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隨著工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，社會(huì)對(duì)環(huán)境保護(hù)的要求不斷提高。電除塵器作為一種治理大氣粉塵污染的設(shè)備，已廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)。
電除塵器所處的工作環(huán)境通常較為惡劣，服役一段時(shí)間后除塵效果明顯下降。某廠電除塵器中使用的極線是鋸齒線（結(jié)構(gòu)如圖1所示），服役2年后電除塵器極線發(fā)生嚴(yán)重的氧化腐蝕，腐蝕產(chǎn)物大量剝落，極線變薄失效。據(jù)了解，該極線所處的工作環(huán)境為煤氣、CO2、O2、氧化鐵粉塵等，溫度為150℃以上。
圖1 電除塵器極線結(jié)構(gòu)示意圖
試驗(yàn)方法
1
宏觀檢查
宏觀檢查發(fā)現(xiàn)，電除塵器極線發(fā)生嚴(yán)重的氧化腐蝕，呈深褐色和紅棕色，腐蝕產(chǎn)物剝落（見圖2），極線的寬度、齒高和厚度發(fā)生明顯變化。
圖2 電除塵器極線宏觀形貌
2
材質(zhì)分析
電除塵器極線的化學(xué)成分分析結(jié)果表明，該極線的成分符合德國(guó)DIN標(biāo)準(zhǔn)對(duì)耐熱鋼X10CrAl7的要求（見表1）。
表1 極線的化學(xué)成分分析結(jié)果和X10CrAl7的成分標(biāo)準(zhǔn)
3腐蝕產(chǎn)物分析
將電除塵器極線截面拋光處理后在掃描電鏡下觀察發(fā)現(xiàn)，極線表面存在氧化腐蝕層，厚度約為0.030mm。另外還有一條向內(nèi)部擴(kuò)展的裂紋，深度約為0.060mm。
對(duì)級(jí)線上的腐蝕產(chǎn)物進(jìn)行能譜分析，分析位置和結(jié)果如圖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。
元素的面掃描分析結(jié)果如圖4所示，由結(jié)果可見：裂紋中富集氧元素；緊靠基體表面主要含鉻、鐵的氧化物，相對(duì)較均勻；外面一層富集氯、鉀元素；表面存在分布不連續(xù)的含鉻、鐵氧化物（見圖4）。
表2 電除塵器極線表面氧化腐蝕處的能譜成分分析結(jié)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5
圖4 電除塵器極線截面的元素面分布
(a)電子像；(b)氧元素面分布；(c)鉻元素面分布；
(d)鐵元素面分布；(e)氯元素面分布；(f)鉀元素面分布
4金相檢驗(yàn)
金相檢驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，電除塵器極線中的非金屬夾雜物含量為：A0，B0，C0，D2；顯微組織為奧氏體，奧氏體晶粒粗大（大于1級(jí)）；極線表面存在沿奧氏體晶界向內(nèi)擴(kuò)展的裂紋。
圖5 極線截面拋光態(tài)形貌
圖6 極線截面腐蝕態(tài)形貌
分析與討論
一般來說，奧氏體晶粒在較高溫度下會(huì)長(zhǎng)大，由于晶粒長(zhǎng)大，晶界也變得相對(duì)較粗大。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果來看，電除塵器極線服役現(xiàn)場(chǎng)的溫度可能相當(dāng)高。
失效的電除塵器極線所使用的材料為X10CrAl7耐熱不銹鋼，含鉻不銹鋼的氧化是首先在金屬表面生成較致密的Fe(Fe2-x)CrxO4，然后在外層形成Fe3O4和Fe2O3。隨著氧化腐蝕層厚度的增加，腐蝕介質(zhì)擴(kuò)散（傳送）到金屬表面和腐蝕產(chǎn)物朝相反方向的擴(kuò)散比較困難，引起腐蝕作用的阻滯。
但是，由于電除塵器極線的氧化腐蝕產(chǎn)物中存在Cl元素，而Cl-會(huì)破壞腐蝕產(chǎn)物膜在試樣表面的覆蓋，加速活性區(qū)金屬溶解，同時(shí)釋放出氣態(tài)的氯。釋放出的氣態(tài)氯能擴(kuò)散到氧勢(shì)較低的氧化膜-基體界面處，與基體反應(yīng)生成易揮發(fā)的金屬氯化物。
在通過氧化膜內(nèi)的缺陷向外擴(kuò)散的過程中，該氯化物隨氧勢(shì)的升高又重新向氧化物轉(zhuǎn)變，這種轉(zhuǎn)變會(huì)在氧化膜內(nèi)產(chǎn)生應(yīng)力，破壞氧化膜的致密性及與基體的黏附性，進(jìn)一步的加速腐蝕。氯化物向氧化物轉(zhuǎn)變時(shí)釋放出的部分Cl2將重新返回到基體表面繼續(xù)參與反應(yīng)，直到氯鹽被消耗盡。
在此過程中，Cl2起到一種自催化作用，因而電除塵器極線外層的氧化產(chǎn)物遭到嚴(yán)重破壞，造成氧化皮剝落，而內(nèi)層較致密的氧化膜尚未受到破壞，這時(shí)腐蝕阻滯作用降低，氧化腐蝕速度加快，結(jié)果導(dǎo)致電除塵器極線不斷變薄。
結(jié) 論
1.氯離子對(duì)氧化腐蝕產(chǎn)物造成破壞，降低腐蝕的阻滯作用，加快氧化腐蝕速度，結(jié)果導(dǎo)致電除塵器極線表面發(fā)生嚴(yán)重的氧化腐蝕，極線不斷變薄。
2.極線材料中的奧氏體晶粒長(zhǎng)大，晶界也相對(duì)較粗，在氧化腐蝕氣氛中容易發(fā)生開裂。
措施與建議
1.查明電除塵器現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境中氯離子的來源，采取合適的措施排除或控制氯離子的破壞作用，延長(zhǎng)極線的使用壽命。
2.鉻鋼中的含鉻量在4～6%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同）時(shí)，其在空氣中的耐熱溫度高為650℃，而要耐1050～1100℃的高溫，鉻含量則需要達(dá)到27%，因此需要了解實(shí)際工況溫度，選擇合適的極線材料。
3.Fe—Cr合金經(jīng)預(yù)氧化處理，其表面會(huì)生成一層致密的Cr2O3氧化膜，能明顯改善抗高溫氧化性能，因此可考慮對(duì)電除塵器極線采用預(yù)氧化處理，延緩其氧化腐蝕進(jìn)程。
