超临界锅炉末级过热器高温氧化腐蚀爆管分析及措施

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控制氧化皮脱落可采取的运行措施
启动阶段，并网前减温水的投停对壁温影响很大，壁温变化速率可达30℃/min；带负荷 后，金属管壁温度变化率明显降低。
3、氧化皮生成、生长速度及脱落与温度及其变化幅度有很大关系。蒸汽温度
控制在540 ℃以内基本不发生氧化皮脱落。 由此可见，氧化皮是高参数（超临界以上）机组独有的副产物。
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影响氧化皮生成的主要因素
管壁温度和 材质抗氧化性
同一材质钢材在不同温度下，管壁温度越高，氧化速度越快。 不同钢材在相同温度下，钢材的抗氧化性能越好，氧化速度越慢。
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1.2 氧化皮剥落机理
1、高温水分子分解H质子作用机理
水蒸气在氧化金属的过程中释放的H质子，除了产生氢气外， 还可以导致氧化膜中出现缺陷，从而为氧化层下部的金属基地进一 步反应提供了条件，并导致金属、氧化膜界面处产生很高的氢压， 促进氧化膜的生长和脱落。 2、氧化层与母材膨胀系数差异作用机理
材质 SA-213T22 SA-213T91 TP304 TP347H Fe3O4 Fe2O3 不同材质的线膨胀系数（与20度，x10-6，℃-1） 100℃ 9.36~10.8 10.9 17.1 17.3 200℃ 10.25~12.35 11.3 17.4 17.5 300℃ 11~13.35 11.7 17.8 17.7 14.3 11.9 400℃ 11.38~13.6 12 18.3 18.2 500℃ 12.45~14.15 12.3 18.9 18.6 600℃ 12.8~14.6 12.6 19.1 18.9 16.5 12.9 700℃ 12.9~14.86 12.8 19.4 19.3
受热面金属与氧化皮之间的线膨胀系数相差越大，越易脱落。

660MW超临界汽轮发电机组锅炉末级过热器氧化皮的分析及对策摘要分析600MW超临界汽轮发电机组锅炉末级过热器因氧化皮剥落造成爆管的原因，并提出相应对策。

关键词材质；末级过热器；氧化皮剥锅炉四管泄漏是造成机组非计划停运的主要因素之一，而氧化皮脱落堵塞受热面管路造成爆管是其中的一个主要方面。

氧化皮形成和剥落主要发生在末级过热器，并具有普遍性、反复性和快速性等特点。

1 原因分析1.1 材质末级过热器热段管屏材料采用SA213-T91和SA213-TP347H两种材质，根据上锅厂提供的资料，T91材质的抗氧化温度为650℃，TP347H材质的抗氧化温度为704℃。

查阅2013年以来的末级过热器金属壁温记录，最高点610℃，未达到上述两种材料的抗氧化温度。

虽然实际情况存在T91和TP347H材质在较低的温度下发生氧化，以及查阅2013年以来超温情况不严重，但此次检查氧化皮较多，是否有材料本身材质有关，特别是#1管氧化皮较多，材质为TP347H不锈钢管。

1.2 汽温及壁温控制管壁温度越高，氧化速度越快。

查阅2013年以来的末级过热器金属壁温记录，最高点610℃，未超过上锅厂报警壁温619℃；查看热段迎流面第1根管壁温，最大值在600℃以上的有#29、32、35、38、41、44、47、50、53排，最高点610℃出现在44排，平均壁温高于580℃的有35、41、44、47、50、53排，平均壁温最高588.53℃出现在44排，上述管排均在末级过热器中间部位。

从氧化皮检查情况来看，氧化皮较多的现象也多出现在末级过热器中间部位（末级过热器共82排）。

从汽温及壁温控制情况来看，氧化皮较多的现象也多出现在末级过热器中间部位。

从汽温及壁温控制情况来看，我公司#1炉控制情况良好，未发生严重超（壁）温现象。

我公司目前末级过热器语音提示报警600℃，考核报警值619℃。

1.3 燃烧情况锅炉热偏差会影响氧化皮的生成速度。

对于上海锅炉厂采用四角切圆燃烧系统的锅炉，在炉膛内组织煤粉和空气形成强烈的切向旋转并螺旋向上的流场模式，对强化风粉混合燃烧十分有利，但是旋转的流场到炉膛出口时仍然存在，即所谓的残余旋转。

