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隨著工業生產的迅速發展(zhǎn),社會對環境保護的要求(qiú)不斷(duàn)提高。電除塵器作為(wéi)一種治理大氣粉塵汙染的設備,已廣泛應用(yòng)於工業生(shēng)產。
電除塵器(qì)所處的工作(zuò)環境通常較為惡劣,服役一段時間(jiān)後除(chú)塵效(xiào)果明顯下降。某廠電除塵器中使用的極(jí)線是鋸齒線(結構如圖1所示),服役2年後電除塵器極線發生嚴重的氧化(huà)腐蝕,腐(fǔ)蝕產物大量剝落,極線變薄失效。據了解,該極線所處的工作環境為煤氣、CO2、O2、氧(yǎng)化鐵粉(fěn)塵等,溫度為150℃以上。

圖(tú)1 電除塵器極線結(jié)構示(shì)意(yì)圖
試驗方法
1
宏觀檢查(chá)
宏觀檢查發現,電除塵(chén)器極線發生嚴重的氧化腐蝕,呈深褐色(sè)和紅棕色,腐蝕產物剝落(見(jiàn)圖(tú)2),極線的寬度、齒高和厚度發生明顯變化。

圖2 電(diàn)除塵(chén)器極線宏觀形貌
2
材質分析
電除塵(chén)器極線的化學成(chéng)分分(fèn)析結果表明(míng),該極線的成分符合德國DIN標準對耐熱鋼(gāng)X10CrAl7的(de)要求(見表1)。
表(biǎo)1 極線的化學成分分(fèn)析結果和X10CrAl7的成分標準

3腐蝕產物分析
將(jiāng)電除塵器極線截(jié)麵拋光處理後在掃描電鏡下觀(guān)察發現,極線表麵存(cún)在氧化腐蝕(shí)層,厚度約(yuē)為0.030mm。另外還有一條(tiáo)向內部擴展的裂紋,深度約為0.060mm。
對級線上的腐蝕(shí)產物進行能(néng)譜分析,分析位置和結果如(rú)圖3和表2所示。能譜分析結(jié)果表明,氧化腐蝕層中存在氧、氯等氧化腐蝕性元素。
元(yuán)素的麵掃描(miáo)分析結果如圖4所示,由結果可見:裂紋中富集氧元素;緊(jǐn)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的含(hán)鉻、鐵氧化物(見圖4)。
表2 電除塵器極線表麵氧化腐蝕處的能譜成(chéng)分分析結果





圖3能譜分析位置示意圖
(a)分析部位3;(b)分析部位4;(c)分析部位(wèi)5






圖4 電除塵器極線截(jié)麵的元素麵(miàn)分布
(a)電子像;(b)氧元素麵分布;(c)鉻元素麵分布;
(d)鐵元素麵分布;(e)氯元素(sù)麵分布;(f)鉀元素麵分布
4金相檢驗
金相檢驗結果(guǒ)發現,電除塵(chén)器極線中的非金屬夾(jiá)雜物含量為:A0,B0,C0,D2;顯微組織為奧氏體,奧(ào)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裂紋。

圖5 極線截麵拋光態形貌

圖6 極線截麵腐蝕態形(xíng)貌
分析與討論
一般(bān)來說,奧氏體晶粒在較高溫度下(xià)會(huì)長大,由於晶粒長大,晶界(jiè)也變得相(xiàng)對較粗大。從實驗(yàn)結果來看,電除塵器極線服役現場的溫度可能相當高。
失效的電除塵器極線所(suǒ)使用的材料為X10CrAl7耐熱不鏽鋼,含鉻不鏽鋼的氧化(huà)是首(shǒu)先(xiān)在金屬表(biǎo)麵生(shēng)成較致密的(de)Fe(Fe2-x)CrxO4,然後在外(wài)層形成Fe3O4和(hé)Fe2O3。隨著氧化(huà)腐蝕層厚度的增加,腐蝕介質擴散(傳送(sòng))到金屬表麵和腐蝕產物朝相反方(fāng)向的(de)擴散(sàn)比較困難,引起腐蝕(shí)作用的阻滯。
但是,由於電除塵器極線的氧化腐蝕產物中存在Cl元素,而Cl-會破壞腐蝕產物膜在試樣(yàng)表麵的覆蓋,加速活(huó)性區(qū)金屬(shǔ)溶(róng)解,同時釋(shì)放出氣態的氯。釋放出的(de)氣態氯能擴散到氧勢較低的氧化膜-基體界(jiè)麵處,與基體反應生成易揮發的金(jīn)屬氯化物。
在通過氧化膜內的缺陷向外擴散(sàn)的(de)過程中,該氯化物隨(suí)氧勢的升高又重新向氧化物轉變,這種轉變會在氧化膜內產生(shēng)應力,破壞(huài)氧化膜的致密性及與基體的黏附性,進一步的加速腐蝕。氯化物向氧化物轉變時釋放出的部分Cl2將重新返回到基體表麵繼續(xù)參與反應,直到氯鹽被消耗盡。
在此(cǐ)過程中,Cl2起到一種(zhǒng)自催(cuī)化作用,因而(ér)電除塵器極線外層(céng)的氧化產物遭到嚴重破壞,造成(chéng)氧化(huà)皮剝(bāo)落,而內層較致密的氧化膜尚未受到破壞,這時(shí)腐蝕阻滯作(zuò)用降低,氧化腐蝕速度加快,結果導致(zhì)電除塵器極線(xiàn)不斷變薄。
結 論
1.氯離子對氧化腐蝕產物造成破壞,降低腐蝕(shí)的阻滯作用(yòng),加快氧化腐蝕速(sù)度,結果導致電除塵(chén)器(qì)極線表麵發生嚴重的氧化腐蝕,極線不斷變薄。
2.極線材料中的奧氏(shì)體晶粒長(zhǎng)大,晶(jīng)界也相對較(jiào)粗(cū),在氧化腐蝕氣氛中容易(yì)發(fā)生開裂。
措施與建議
1.查明電除塵器現場環境中氯離子的來源,采(cǎi)取合適的措施排除(chú)或控製氯離子的破壞作用,延長極線的(de)使(shǐ)用壽命(mìng)。
2.鉻(gè)鋼中的含鉻量在(zài)4~6%(質量分數,下同)時,其在空氣中(zhōng)的耐熱溫度高為650℃,而要耐1050~1100℃的高(gāo)溫,鉻含量則需要達到27%,因此需要了解實際工況溫度,選擇合適的極線材料。
3.Fe—Cr合金經預氧化處理,其表(biǎo)麵會生成一層致密的Cr2O3氧(yǎng)化膜,能明顯改善抗高溫(wēn)氧化性能,因此可考慮對電除塵器極線采用預氧化處理,延緩其氧化腐蝕進程(chéng)。

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