探讨防止和减缓氧化皮生成和剥落的方法

超临界锅炉氧化皮生成与脱落的防控摘要：在当前进行超临界锅炉运行操作时锅炉钢结构易发生氧化作用生成铁氧化物在锅炉钢结构外边形成氧化皮，这些氧化皮积累后慧聪金属本体上剥脱，一旦流入受热面管道就可能堵塞管道引起爆管等等问题，本文就超临界锅炉氧化皮产生与脱落的原因进行了探讨，并提出了锅炉氧化皮生成与脱落的防控措施。

关键词：超临界；锅炉；氧化皮；生成与脱落；防控引言超临界锅炉是指运行中锅炉内工质的压力超过临界值的锅炉，通常锅炉所用钢材在高温状态下较于发生氧化，氧化作用所形成的氧化皮对锅炉运行状态会产生影响，我们针对超临界锅炉进行氧化皮生成与脱落机制的了解后发现，锅炉结构温度差与启停操作不规范会造成锅炉氧化皮生成与脱落速度增快。

1锅炉氧化皮形成原因根据奥氏体不锈钢在超临界以上参数锅炉中的使用特性，其抗氧化性较弱，温度越高，高温氧化的速度就会越快，氧化高峰期到来得越早，在实际运行中越容易造成受热面氧化皮的大面积脱落堵塞爆管的事故。

有的厂由于受热面运行超温，以及锅炉启停时温度升降过大，锅炉保养不好，不足10000小时就会发生氧化物大面积快速脱落并堵塞爆管的事故（国内机组高峰期最早的在2700小时左右）。

超临界锅炉高温受热面采用马氏体钢、铁素体钢和奥氏体钢材料后，管道内壁在高温高压水蒸汽作用下生成氧化皮是不可避免的。

氧化皮的主要成分是大量Fe3O4和少量Fe2O3。

而铁氧化物Fe3O4与奥氏体不锈钢母材晶格形式、热膨胀系数之间有较大差异。

运行中，管内壁产生氧化皮生长到一定厚度时，在机组启停过程中，在管道温度变化较大时，由于氧化皮与受热面热膨胀系数相差较大，氧化皮就很容易从金属本体剥落。

当剥落物堆积到管排下部弯头部位时，将导致受热面管路堵塞而引发超温爆管；当剥落物随主蒸汽进入主汽阀会造成主汽阀卡涩；当剥落物进入汽轮机通流部分将发生固体颗粒冲蚀。

防止氧化皮脱落对亚/超(超)临界机组安全、稳定、经济运行具有十分重要的意义。

防止氧化皮生成和脱落的运行调整措施一、氧化皮形成及脱落原因锅炉运行中，受热面钢材内表面氧化皮的生成是金属在高温水汽中发生氧化的，在570℃以下，生成的氧化膜有Fe2O3和Fe3O4组成，Fe2O3和Fe3O4都比较致密，尤其是Fe3O4。

因而可以保护钢材的进一步氧化。

当超过570℃时，氧化膜有Fe2O3、Fe3O4、FeO共三层组成，FeO在最内层，因FeO致密性差，破坏了整个氧化膜的稳定性。

氧化膜剥落必须同时具备两个条件：一是厚度值达到临界值，该临界值随管材、温降幅度和速度的不同而不同，二是母材基体与氧化皮或氧化膜之间的应力达到临界值，该临界值与管材、氧化膜的特性、温降幅度和速度有关。

养护皮剥落的容许应力随氧化皮厚度增加而减小。

二、氧化皮剥落的危害1.氧化皮堵塞管道，通流面积变小，蒸汽流量减少，受热面关闭冷却能力差，管壁超温，最终导致超温爆管，机组故障停运。

2.锅炉受热面剥落的氧化皮固体颗粒流通到汽机侧，会严重损伤汽轮机通流部分的喷嘴、叶片主汽门、调节门等，导致汽轮机通流部分效率降低，甚至严重损伤叶片。

3.机炉设备检修维护周期缩短，维护检修费用上升。

三、控制氧化皮生成和剥落的措施1.机组启动、运行、停运过程中，严格控制汽温变化速率不超过1.5℃/min，启动过程中，分离器温度100℃以后，控制汽温升温速率不大于2℃/min。

