高温氧化皮的生成原因及防范措施

高温氧化皮的生成及防范高温氧化皮的生成及危害高温氧化皮的停炉检测及清理技术高温氧化皮的受控剥落探索彻底解决氧化皮困扰的方向高温氧化皮的生成及危害高温氧化皮的形态高温氧化皮的危害高温氧化皮的生成机理高温氧化皮的形态管子内壁附着氧化皮及其剥落形貌高温氧化皮的形态不锈钢管内壁氧化皮剥落物高温氧化皮的形态已经发生开裂和起层但并未断裂剥落的氧化皮形貌高温氧化皮的危害堵塞受热面管造成爆管高温氧化皮的危害造成汽轮机叶片颗粒磨损和受热面管的减薄失效高温氧化皮的危害造成凝泵率网堵塞和水质恶化高温氧化皮的生成及剥落机理高温氧化皮的微观结构Innerlayer,(Fe,Cr)3O4middlelayer,Fe3O4outerlayer,Fe2O3middlelayer,Fe3O4outerlayer,Fe2O3高温氧化皮的生成及剥落机理高温氧化皮是奥氏体不锈钢管内壁和高温水蒸汽氧化的产物，其一般有三层物质构成,即最内层(靠近基材面)的(Fe,Cr)2O3、中间层的Fe3O4和最外层的Fe2O3。氧化皮随运行时间的增长逐渐增厚。奥氏体不锈钢氧化皮随运行管壁温度的升高厚度增长加快，金属温度和氧化速度间呈指数关系，受热面金属温度运行偏高是导致18-8型奥氏体不锈钢管内壁氧化皮生长过快的最根本原因。氧化皮和基材以及氧化皮的不同构成物质的热膨胀系数不同，在锅炉运行或启、停机时受热面管的温度变化造成氧化皮之间以及基材因受热应力而剥落。当氧化皮大量剥落后原氧化皮内层(Fe,Cr)2O3在一定时间范围内具有阻碍氧化皮形成的作用，同时，氧化皮需要生长达到一定的厚度才容易受热应力剥落，因此，氧化皮的大量剥落存在一定的周期性。高温运行工况下，实际运行中奥氏体不锈钢管氧化皮的生成和剥落是不可避免的，并且在锅炉运行中（包括运行、启停机）氧化皮在不断的生成和剥落。避免和减轻氧化皮大量剥落造成的危害，实现氧化皮的受控剥落是今后需要研究解决的现实问题。高温氧化皮的停炉检测及清理技术锅炉正常运行中，受热面管内的部分氧化皮生长到一定厚度，也会不断地剥落，但由于受热面管内蒸汽的冲击和携带，氧化皮被带出受热面管，会造成汽轮机通流部分的颗粒磨损和水质变差，一般不会造成受热面管的堵塞并对锅炉造成运行危害。锅炉停炉时如果受热面氧化皮生长达到一定的厚度，在停炉降温时降温速率过快会造成氧化皮大量剥落并堵塞受热面管，如果停炉后不对受热面管进行检查清理，再次启动后受热面管便会短期超温爆管。机组启动时，受热面也存在较大的温变幅度。一般情况下如停炉后受热面进行了比较彻底的清理，在锅炉启动时产生的氧化皮会被汽流带出受热面，如果原来受热面管内积存氧化皮较多，受热面通流量不足，再次剥落的氧化皮会造成受热面管的彻底堵塞，造成启动后受热面短期超温爆管。停炉后受热面的检测和清理是氧化皮危害防范的有效重要手段。高温氧化皮的停炉检测及清理技术目前常用的氧化皮检测技术磁感应探测检查用氧化皮和奥式体母材的磁性差异来判断受热面管内氧化皮的堆积和生成情况，该种检测方法方便快捷，但对检测人员的经验要求较高。