锅炉高温过热器爆管原因分析及措施摘要：合理地配置供热热源，优化选择工业锅炉容量和台数，同时优化运行调整模式，是解决锅炉低负荷运行问题的有效措施。

通过爆口宏观形貌分析、化学成分分析、显微组织观察、力学性能试验，认为T91钢高温过热器早期失效的原因是管子内存在异物堵塞，管子长期过热后加速老化，性能下降，最终导致爆管，分析堵塞原因并提出了相应对策。

通过对化学成分、力学性能、金相、能谱、扫描电镜结果的分析诊断，找出了高温过热器爆管失效的原因，提出了预防措施。

关键词：锅炉高温；高温过热器；爆管原因引言高温过热器管作为锅炉四大管道之一，其作用是将饱和蒸汽定压加热到过热蒸汽。

过热器是锅炉最复杂的受热面，受热面管壁温度高，管内蒸汽温度高，高温烟气除了受热面进行对流换热外，还对受热面进行辐射换热。

当受热面受到烟气腐蚀、高温腐蚀或者锅炉结构不当导致受热面管内壁通流流量减小时，往往会使部分管壁超过许用温度，热稳定性下降，甚至造成受热面管壁过热、爆管等。

过热器对锅炉的安全性和经济性有着重要意义，它的运行工况不仅决定着主蒸汽品质的高低，而且关系着锅炉的安全运行。

1锅炉高温过热器爆管的重要性锅炉受热面管寿命受其煤质质量、烟气流程条件、运行工况、汽水品质的影响，爆管事故较多。

据统计，2009年由于燃煤紧缺，煤质大幅下降，锅炉实际燃用的煤种严重偏离设计煤种，造成锅炉运行工况变差，致使锅炉因超温、高温腐蚀、磨损等原因爆管不断，全年牡丹江第二发电厂7台机组，锅炉受热面共发生了9次爆管事故，其中#7炉高温过热器在短短的3天内发生爆管事故2起，严重影响机组的安全经济运行。

对其它受热面管不留死角的进行全面检查，并对有怀疑超温的高温过热器管进行取样分析。

由于整圈管子的质量已受其影响，表面过热起皮，受损严重，故对该圈管子更换处理。

建议合理布置受热面管壁温度测点，严格监视受热面管壁温度的变化，防止事故发生及扩大。

加强对高温过热器的外壁损伤宏观检查，对管屏变形情况及时矫正，防止损伤和变形部位受到局部过热，更换壁厚减薄严重的管段。

2008 年 8 月 21 日 ,1 号机组再次启动 ,17 :10 负荷为 550 MW ,补水由原来的 48 t/ h 迅速增加 到 108 t/ h ,炉膛泄漏征状明显 ,立即停炉 。8 月 23 日 ,炉内再次检查发现末级过热器 2 处漏点 : 第 1 处爆口在锅炉末级过热器第 12 排出口段管 屏第 2 根 管 子 下 弯 头 处 , 材 质 为 T91 , 规 格 为 <38. 1 mm ×7. 14 mm 。将爆管处 U 型弯进行了 更换处理 ,将受冲刷的第 4 、5 、6 根部分管段进行 了更换处理 。第 2 处爆口在末级过热器进口段管 屏第 58 屏第 1 根上部 ,材质为 T91 ,规格为 <38. 1 mm ×5. 59 mm 。将爆管的管段进行了更换处理 , 将受冲刷的第 58 排第 2 根管 ,第 59 排第 5 、6 、7 根管子进行了更换处理 。
(1) 运行控制汽 温 低 于 设 计 值 。由 于对 同 类 型 电 厂 的 各类 高 温 氧 化 腐 蚀 爆管经验的吸取 ,机 组投产 1 年以来 ,锅 炉运 行 中 末 级 过 热 器出 口 蒸 汽 温 度 基 本控制在 565 ℃左右 图 4 末级过热器管内氧化皮
运行 ,略低于设计值 571 ℃,通过历史数据记录检 查 ,对于末级过热器超温的幅度和累积时间都很 小 ,很少有受热面的金属温度超过报警值 。
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2009 年第 2 期
上海电力
经验交流
3. 2 管材成分分析 经对 13 排第 4 根 、17 排第 1 根管样打磨预