2.机组启动、运行、停运过程中，全程监控各受热面壁温及其变化速率，监控各受热面相邻关闭壁温差不超过20℃，，并及时汇报部门专工。

3.机组启动过程中，采用等离子点火方式时，严格控制煤量变化，煤量变化必须根据升温速率进行。

进行一次风量调整时，应缓慢进行，防止一次风量的大幅度变化引起锅炉实际燃料量的大幅变化，引发锅炉受热面超温。

4.锅炉点火初期，在最小煤量下运行时，为控制锅炉升温速度，可以调节上层二次风和燃尽风层风门的开度，从而调节火焰中心的变化，控制锅炉升温升压速率。

5.锅炉启动过程中，特别注意启动第二台磨煤机时，需保持锅炉总煤量的平稳变化。

超临界机组电站锅炉氧化皮脱落的分析与防治超临界机组电站锅炉是现代化的汽轮机发电装置，其关键部件之一即是锅炉。

锅炉的主要功能是将燃料的化学能转化为蒸汽能，并将蒸汽压力转化为机械能或电能。

在锅炉的运行过程中，由于锅炉进口水的含氧量、水质、水温等因素的影响，会产生氧化皮，影响锅炉的正常运行。

本文对氧化皮的形成原因、脱落的危害以及相应的防治措施进行分析。

一、氧化皮的形成原因在超临界机组电站锅炉运行中，锅炉的内壁与水接触，水中的氧气会与金属反应，产生一层氧化膜即氧化皮。

氧化皮生长速度受水中氧气浓度、水温、金属材料、水质等因素影响。

尤其是在高温高压条件下，氧化皮更容易产生和生长。

此外，由于水中掺杂有各种离子，如钙、镁、铁、铜等金属及其离子、硫酸盐、碳酸盐等化合物，在高温高压条件下，它们会沉积在锅炉内壁上，形成污垢和沉淀物，这也会引起氧化皮的生长。

二、氧化皮的危害1. 减小了热传递效率氧化皮的存在减小了锅炉的热传递效率。

经过氧化皮的内壁，热量需要穿过氧化层才能传递到水中，传热效率受到限制。

2. 降低了金属材料的强度氧化皮的形成不仅仅是一层膜，它还会继续生长，加速金属材料的老化、腐蚀和疲劳。

氧化皮层会加速金属材料的脆化、裂纹产生，降低材料强度，从而破坏锅炉的安全性能。

3. 影响水质氧化皮的流失和脱落会使得锅炉进口水中含氧量、金属杂质离子等因素发生变化，从而影响锅炉的水质的稳定性。

水质的不稳定对锅炉正常运行产生了负面影响，增加了锅炉的故障率和维护成本。

三、氧化皮的防治措施为了防止氧化皮的产生，需要对锅炉水质进行严格管理，排除水中氧气、二氧化碳等成分，同时要控制锅炉温度和压力，以减缓氧化皮的生成速度。

对于已经形成的氧化皮，需要定期进行清除和维护。

一般直接清除氧化皮是不可行的，需要了解氧化皮的性质和生长情况，采取适当的去氧化皮措施。

1. 喷水清洗法在锅炉运行时，通过器具喷洒水，实现对氧化皮的清洗。

但是，由于清洗时锅炉需要停机，影响发电量；此外，喷洒水会使得钢材的运动钝化层被冲掉，从而加速钢材的腐蚀速度。

－
4H++4H++8e → 4H2
－
-------------------------------------------3Fe+4H2O → Fe3O4+ 4H2 对于锅炉而言，在 450℃～700℃的温度范围内，蒸汽通路中的高 温水蒸气是强氧化剂，管道内会出现水分子中的氧与金属元素的氧化 反应，称之为蒸汽氧化，这是氧化皮产生的电化学机理。就是管道内 壁在没有溶解氧的环境中，仅在水蒸汽的作用下，也可以发生氧化反 应，形成氧化皮。 决定高温受热面 (包括过热器、再热器和主汽调门等)内壁氧化皮 生成厚度的因素主要有 8 个：①温度的高低；②时间的长短；③基体 含铬量的高低；④铁素体与奥氏体的差异；⑤合金钢晶粒粗细；⑥是 否经过冷作硬化；⑦蒸汽 PH 值；⑧蒸汽阴离子含量。温度的高低和时 间长短的影响可以用拉森 — 米勒参数 (Larson-Miller Parameter ， LMP) 表达，温度是最重要的影响因素。在抗蒸汽氧化性能方面，一般的规 律是：高铬钢优于低铬钢；奥氏体钢优于铁素体钢；细晶粒钢优于粗 晶粒钢；冷作硬化(如喷丸)钢优于非冷作硬化钢；蒸汽高 PH 值与低阴 离子含量有助于抑制氧化皮的生成。 影响过热器(SH)、再热器(RH)以及主汽调门等氧化皮剥落的主要 因素也有 6 个： ①氧化皮厚度， 氧化皮临界厚度(critical scale thickness ) 是指当氧化皮厚度超过某个数值时，剥落的风险就非常大；在安全厚 度和临界厚度之间，氧化皮剥落的可能性也是存在的，剥落与否取决 于温度变化的速率和氧化皮内部的空穴缺陷等因素。一般认为，奥氏 体钢氧化皮的临界厚度为 150μm。但是此种说法其实是有前提条件的。 因为氧化皮的临界厚度并不仅仅与金属母材有关，还取决于氧化皮所 承受的总弹性应变以及氧化皮的结构和组分等因素；②合金热膨胀系 数；③蒸汽湿度；④锅炉启、停方式和频率；⑤蒸汽温度或金属壁温；

