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嘉峪检测网 2018-10-24 10:59
随着工业生产的迅速发展，社会对环境保护的要求不断提高。电除尘器作为一种治理大气粉尘污染的设备，已广泛应用于工业生产。
电除尘器所处的工作环境通常较为恶劣，服役一段时间后除尘效果明显下降。某厂电除尘器中使用的极线是锯齿线，材料为X10CrA17耐热钢（德国牌号）结构如图1所示。服役2年后，将电除尘器拆解发现，极线发生严重的氧化腐蚀，腐蚀产物大量剥落，极线变薄失效。据了解，该极线所处的工作环境为煤气、CO2、O2、氧化铁粉尘等，温度为150℃以上。
图1 电除尘器极线结构示意图
理化检验
01、宏观检验
宏观检验发现，电除尘器极线发生严重的氧化腐蚀（图2），呈深褐色和红棕色，腐蚀产物剥落，极线的宽度、齿高和厚度发生明显变化。
实际测得电除尘器极线宽度为1.2mm～1.3mm，齿高为0.6mm～0.8mm，最厚处的厚度约为2.8mm，最薄处的厚度约为0.65mm。
图2 电除尘器极线的宏观形貌
02、腐蚀产物分析
将电除尘器极线截面抛光处理后在扫描电镜下观察发现，极线表面存在氧化腐蚀层，厚度约为0.030mm。另外还有一条向内部扩展的裂纹，深度约为0.060mm。
对极线上的腐蚀产物进行能谱成分分析，分析位置和结果见图3和表1。
元素的面扫描分析结果如图4所示，由结果可见：裂纹中富集O元素；紧靠基体表面主要含Cr、Fe的氧化物，相对较均匀；外面一层富集Cl、K元素；最表面存在分布不连续的含Cr、Fe氧化物。
表1 极线表面腐蚀产物的能谱分析结果（质量分数）
图3 能谱分析位置示意图
图4 极线截面的元素面分布
03、化学成分分析
电除尘器极线的化学成分分析结果如表2所示，可见该极线的化学成分符合德国DIN标准对X10CrAl7耐热钢成分的要求。
表2 极线的化学成分分析结果（质量分数）
04、金相检验
从失效电除尘器极线上截取截面试样进行金相检验，结果如图5-6所示。
图5 极线截面抛光态形貌
图6 极线截面腐蚀态形貌
分析与讨论
一般来说，奥氏体晶粒在较高温度下会长大，由于晶粒长大，晶界也变得相对较粗大。从试验结果来看，电除尘器极线服役现场的温度可能相当高。粗大的奥氏体晶粒在氧化腐蚀环境中容易发生开裂，因而极线表面局部区域出现沿奥氏体晶界向内扩展的裂纹。
失效的电除尘器极线所使用的材料为X10CrAl7耐热不锈钢，含Cr不锈钢的氧化首先在金属表面生成较致密的Fe(Fe2-x)CrxO4，然后在外层形成Fe3O4和Fe2O3。随着氧化腐蚀层厚度的增加，腐蚀介质扩散（传送）到金属表面和腐蚀产物朝相反方向的扩散比较困难，而引起腐蚀作用的阻滞。
由于电除尘器极线的氧化腐蚀产物中存在Cl元素，而Cl-会破坏腐蚀产物膜在试样表面的覆盖，加速活性区金属溶解。Cl-对不锈钢耐蚀性的影响主要是引起钝化膜的局部破坏，材料表面的氧化膜往往因为能够与固态盐发生反应而被破坏，同时释放出气态的氯。
释放出的气态氯能扩散到氧势较低的氧化膜-基体界面处，与基体发生反应生成易挥发的金属氯化物。在通过氧化膜内的缺陷向外扩散的过程中，该氯化物随氧势的升高又重新向氧化物转变，这种转变会在氧化膜内产生应力，破坏氧化膜的致密性及其与基体的黏附性，从而导致腐蚀进一步加速。氯化物向氧化物转变时释放出的部分Cl2将重新返回到基体表面继续参与反应，直到氯盐被消耗尽。在此过程中，Cl2起到一种自催化作用，因而电除尘器极线外层的氧化产物遭到严重破坏，造成氧化皮剥落，而内层较致密的氧化膜尚未受到破坏，这时氧化腐蚀层的腐蚀阻滞作用降低，氧化腐蚀速率加大，结果导致电除尘器极线不断变薄并失效。
结论
氯元素对电除尘极线的氧化腐蚀产物造成破坏，降低腐蚀的阻滞作用，加快氧化腐蚀速率，结果导致电除尘器极线表面发生严重的氧化腐蚀，极线不断变薄。
现场工作环境温度较高，电除尘器极线材料中的奥氏体晶粒发生长大，晶界也相对较粗，在氧化腐蚀环境中发生开裂并失效。
措施与建议
查明电除尘器现场工作环境中氯元素的来源，采取合适的措施排除或控制氯元素的破坏作用，延长极线的使用寿命。
铬钢中的含铬量在4～6%（质量分数，下同）时，其在空气中的耐热温度最高为650℃；而要耐1050～1100℃的高温，则铬含量要达到27%，因此需要了解实际工况，选择合适的极线材料。
Fe—Cr合金经预氧化处理，其表面会生成一层致密的Cr2O3氧化膜，能明显改善抗高温氧化性能，因此可考虑对电除尘器极线采用预氧化处理，延缓氧化腐蚀进程。
来源：AnyTesting
