果發現,電除塵(chén)器極(jí)線中的(de)非金屬(shǔ)夾雜物含量為:A0,B0,C0,D2;顯(xiǎn)微組織為奧氏體,奧氏體晶(jīng)粒粗大(大於1級);極線表麵存在沿奧氏體晶界向內擴展的(de)裂紋。

圖5 極線(xiàn)截麵(miàn)拋光態形貌

圖6 極線截(jié)麵腐蝕態形貌
分析與討論
一般(bān)來說,奧氏體晶(jīng)粒在較高溫度下會長大,由於晶粒長大,晶界也變得(dé)相對較粗大。從實驗結果來看,電除塵器極線服役現場(chǎng)的溫度(dù)可能相當高。
失效的電除塵器極線所使用的材料為X10CrAl7耐熱不鏽鋼,含鉻不鏽鋼的(de)氧化是首先在(zài)金屬(shǔ)表麵生成較致密的(de)Fe(Fe2-x)CrxO4,然後在外(wài)層形成Fe3O4和Fe2O3。隨著氧化腐蝕(shí)層厚(hòu)度的增加,腐蝕介質擴散(傳送)到金屬表麵(miàn)和腐蝕產物朝相反方向的擴散比較困難,引起腐蝕作用的阻滯。
但是,由於電除塵(chén)器極線的氧化腐蝕產(chǎn)物中存在Cl元素,而Cl-會破壞腐蝕產物膜在試樣表麵的覆蓋,加速活性區金屬溶解,同時(shí)釋放(fàng)出(chū)氣態的氯。釋放出的氣態氯能擴散到氧勢較低的氧化膜-基(jī)體(tǐ)界麵(miàn)處,與基體反應生成易揮發的金屬氯化物(wù)。
在(zài)通過(guò)氧化膜內的缺陷向外擴散(sàn)的過程中,該氯化物(wù)隨氧勢的升高又重新(xīn)向氧化物轉變,這(zhè)種轉(zhuǎn)變(biàn)會在氧化膜(mó)內產生應力,破壞氧化膜的致密性及與基體的(de)黏附性(xìng),進(jìn)一步(bù)的加速腐蝕。氯化物向氧化物轉(zhuǎn)變時釋放出的部分Cl2將重新返回到基體表麵繼續參與反應(yīng),直到氯鹽被消耗盡。
在此過程中,Cl2起到一種自催(cuī)化(huà)作用,因而電除塵器極線外層的氧化(huà)產物遭(zāo)到嚴重破壞,造(zào)成氧化皮(pí)剝落,而內層較致密的氧化膜尚未受到(dào)破壞,這時腐蝕阻滯作用降低,氧化腐蝕速度加快,結(jié)果導致電除塵器極線不斷變薄。
結 論
1.氯離子對(duì)氧化腐蝕(shí)產物(wù)造成破壞,降低腐蝕的阻滯(zhì)作用,加快氧化腐蝕速度,結果導致電除塵器極線表麵發生嚴重(chóng)的氧化腐蝕,極線不斷(duàn)變薄。
2.極線材料中的奧氏體晶粒長大,晶界也相(xiàng)對(duì)較粗,在(zài)氧化(huà)腐蝕氣氛中容易發生開裂(liè)。
措施與建議
1.查明電除塵器現場(chǎng)環境中氯離子的來源(yuán),采取合適的措(cuò)施排除或控(kòng)製氯(lǜ)離(lí)子的破壞(huài)作(zuò)用,延長極線的使用壽命(mìng)。
2.鉻鋼中的含鉻量在4~6%(質(zhì)量分(fèn)數,下同)時,其在空氣(qì)中的耐(nài)熱溫度高為650℃,而要(yào)耐1050~1100℃的高溫,鉻含量(liàng)則需要達到27%,因此需要了解實際工況溫(wēn)度(dù),選擇合適的極(jí)線材料。
3.Fe—Cr合金經預氧化處理,其表麵會生成一層致密的Cr2O3氧化膜,能明顯改善抗高溫氧(yǎng)化性(xìng)能,因(yīn)此可考慮對電除塵器極線采用預(yù)氧化處理,延緩其(qí)氧化(huà)腐蝕(shí)進程。

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