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氧化皮的防治措施
• 增加温度测点，加强温度检测，要求高温过热器 出口蒸汽温度不超过571，屏式过热器出口温度不 超过535，高温再热器出口蒸汽温度不超过569。
• 加强受热面的热偏差监测和调整，防止受热面局 部长期超温运行。
• 尽可能减少启停次数、频率，减缓升温和降温速 率。从机组启动、运行、停机、事故停机、冷态、 热态启动阶段控制受热面温度变化率，停炉时， 应采用闷炉处理，不得强制冷却，以防氧化皮快 速脱落。
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材质的影响
• 不同的钢材氧化皮生长和剥落速度都不相 同。
• 合金含量越高，氧化皮的生长速度越低， 但其脱落的临界厚度也越小。合金含量越 低，氧化皮的生长速度越快，但其脱落的 临界厚度也越大。
• T22、T91＞TP347＞Super304＞HR3C
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结构的影响
• Π型炉的过热器和再热器受热面垂直布置， 脱落的氧化皮容易造成堵塞。
• 长期的氧化皮脱落，使管壁变薄，强度变差，直 至爆管。
• 过热器、再热器剥落下来的氧化皮是坚硬的固体 颗粒，严重损伤汽轮机通流部分高/中压级的喷嘴、 动叶及主汽阀、旁路阀等，导致汽轮机通流部分 效率降低，损伤严重时甚至更换叶片。
• 检修周期缩短，维护费用上升等。
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氧化皮产生机理
国内外大量的实验表明，过热蒸汽 在高温下能够分解出氧，进一步氧 化钢管。
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停机冷却速度的影响
• 锅炉正常停机或事故停机时，必须立即停 止送风机、引风机运行并关闭炉膛进出口 风烟系统挡板，进行闷炉。
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氧化皮检测工作原理
• 利用氧化皮和奥氏体不锈钢母材的磁性差 异来判断受热面管内氧化的堆积和生成情 况。精品课件现场照片精品课件

高温氧化皮的问题探讨和防治梁学斌,何　文,王树伟(天津国华盘山发电有限责任公司,天津蓟县301900)摘　要:随着锅炉运行时间的延长,在锅炉过热器和高温再热器管道内部会逐渐生成氧化皮,氧化皮剥落会堵塞管道引起局部过热,导致过热器、再热器爆管;同时剥落的氧化皮被带入汽轮机,引起固粒侵蚀导致损伤汽轮机叶片,污染水汽品质。

因此采取有效手段在运行中加强对锅炉受热面温度的控制,抑制氧化皮生成和剥落,以及在检修中消除氧化皮的影响,对机组安全运行至关重要。

关键词:氧化皮;温度;剥落中图分类号:T K223.3+2 文献标识码:B 文章编号:100329171(2007)增刊220128203Research and Con trol of H igh Tem pera ture Ox ida tion Sk i nL iang Xue2b in,H e W en,W ang Shu2w ei(T ianjin Guohua Panshan Pow er Generati on Co.L td.,J ixian301900,Ch ina)Abstract:W ith the extensi on of bo iler operati on ti m e,oxidati on sk in could be found bo th in the super heater of bo ilers and the p i peline of h igh-temperature re2heaters.If the oxidati on sk in flakes off,the p i pelines could be blocked,and part of the p i pelines w ould be over-heated,p i pelines of super heaters and re2heaters could be burst.M eanw h ile,if the oxidati on sk in gets into the steam turbine,the turbine blade m igh t be dam aged due to so lid ero si on,and the w ater vapo r can be po lluted.T hus,it is essential fo r the safe operati on of the units to take effective m easures to contro l the temperature of bo iler be-heated surface during operati on,to inh ibit the generating of oxidati on sk in,and to remove the effect caused by oxidati on sk in in reparati on.Key words:oxidati on sk in;temperature;flak ing off0　机组概况天津国华盘山发电有限责任公司(下称盘电)1、2号锅炉是俄罗斯波道尔斯克奥尔忠尼启泽机器制造厂制造的Пп216502252545∗3(П276)型直流超临界参数锅炉,与列宁格勒金属制造厂的K2500224024型汽轮机配套,炉体为单炉膛,炉膛横断面尺寸为23×13.8m。

350MW超临界机组防止氧化皮生成及脱落技术措施在高温高压下，过、再热器管壁内表面容易产生氧化皮，在锅炉启停和快速变工况过程中往往会导致氧化皮脱落，造成部分受热面管壁通流部分变小甚至堵塞，从而导致受热面冷却不足而局部超温，进而导致锅炉爆管、蠕胀事故的发生。

为防止锅炉氧化皮脱落导致锅炉爆管、蠕胀等异常事故的发生，保证锅炉安全稳定运行，特制定措施如下：一、机组启动过程控制措施1．水质要求：1)锅炉上水水质标准：Fe＜50μg/L，硬度≈0μmol/L，SiO2＜30μg/L，PH值9.2～9.6。

2)冷态冲洗结束时锅炉点火水质标准：贮水箱排水中铁量＜100μg/l，硬度≈0μmol/L，SiO2≤10μg/L，PH值9.2～9.6。

3)汽水分离器压力0.5MPa以上，分离器出口蒸汽温度190℃左右时，进行锅炉热态冲洗。

热态冲洗结束标准：贮水箱排水中含铁量＜50μg/l。

2．锅炉上水温度及速度要求：1)在具备条件时，应提前投入除氧器加热，尽可能保持较高给水温度。

2)冷态上水温度控制在20～70℃，且高于水冷壁外壁温20～40℃。

3)冬季上水时间不小于4小时，夏季不小于2小时，上水速度控制在30-55t/h。

3．升温升压要求：4．锅炉点火至过、再热器建立蒸汽流量前，严格控制炉膛出口烟温＜538℃。

5．高、低压旁路的控制：1)锅炉点火后，高压旁路控制不小于30%开度，低旁控制在不小于50%开度；主汽压力升至1MPa时，高压旁路随着主汽压力逐渐开至不小于60%，低旁开至80-100%。