超临界锅炉末级过热器T91钢管爆管原因分析及预防措施包文东;郑坊平;崔雄华;王飞【摘要】对某超临界锅炉末级过热器T91钢管的爆管原因进行了分析。

结果表明：该T91钢管爆管是由于管内壁偏厚的氧化皮剥落，在下弯头处堆积造成管内介质流量减少，引起钢管过热所致。

针对该问题，通过对T91等铁素体锅炉钢管进行内壁氧化皮厚度测量，并根据测量结果采取相应措施，可大大减少或避免由于氧化皮剥落、堆积而引起的爆管事故。

%The bursting reason of T91 steel tube in supercritieal boiler final superheater was analyzed. The results show that the steel tube bursting resulted from the thick oxide scale of inner wall peeled and deposited at the lower elbow of the tube, which caused the flow area in the tube decreasing and resulted in superheating. The number of bursting of T91 ferritic steel tubes caused by peel-off and accumulation of oxide scale could be decreased greatly or even avoided by measuring the oxide scale thickness and adopting corresponding measures according to the measure results.【期刊名称】《理化检验-物理分册》【年(卷),期】2012(048)010【总页数】4页(P704-707)【关键词】爆管;T91铁素体钢管;氧化皮厚度测量【作者】包文东;郑坊平;崔雄华;王飞【作者单位】浙江浙能兰溪发电有限责任公司,兰溪321100;西安热工研究院有限公司,西安710032;西安热工研究院有限公司,西安710032;西安热工研究院有限公司,西安710032【正文语种】中文【中图分类】TK228目前投产的超临界机组的锅炉过热器和再热器管由于内壁氧化皮偏厚、剥落后堆积，导致管内介质流量减少而引起的爆管事故已成为发电企业的突出问题，严重影响了机组运行的可靠性和经济性。

超临界锅炉末级过热器升级改造前后性能评估及氧化皮控制措施上锅第一代超临界锅炉的高温受热面频繁发生过氧化皮爆管事故，多个电厂均进行了升级改造。

文章通过对改造前后性能、存在问题进行分析，提出了相应的防控措施，对改善高温受热面频发的氧化皮脱落爆管有较好参考指导意义。

标签：末级过热器；改造；性能评估；氧化皮；控制措施前言上锅2003至2006年在引进技术的基础上开始设计制造了第一代600MW级超临界锅炉，根据专题调研，各电厂高温受热面均发生过氧化皮爆管事故，氧化皮爆管事故已经严重影响机组正常运行，如江苏镇江某电厂、江苏沙洲某电厂、江苏太仓某电厂、广东珠海某电厂、福建华电某电厂的高温受热面均发生过氧化皮爆管事故。

在第一代超临界锅炉运行中受热面爆管的现象，主要集中在末级过热器受热面上，对运行数据分析和对所使用材料的进一步理解，爆管的原因主要是受热面在运行中产生了氧化皮，生成的氧化皮在运行的启停过程中剥落后积聚在受热面的弯头部位，在运行中无法将积聚的氧化皮带着，造成管子的流通截面减少或堵塞，出现超温爆管。

1 改造简介福建华电某电厂1号、2号锅炉是上锅厂在引进技术的基础上制造的第一代600MW超临界直流锅炉。

受氧化皮脱落的影响，该电厂1、2号锅炉于2013年3月、2014年5月，对其末级过热器和末级再热器管屏进行了升级改造技改，改造完成后在2013年5月、2014年7月投入运行。

1、2号锅炉改造后运行4500至5000小时，结合调停进行四管检查，发现末过末再TP347HFG管材还会产生较多量氧化皮，割管清理后重新投运今正常。

为进一步分析锅炉末级过热器和末级再热器改造前后材料的性能状况，控制改造以后氧化皮的生成与剥落，文章结合西安院对1、2号锅炉升级改造前后对末过末再管屏材料性能评估分析，从氧化皮生成、剥落机理及电厂实际控制措施方面，提出有效控制措施。

2 末级过热器改造前性能分析评估2.1 改造前末级过热器运行情况及存在的问题2.1.1 典型爆管事故原因分析2009年7月11日，2号炉末过前段管屏左数46排前数第9根离顶棚约3米处爆管（材质T91，规格Φ38.1×7.96mm），爆口在爆管段的迎流面，爆口周围氧化皮上分布着密集纵向裂纹。

