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摘要：随着人们环保意识的逐渐增强，越来越多利于环保方面的机器被研制并广泛应用起来，并在短期内得到了快速的发展。电除尘器是一种除尘设备，具有耐温性高、除尘效果好、运行维护费用低且操作方便简单等优势，因此电力行业、冶金行业、化工行业等广泛的应用。然电除尘器的除尘效果虽然好，但是其工作环境较复杂，很多因素都会影响到最终的除尘效果。基于此，笔者就电除尘器极线腐蚀失效展开分析，旨在全面提升电除尘器的除尘效果。
关键词：电除尘器；极线腐蚀；失效；原因
除尘器是一种符合当前社会环保需求的除尘设备，由于其具有除尘效果好、耐温性好且操作自动化、运行维护费用低等优点，因此受到了多个行业的青睐，将其应用到生产过程中，大大降低了生产场所的污染程度，对粉尘、烟气等造成的污染具有良好的净化作用。随着国家对环保问题重视的加强，对于各方面的环保要求逐渐提升，这也给电除尘器的效率提出了更高的要求。电除尘器的工作原理是使含尘气体中的粉尘颗粒荷电，在电场力的作用下驱使带电尘粒沉降在收尘极板的表面，从而使气体得到净化。许多电除尘器都采用带尖刺的阴极线，这种阴极线起始电晕电压低、放电强烈、电风大、除尘效率高。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。
一、电除尘器的工作原理
电除尘器通过配备的高压整流器释放的直流电压建立了一个电场，位于放电极和收集极之间，这样当某个电压下这个区域的气体出现电晕放电时，放电极附近就会有大量的载流子汇集，这样电场会发挥一定的作用，收集级会吸引带负电的载流子向其移动，但带电载流子本身具备一定的附着性，这样在此区域内的灰尘微粒也自然带有了负电，也会移动至收集极，这样大量的灰尘就沉积在了收集板上，此时振打装置会产生振打力将它们清除。另外带有正电的灰尘附着在放电极上，具有了一定的绝缘作用，此时放电极也会为了保证放电效果开启振打，清除灰尘。所有清除下的灰尘会由刮灰机和输送链送至灰尘仓。从这个运行原理可以看出，只有除尘器中的除尘电压、电流够大，产生的电流才够多。为此，除尘电压被控制在击穿电压( break一through) 区域。当达到击穿电压时，高密度的载流子形成等离子通道 ，从而产生飞弧。除尘控制系统确保在飞弧产生时不会形成持续性的电弧，从而实现最小运行成本与最佳收尘效率的协调。
二、电除尘器极线腐蚀失效分析
（一）基本概况
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）。服役2a（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、二氧化碳、氧气、氧化铁粉尘等，温度为150℃以上。
（二）理化检验
1.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的 宽度为1.2～1.3mm，齿高为0.6～0.8mm，最厚处的厚度约为2.8mm，最薄处的厚度约为0.65mm。
2.化学成分分析
电除尘器极线的化学成分分析结果如表1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1 极线的化学成分分析结果（质量分数）
3.腐蚀产物分析
将电除尘器极线的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。对级线上的腐蚀产物进行能谱分析。结果表明，氧化腐蚀层中存在氧、氯等氧化腐蚀性元素。元素的面扫描分析结果可见：裂纹中富集氧元素；紧靠基体表面主要含铬、铁的氧化物，相对较均匀；外面一层富集氯、钾元素；最表面存在分布不连续的含铬、铁氧化物。
4.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。电除尘器极线中的非金属夹杂物含量为：AO、BO、CO、D2；显微组织为奥氏体，奥氏体晶粒粗大（大于1级）；极线表面存在沿奥氏体晶界向内扩展的裂纹。
（三）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，含铬不锈钢的氧化是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，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氯元素，而氯离子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。氯离子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会因为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氯气将重新返回到基体表面继续参与反应，直到氯盐被全部消耗。在此过程中，氯气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。
（四）结论
（1）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，加大氧化腐蚀速率，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。（2）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。
（五）建议与措施
（1）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。（2）铬钢中的铬含量在４％～６％（质量分数，下同）时，其在空气中的耐热温度最高为650 ℃；而要承受1050-1100 ℃ 的 高 温，铬 含 量 则 需 要 达 到２７％。因此需要根据电除尘器的实际工况温度，选择合适的极线材料。（3）Ｆｅ－Ｃｒ合金经预氧化处理后，其表面会生成一层致密的 Ｃｒ２Ｏ３ 氧化膜，能明显改善其抗高温氧化性能，因此可考虑对电除尘器极线采取预氧化处理，延缓其氧化腐蚀进程。
参考文献:
[1]卢秀艳.电袋复合除尘器电区与电除尘器差异分析[A]. 中国建材集团水泥科技培训中心.2017水泥工业污染防治最佳使用技术研讨会会议文集[C].中国建材集团水泥科技培训中心:,2017:5
[2]刘洋,尹庭坚.石灰窑电除尘器常见故障诊断及排除[J].纯碱工业,2017(03)
[3]谢承友,刘安清.谈5#炉电除尘器的提效升级改造方案的选择[J].中国井矿盐,2017,48(01)
[4]袁林.燃煤电厂电除尘器优化运行调整及效果分析[J].中国高新技术企业,2016(34)
论文作者:张君洁
论文发表刊物:《防护工程》2018年第7期
论文发表时间:2018/8/9
标签：电除尘器论文; 奥氏体论文; 产物论文; 表面论文; 晶粒论文; 基体论文; 载流子论文; 《防护工程》2018年第7期论文;