2)汽机冲转前可通过尽可能开大高低旁开度（保证低旁减温器后温度≤60℃）对锅炉受热面系统进行大流量低压冲洗，以将沉积的氧化皮冲走。

6．减温水控制：1)当主、再热汽温大于360℃，投入过、再热器减温水控制汽温平缓。

投入减温水后，要注意喷水后汽温的变化，禁止减温水出现突增突减现象。

2)过热器减温水控制要以一级减温为主，二级减温为辅。

火电厂锅炉金属氧化皮剥落问题研究及防范措施摘要：随着国内电力建设发展的加快，国内火电厂新引进的机组由以往的小容量、低参数转向为大容量、高参数，但是随着机组参数提升而来的还有锅炉氧化皮剥落问题，严重影响着锅炉乃至火电厂的安全运行。

尤其是现下机组参数的提升导致金属氧化腐蚀程度更加严重，因此探究火电厂锅炉金属氧化皮剥落问题对于火电厂的运行和发展有着极其重要的意义。

本文结合相关工作经验，分析火电厂锅炉金属氧化皮剥落问题形成的原因，并探究相应的防范措施，为火电厂相关工作人员防范锅炉金属氧化皮剥落提供相应的理论依据，以便于相关工作人员实施工作，促进国内火电厂更好地发展。

关键词：火电厂锅炉；金属氧化皮；防范措施近些年来，国内电力发展十分迅猛，其中大容量机组具备燃煤效率高、排放污染物较少等优点，在国内火电厂已经普遍应用，现下更成为符合国内环保燃煤、提高能源利用率的重要设备。

但是，新型设备在容量方面有着一定的增加，相应的蒸汽参数也是有了很大的提高，在长期运行过程中，锅炉受热面氧化皮剥落问题相对较为严重。

火电厂锅炉金属氧化皮剥落会导致锅炉管的堵塞，还有可能导致超温和爆管现象，严重磨损蒸汽轮机的部件，并且还会影响蒸汽水的品质。

下文分析锅炉金属氧化皮剥落原理、特征，从多个方面探究防范锅炉金属氧化皮剥落问题的措施。

1 锅炉金属氧化皮形成机理及危害1.1锅炉金属氧化皮形成和剥落机理早在19世纪30年代，德国科学家就已经发现金属在高温水汽中会发生氧化反应，氧化反应中消耗的氧是水汽本身结合的氧，不是水汽中的溶解氧。

相应的化学反应方程式为：3Fe+4H2O→Fe3O4+4H2。

在火电厂实际生产中，投产初期蒸汽中含氢量相对较高，符合上述反应方程式。

前期锅炉蒸汽氢气含量较高，但是会很快降低，这是因为在运行过程中，锅炉金属表面已经形成了致密的氧化皮，在正常情况下这一反应需要较长的时间，但是在高温和水的环境下，反应会更加迅速。

在火电厂中，锅炉受热面氧化皮的形成就是由于金属在蒸汽中发生氧化还原反应，剥落是由于形成氧化皮之后进一步氧化速率会减慢，和其他部位金属材质存在一定的差异，在遇到一些不利运行条件时，会发生振动剥落情况。

预防氧化皮问题浅析摘要：本文通过对蒸汽管道氧化皮的形成和脱落机理及氧化皮对锅炉蒸汽管道、汽轮机叶片的侵害，就兄弟电厂的实际案例进行了初步的分析，并对如何有效地减轻或减缓氧化皮的生成，保护锅炉及汽轮机设备免受严重侵害总结归纳了预防措施，旨在为神华国华寿电一期机组投产发电后的长期运行提出有参考价值的建议。

关键词：氧化皮；形成；剥离；超温；侵害1.氧化皮问题概念氧化皮是钢铁在高温下发生氧化作用而形成的腐蚀产物，由氧化亚铁、四氧化三铁、三氧化二铁组成。

蒸汽管道投入运行后在450℃～570℃，水蒸汽与纯铁发生氧化反应，生成的氧化膜由Fe2O3和Fe3O4组成，两者都比较致密，可以保护或减缓钢材的进一步氧化。

因此，过热蒸汽管道内壁在运行后所形成的氧化膜可分为两种情况：(1)如果在锅炉投运之前，通过严格的酸洗和吹管两个环节，将金属管道内壁易脱落氧化层彻底清除干净，吹扫过程中或整机调试的初期，当锅炉运行在亚临界低参数工况下（此时温度不会超过570℃），使管道内壁形成致密的、不易脱落的氧化膜（由Fe2O3和Fe3O4组成，这种氧化膜和金属的基体结合很牢固，只有在有腐蚀介质和应力条件下才会被破坏）。

当日后机组运行于超临界工矿下，温度超过570℃时，这种氧化膜可以保护或减缓钢材的进一步氧化，同时自身也可以相对长期地保留。

采用加氧运行，可加速形成上述氧化膜；(2)如果在锅炉投运之前，酸洗和吹管两个环节未按要求严格把关，未将金属管道内壁易脱落氧化层彻底清除干净，则投运后很难形成致密的﹑不易脱落的氧化膜。