γ射线拍片检查

γ射线拍片检查直观，可靠性高，但费工费时。割管检查

现场一般通过上述两种检查对发现异常的管子进行割管检查和清理，为保险起见通常对氧化皮堵塞超过管子截面1/3的管子全部割管进行清理。

高温氧化皮的停炉检测及清理技术氧化皮在受热面管内的堆积部位高温氧化皮的停炉检测及清理技术高温氧化皮的清理技术割管清理割管清理是通过检测发现氧化皮超过危险程度割开受热面管进行清理。该方法最直观和可靠，但清理工作量大，对受热面管损害大。蒸汽吹管蒸汽吹管是在停炉后将锅炉冷却，待氧化皮脱落后再点火，利用蒸汽通过旁路对受热面氧化皮进行吹扫后再停炉进行检查。或直接在下次启机冲车前通过旁路进行氧化皮吹扫。上述方法能减少割管检查的数量，但由于不能保证所有受热面内的氧化皮均能吹扫干净。前一种方法还需要消耗大量的燃油并且延长检修工期。后一种方法可靠性不高。压缩空气吹扫在国外有应用，需要另外增加系统，初投资大。实际应用效果不详。高温氧化皮的受控剥落探索既然锅炉运行中高温受热面奥式体不锈钢材料水蒸气氧化以及氧化皮的剥落不可避免，如何减轻和消除氧化皮剥落造成的危害，实现氧化皮的受控剥落，即让已生成的一定厚度的氧化皮在不造成危害时尽量多的剥落，在有危害的工况下尽量少剥落。需要各科研单位和电厂长期不懈的深入研究并获取经验，主要是量化不同材质、不同运行温度、不同温变速率、不同的材质运行时间氧化皮剥落的规律。这是当前条件下减轻和消除氧化皮危害的最根本的出路。由于彻底攻克氧化皮受控剥落的难题在短期内难以实现，但我们还是能通过已了解的氧化皮生成和剥落的机理和相关因素，通过尽量避免受热面超温运行，尽量降低受热面区域的烟气温度和提高蒸汽的流速，在检修周期允许的情况下尽量减缓受热面冷却速率，在机组启动时尽量使升温速率平稳等手段来延长氧化皮大量脱落的周期和减轻氧化皮在危险工况脱落的可能。尽量为停炉氧化皮的检查和清理创造条件。包括防止受热面内积水、尽可能在停炉蒸汽温度可控时对受热面进行冷却等。高温氧化皮的受控剥落探索运行中防止受热面金属超温

锅炉厂提供的受热面金属报警温度高温过热器、屏式过热器、高温再热器（炉内部分管材SA-213TP347H）分别是相应压力按照管材强度计算的报警温度（最高达到648℃），在上述计算中没有考虑管材高温氧化的问题。实际SA-213TP347H管材的加速氧化温度金属壁温不应高于590℃。防止受热面金属超温的措施防止受热面蒸汽超温。在安全的情况下尽量降低一、二级减温水流量。（设置合理的分离器入口过热度）尽量降低炉膛出口的烟气温度。（加强炉膛吹灰、合理配置燃烬风量、控制合理的一次风量）控制合理的升降负荷速率，蒸汽吹灰，启、停磨煤机和处理磨煤机故障时注意超前控制汽温。高温氧化皮的受控剥落探索机组停机后按要求进行闷炉冷却

经过摸索和试验，我们总结的闷炉冷却经验基本能保证防止氧化皮在停炉时大量剥落同时使检修工期尽量短。非计划停炉冷却高温氧化皮的受控剥落探索计划停炉冷却高温氧化皮的受控剥落探索尽量为停炉受热面的氧化皮检查和清理创造良好的条件

停炉后受热面检查除需要将炉膛温度降低到人员工作舒适的温度外，还应防止受热面管内积水。因受热面管内积水后会影响氧化皮检测的准确性，同时受热面管积水后部分已脱落的氧化皮被水粘附在管壁上难以集中清除，在锅炉点火蒸汽流速不够时掉落容易将受热面管堵塞。有效的办法时进行热炉烘干，受热面抽真空置换后封闭锅炉，防止外部的水汽进入受热面内彻底解决氧化皮困扰的方向氧化皮的生成在奥式体钢材高温运行中难以避免，给电厂的运行带来极大的安全隐患，也给机组停机检修增加了极大的工作难度并使检修费用大幅度增加。要彻底解决高温氧化皮的困扰，最终还应在高温受热面的材料上找出路。目前同样的奥式体钢材通过晶粒细化处理的TP347HFG的抗蒸汽氧化性能要高于TP347H，同样的奥式体钢材通过喷丸表面硬化处理后抗蒸汽氧化性能也能得到提高，目前上述方案都需要增加设备的制造成本。锅炉设计时充分考虑氧化皮的问题，