这种易脱落的氧化膜在机组投运后产生恶性循环：脱落→氧化→再脱落→再氧化，最终形成大量的氧化膜。

氧化层剥离有两个主要条件：一是多层氧化层达到一定厚度（不锈钢0.1MM、铬钼钢0.2—0.5MM）；二是温度变化频繁、幅度大、变化率高，由于热膨胀系数的差异，在氧化层达到一定厚度后，在温度发生变化尤其是剧烈或反复变化，氧化皮很容易从金属本体剥离。

探讨防止和减缓氧化皮生成和剥落的方法沈敏光(浙江省火电建设公司,杭州市,310016)[摘　要]　电厂锅炉在运行过程中由于氧化皮脱落沉积在管内,导致蒸汽流量减少,壁温大幅升高,使金属加速蠕变胀粗,最终爆管的现象常有发生。

通过分析氧化皮的形成、影响氧化皮形成的因素以及氧化皮剥落的规律来探讨防止和减缓氧化皮生成和剥落的方法。

[关键词]　探讨　氧化皮　形成　剥落　方法中图分类号:TK 284.1　文献标识码:B 文章编号:1000-7229(2003)09-0018-02Inquisition into Approach to Retard the Creation and Exfoliation ofOxide -layer inside Hot PipesShen Minguang(Zhejiang Thermal Power Construction Company ,Hangzhou ,310016)[Abstract]　In some power plants because oxidized layers inside the hot pipes is exfoliated from the wall and accumulated inside ,the steam flow would be decreased greatly.As a result ,the great temperature rise accelerates the metal creeping under high pressure and enlarges the size of pipe ,the pipe burst occurs finally.Focusing on the mechanism of creation and development and rules of oxide layers ,the approaches are discussed to retard and relax the exfoliation from the wall.[K eyw ords]　discussion ;oxidized layers ;creation ;exfoliation ,approaches 电厂锅炉在运行过程中,由于蒸汽侧氧化皮剥落沉积造成的危害主要有以下方面:(1)阻碍管内蒸汽流动,使壁温大幅升高,金属蠕变胀粗,导致炉管泄漏;(2)引起受热面管金属壁温上升,影响管材寿命;(3)剥落的氧化皮若带入汽机,会损伤叶片、喷嘴和调门。

超超临界锅炉氧化皮的产生和防治随着机组容量越来越大，蒸汽参数越来越高，金属在高温环境下不断产生氧化皮。

并伴随氧化皮剥落堆积，造成管壁超温并最终导致锅炉四管爆漏事故。

因此氧化皮的产生和剥落是影响机组安全稳定运行因素之一。

一、氧化皮生成的原因由于高温高压蒸汽具有氧化性，从400℃以上开始具有较强氧化性，500℃-700℃具有最强氧化性，600℃以上氧化速度加快。

500℃以上，奥氏体钢就与水蒸汽发生反应生产氧化层，570℃以上，氧化层中增加了FeO相，材料氧化速度加快。

在600℃-620℃之间，金属氧化速度存在突变点，氧化层迅速增厚，氧化层达到一定厚度，运行条件变化时，容易导致氧化层脱落，成为氧化皮。

氧化皮是高汽温参数带来的副产物。

氧化皮基本是双层结构，内外层厚度相当，外层主要是疏松结构的Fe3O4，内层为致密结构的(FeCr)3O4,其中Cr含量随金属不同而不同。

奥氏体钢只脱落外层氧化皮，内层不易脱落。

铁素体钢内外两层都易脱落，管壁内部运行一段时间容易形成新的氧化皮，造成反复的形成和反复的脱落。

在机组实际运行过程中，锅炉高温过热器、高温再热器长期处于高温状态下，管壁出现短时超温是比较常见现象。

在长时超温和短时超温情况下，管材抗氧化能力大大降低。

加快氧化皮的生产和发展。

二、氧化皮的危害氧化皮的产生和剥落对机组运行的危害：（1）氧化皮剥落阻碍管内蒸汽流动，使壁温大幅升高，金属蠕变胀粗，造成锅炉受热面管壁超温爆管。

（2）氧化皮的绝热作用引起受热面管金属壁温上升，影响管材寿命。

（3）氧化皮对汽轮机产生固体颗粒侵蚀，造成调门、喷嘴和叶片侵蚀损坏。

（4）氧化皮产生容易造成主汽门卡涩，机组停运造成主汽门关闭不严，威胁机组安全运行。

（5）氧化皮剥落容易堵塞疏水管，威胁机组安全运行。

（6）氧化皮剥落造成汽水污染，严重影响汽水品质。

三、氧化皮剥离的原因、条件及机理（1）原因：由于氧化皮的膨胀系数与碳钢和低合金钢接近，但是奥氏体钢的膨胀系数要比氧化皮大很多,大幅度的温度变化将导致金属内应力增大而使氧化皮剥离。

火电厂锅炉金属氧化皮剥落问题研究及防范措施摘要火电厂锅炉高温受热面金属氧化皮与金属材质相关，且氧化皮具有双层或者多层结构，对锅炉金属氧化皮进行了详细的分析和跟踪。

本文从金属氧化皮生成的机理出發，重点分析了氧化皮剥落的因素，针对其产生的因素，提出了相应的减缓或减轻氧化皮生成的防范措施。

关键词金属氧化皮；火电发电；锅炉；防范措施前言随着我国电力建设的迅猛发展，由于大容量的超临界机组燃煤效率高、污染排放物少等优点，其应用的数量持续增长，其是目前适应我国洁净煤燃烧技术和提高能源利用率的发展方向。

由于发电机组的容量增大和蒸汽参数的不断提高，新型的耐热钢由于其强度和良好的抗蒸汽氧化性能，被广泛应用于过热器和再热器的高温受热面[1]。

由于锅炉长时间使用，其受热面管氧化皮剥落问题较为严重，金属氧化皮的剥落不仅会堵塞锅炉管，从而引起严重的超温或爆管事故，甚至还会对蒸汽轮机汽室叶片、叶轮、阀门等部件造成严重磨损，且影响蒸汽水的品质。

如何防范火电发电厂锅炉设备金属氧化皮是对锅炉安全问题重要举措之一，也是目前探索火电厂安全生产重要的研究课题内容之一。

本文结合多家电站锅炉金属氧化皮问题作为研究对象，从锅炉设备金属氧化皮形成机理、设备改造、运行优化等方面进行提炼分析，旨在可对火电厂锅炉设备安全运行具有一些借鉴意义。

1 氧化皮产生、剥落及其危害分析1.1 氧化皮生成机理研究发现[2]：水蒸气可以在高温下分解成氢和氧，金属在高温水蒸气中发生氧化，尤其水蒸气在570℃以上对钢材有较强的氧化性，600～620℃氧化速度加快，不锈钢氧化层会迅速增厚。

对锅炉铁素体钢（T23/T91）管样的金相分析结果为：蒸汽侧氧化皮微观结构形貌为双层结构，外层为Fe3O4和少量Fe2O3，内层为Fe3O4或Cr3O4。

1.2 影响氧化皮生成的主要因素锅炉运行中金属管壁温度和钢材的抗氧化性能：（1）同一种钢材在不同温度下抗氧化性能。

管壁温度越高，氧化速度越快。

浅谈火电厂锅炉金属氧化皮剥落问题及防范措施摘要：深入分析,当火电厂的锅炉设备经过长时间的运行后,锅炉的进水内壁就会就很容易出现不同程度的氧化皮,而后剥落并沉淀在锅炉管内,这种问题的出现就对锅炉设备的正常稳定运行造成了很大的阻碍。

对于这种情况,本文从锅炉金属氧化皮形成及剥落的机理入手,对火电厂氧化皮剥落问题进行了研究,在此基础上提出了一些相对有效的防范措施,尽可能地降低金属氧化皮的形成和剥落。

关键词：火电厂；锅炉；金属氧化皮剥落问题；防范措施1锅炉氧化皮脱落原因及造成的影响火电厂锅炉在运行期间蒸汽温度可高达六百度左右，刚好符合蒸汽氧化的范围。

这时水蒸气就会自然分解，然后同锅炉的金属离子发生化学反应，也就造成金属氧化皮。

随着高温时间的延长，金属管壁就会一直处于氧化状态，最终产生大面积的氧化皮。

一旦氧化皮的厚度达到一定数值后便会自然而然进行脱落。

以下是造成氧化皮脱落的相关原因。

炉管材质的影响。

火电厂所使用的锅炉合金成分丰富多样，各种成分的抗氧性及温度上面存在明显差异。

如在设计锅炉过程中未能考虑这些条件，将导致炉管温度在很长时间超过抗氧化温度，导致其锅炉氧化速度加快，氧化皮的厚度将会超出一定标准从而剥落；管壁温度的影响。

对于氧化皮发生剥落的锅炉或者是出现安全事故的，通常情况下可以翻阅运行记录来确定是否由于管壁温度过高造成。

如果锅炉在运行过程中，其金属表面温度超出可接受的温度，就会迅速进行氧化，从而导致氧化皮厚度不断增加，等到了某一个厚度值之后，将会发生氧化皮脱落。

机组启停过程中产生的热应力。

火电厂运行过程中在启动机组时，一般情况下会承受较大的热负荷。

如果在此过程中水循环标准达不到相关规定将会导致炉管保持高温干烧，从而导致迅速发生氧化反应。

一旦发生这种现象，通常运行人员会选择往炉管中喷入温水的方式进行降温。

尽管这种做法能降低炉管温度，但却会造成热应力，从而致使氧化皮剥落。

目前常见的氧化皮脱落现象都是由于这种问题导致的。

防⽌锅炉受热⾯氧化⽪⽣成及脱落的运⾏调整措施防⽌锅炉受热⾯氧化⽪⽣成及脱落的运⾏调整措施批准：审核：编写：xxx年xx⽉xx⽇针对我⼚#1炉末级过热器连续两次爆管，xxxx年xx⽉xx⽇，我⼚邀请xxx电科院、xxx电科院及xxx锅炉⼚召开专题会；7⽉10⽇，xxx邀请xxx集团⾦属专家、xx电科院⾦属专家，并组织xxx研究院及我⼚相关⼈员召开视频专题会。

在两次专题会上各专家⼀致认为：我⼚锅炉末级过热器材质抗氧化性能低，机组运⾏中，受热⾯局部过热，导致我⼚#1炉末级过热器因氧化⽪脱落引起过热爆管。

为减缓#1、2炉末级过热器氧化⽪⽣成及脱落速率，参考xxx电⼒《超/超临界锅炉⾼温受热⾯氧化⽪防治技术措施》，特制定本技术措施。

1、氧化⽪形成及脱落原因运⾏中，受热⾯钢材内表⾯氧化⽪的⽣成是⾦属在⾼温⽔汽中发⽣氧化的结果。

在570 ℃以下，⽣成的氧化膜是由Fe2O3和Fe3O4 组成，Fe2O3 和Fe3O4 都⽐较致密(尤其Fe3O4 ) ，因⽽可以保护钢材以免其进⼀步氧化（图1）。

当超过570 ℃时，氧化膜由Fe2O3 、Fe3O4 、FeO共3层组成( FeO 在最内层) ，主要是由FeO 组成，因FeO致密性差，破坏了整个氧化膜的稳定性。

氧化膜剥落的两个必须同时具备的基础条件如下：1、厚度值是否达到临界值（随管材、温降幅度和速度等的不同⽽不同）；2、母材基体与氧化膜或氧化膜之间的应⼒（恒温⽣长应⼒或温降引起的热应⼒）是否达到临界值（与管材、氧化膜的特性、温降幅度和速度等有关）。

这两个条件相互之间存在⼀定的影响，氧化层剥落的容许应⼒随氧化层厚度的增加⽽减⼩。

2、氧化⽪剥落的危害2.1.氧化⽪堵塞管道，由于通流⾯积变⼩，蒸汽流量变⼩引起相应的受热⾯管璧⾦属超温，最终导致机组强迫停机。

2.2.锅炉过热器﹑再热器﹑主蒸汽管道及再热蒸汽管道内剥落下来的氧化⽪，是坚硬的固体颗粒，严重损伤汽轮机通流部分⾼/中压级的喷嘴﹑动叶⽚及主汽阀﹑旁路阀等，导致汽轮机通流部分效率降低，损伤严重时甚⾄必须更换叶⽚。

锅炉受热面氧化皮形成剥离机理分析及防范措施近期机组检修发现，后屏过热器氧化皮有脱落严重，给机组运行和设备本身带来了极大的风险，由于锅炉受热面表面氧化层的形成与剥离，许多大机组曾发生过过热器和再热器管的堵塞爆管，主汽门卡涩和汽轮机部件的固体颗粒侵蚀问题，造成了机组可用率的降低和经济损失。

下面就从氧化皮的形成、氧化皮脱落的原因以及氧化皮的控制措施予以介绍。

二、锅炉简介本锅炉是与600MW四缸四排汽、单轴、凝汽式、中间再热汽轮机配套的亚临界一次中间再热控制循环汽包炉。

锅炉采用单炉膛∏型露天布置，全钢架悬吊结构，固态排渣。

炉膛上部布置了分隔屏过热器，后屏过热器及屏式再热器，前墙与两侧墙前部均设有墙式辐射再热器。

水平烟道深度为8548 mm，整个水平烟道由水冷壁管延伸部分和后烟井过热器管延伸部分包覆。

内部布置有末级再热器和末级过热器。

后烟井深度12768 mm，布置了低温过热器和省煤器。

三、氧化皮形成的原因从热力学角度讲，锅炉管内壁产生蒸汽氧化现象是必然的，因为Fe与水反应生成Fe（OH）3，饱和后，在一定范围转化为Fe3O4Fe+H2O---- Fe3O4+H2此反应在铁表面进行，在表面形成Fe3O4氧化膜，并随同有氢析出，氧化膜的生成遵循塔曼法则：d2=Kt（d为氧化皮的厚度，K为与温度有关的塔曼系数，t为时间），氧化膜的生长与温度和时间有关。

蒸汽侧氧化皮尽管是在运行中产生并不断增厚，但在正常运行中并不大量剥落，其剥落原因主要归咎于机组启停或温度大幅度波动，所产生的温差热应力。

因此机组启停工艺控制非常关键，经验说明，氧化皮剥落特别容易发生在机组停运后再启动时发生。

长期高温运行过程中，奥氏体不锈钢过热器和再热器管子内壁在高温蒸汽作用下会不断氧化从而生成连续的氧化皮，这种氧化皮通常附着在管壁上，在运行中不断增厚并不剥落，由于氧化皮的膨胀系数和奥氏体钢相比差别很大，温度变化时，二者热胀冷缩变形很不协调，就会在其间产生很大的热应力，当氧化皮厚度很薄时其变形协调能力相对较好，粘贴在金属表面的柔弱氧化膜能够随着基体金属的热胀冷缩而协调变形，即使局部产生显微裂纹也不会脱落，但随着金属表面氧化皮厚度的增加，硬而脆的氧化皮变形协调能力不断变差，从而导致其间的温差热应力逐渐变大。

机组长周期运行中防止氧化皮生成和脱落的对策分析摘要：本文以华能渑池热电厂#1机组长周期运行中如何降低锅炉氧化皮生成速度和防止氧化皮脱落为研究对象，通过分析华能渑池热电厂#1机组长周期运行期间通过给水加氧量控制以及蒸汽温度和金属温度控制等手段，有效的控制了生成和氧化皮脱落，对电厂机组的安全稳定运行具有一定的指导意义。

关键词：长周期运行；氧化皮生成；氧化皮脱落；给水加氧量；稳定运行1概述华能渑池热电厂屏式过热器、末级过热器均采用T91和TP347HFG材料，而末级再热器仅在入口段的低温段部分采用12Cr1MoV材料，其它也都采用T91和TP347HFG材料奥氏体不锈钢，机组长周期运行后炉管内壁高温氧化皮加厚是不可避免的，如管壁超温，则氧化皮的生成呈现加速趋势，为防止氧化皮大量生成和脱落堆积造成锅炉爆管，提高机组的安全经济性，在机组运行期间进行多方面调整，有效控制了机组氧化皮生成和脱落，确保机组能够长周期安全稳定运行。

2严格控制锅炉运行中加氧参数机组在启动、停机及在停炉保护过程中，由于工况变化较频繁，水中加氧浓度难以控制，水质相对不稳定，很难达到CWT要求的纯水要求，加氧工艺控制不好反而会造成受热面的点蚀。

因此在启动和停炉保护过程中应采用传统的AVT处理方式。

当机组运行负荷趋于稳定，系统水质达到高纯水质要求后，可逐渐转入CWT运行工况，初期加氧可适当增加，但给水氧浓度最多不要超过300μg/l。

同时在过热器疏水取样监测氧含量的增长情况。

控制给水加氧浓度，使过热器氧含量不超过10μg/l。

随着运行时间的加长，两处氧含量会趋于平衡。

一般在运行10天左右的情况下，给水氧含量在30～50μg/l时，蒸汽的氧含量也会平衡在0～5μg/l左右。

正常运行过程中，一旦转为CWT运行方式，就要严格保证水质要求，并要不断监测过热器疏水的氧含量，以便对给水加氧量进行及时修正：3严格控制锅炉正常运行中受热面蒸汽和金属温度，严禁锅炉超温运行受热面蒸汽和金属温度按下列要求进行控制：高温过热器出口蒸汽温度不超576℃，高温再热器出口蒸汽温度不超过574℃，屏过出口璧温不超过585℃，末过出口管璧温不超过600℃；末再出口受热面金属温度不超过620℃；螺旋水冷壁璧温不超过430℃，垂直水冷壁璧温不超过450℃。

火电厂锅炉金属氧化皮剥落问题研究及防范措施李海兵摘要：随着我国国民经济的快速发展和人们生活水平的不断提高，对发电量的需求日益剧增，推动了电力建设行业和发电设备制造业的迅猛发展。

在电力行业中火力发电又占相当大的比例。

电站锅炉是火力发电的重要组成部件。

本文通过分析火电厂锅炉金属氧化皮剥落问题的原因，以针对性的提出相关建议以供解决和防范。

关键词：金属氧化皮；火电发电；锅炉；防范措施一、氧化皮的形成与脱落机制1、氧化皮的形成机制随着目前机组超临界发电技术的发展，特别是锅炉内部温度参数的显著提高，因为氧化皮脱落造成的机组爆管事故越来越多。

那么氧化皮的形成到底有哪些步骤呢？我们可以进行一个有趣地描述，当超临界机组蒸汽参数高，主蒸汽温度均在570℃，如果在此温度之下，水蒸汽自身的氧化性较强，锅炉内壁上产生蒸汽氧化是一种必然的现象。

然后水与铁产生化学反应生成氢氧化亚铁，然后氢氧化亚铁进行饱和后在一定温度下形成氢氧化铁，并分解出部分氢气。

这种氧化膜的成长遵循着塔曼法则，意思既是指氧化膜的生长与整个锅炉内的温度和氧化膜所生长时间有关。

一般来说，金属温度对整个氧化速度的影响效应不大，并且锅炉内的蒸汽压力的影响相对较小，整体温度对于不同金属种类的影响方向和影响程度也是不尽相同的。

2、氧化皮的脱落机制如果机组内的过热器与再热器长期处于一种高温运行环境之下，其中过热器与再热器管的子内壁就会被高温蒸汽这一现象不断地氧化，从而形成了连续的氧化皮，这些氧化皮附在两种器件的管壁上。

氧化皮的脱落也存在一定的条件，第一：氧化皮需要达到一定的厚度，一般情况下不锈钢应当达到0.1毫米左右。

第二：整体高温蒸汽管道的内部温度变化幅度与其温度变化的频繁性存在较大的不稳定性。

因此，由于在温度变化的同时容易引起氧化皮破裂并容易从金属表面脱落，故管内的氧化皮大面积脱落机制一般形成在整个机组启动与停止过后，或者温度在发生变化的时候。

二、影响锅炉氧化皮脱落的因素火电厂超（超超）临界直流锅炉运行过程中，蒸汽温度最高可达550℃～600℃，而蒸汽强氧化范围为450℃～700℃，恰好处于锅炉运行温度范围内，水蒸气这一温度范围内分解成为氢氧原子和氧原子，易与炉管内壁金属离子发生反应所生成产物即为氧化皮（以Fe2O3、Fe3O4、FeO为主要成分），随着高温高压氛围的持续，金属管壁会持续被氧化，最终形成大量的氧化皮。