超临界锅炉过热器氧化皮形成和剥落机理分析及预防措施[摘要]介绍了XX电厂锅炉末级过热器因氧化皮引起的爆管情况。

分析了超临界锅炉氧化皮的形成和剥离机理，并从锅炉设备运行、改造及管理等方面，提出了控制氧化皮形成和剥落的措施。

通过采取这些措施，有效地控制了氧化皮的产生。

[关键词]过热器；氧化皮；壁温；堵塞；爆管1锅炉过热器系统XX电厂8号锅炉为上海锅炉厂引进美国阿尔斯通技术生产的单炉膛、一次中间再热、四角切圆燃烧、平衡通风、全钢架悬吊结构、固态排渣超临界参数变压运行螺旋管圈直流炉，型号为SG-1913/25.4-M95，蒸汽压力25.4MPa/4.19MPa，蒸汽温度571/569。

过热和再热蒸汽调温除摆动燃烧器喷嘴调节外，主要靠喷水和调节煤水比。

2爆管情况XXXX年X月XX日，XX电厂8号炉点火，至21日0：30，机组带负荷至600MW。

6月221：50，锅炉再热汽温异常升高，给水流量突增至100t/h，现场检查68m处异音较大，确认为受热面泄漏。

停炉后检查发现，末级过热器有两处爆口：第1处在右侧第14屏第9根管，爆口呈菱形，长度60mm，宽度32mm，端面光滑。

爆口两边呈撕薄撕裂状，从爆口特征分析为短期过热爆口。

第2处爆口在右侧第24屏第11根管，未全部爆开，长度20mm，爆口附近有众多平行的轴向裂纹，从爆口特征分析为长期过热爆口。

在该根管下弯头处割管取出约90g 的氧化皮，其厚度0.14mm（如图1）。

两处爆口全部在标高70m位置。

爆管管子格：d38.1mm7.96mm，材质SA213T91。

发生爆管后，XX电厂采取源透视、胀粗测量、割管等措施扩大检查，共发现吹损减薄管35根，胀粗直径大于d38.5mm的管子6根，内部沉积氧化皮管子3根，对此全部进行了处理。

爆管原因初步分析为：上海锅炉厂超临界锅炉末级过热器管屏内圈直管和下弯头部位设计使用了抗高温氧化性能比T91等级低的T23材料，在长期高温作用下，T23管内壁生成氧化皮，并不断增厚。

超临界锅炉高温过热器爆管原因分析及对策对某电站超临界锅炉T91钢高温过热器爆管进行试验分析，通过爆口宏观形貌分析、化学成分分析、显微组织观察、力学性能试验，认为T91钢高温过热器早期失效的原因是管子内存在异物堵塞，管子长期过热后加速老化，性能下降，最终导致爆管，分析堵塞原因并提出了相应对策.。

关键词：火电厂；T91钢；高温过热器；超临界锅炉；爆管；堵塞；长时过热；引言过热器是电站锅炉受热面的重要组成部分，工作压力、温度均最高，是受热面中工作条件最为恶劣的部件.。

由于压力等级的提高，超超临界机组的承压部件在结构上发生了很大的变化，尤其是锅炉受热面管径急剧变小，使异物很容易在内径较小的水冷壁、过热器区域堵塞而造成爆管，特别是双U布置的过热器，异物更不易被蒸汽带走，造成流通面积减少，导致部分管子因冷却不足而发生爆管.。

1爆管情况某电站超临界机组锅炉运行中分散控制系统（DCS）发出锅炉四管泄漏报警，就地检查发现锅炉水平烟道上部标高71m处有明显泄漏声，初步判斷为末级过热器泄漏，随即申请停机.。

停机冷却后进入炉内检查，发现初始泄漏点为末级过热器出口段右数第10屏前数第11根管，泄漏点距离下弯头9.0m，距离顶棚2.8m，泄漏的蒸汽将附近12根管吹损泄漏.。

该锅炉为SG-2080/25.4-M969型变压运行直流炉，四角切向燃烧方式、一次中间再热、单炉膛平衡通风、固态排渣、半露天布置、全钢构架∏形结构；额定蒸发量为2080t/h，过热器出口压力为25.40MPa，再热器出口压力为4.41MPa，过热器出口温度为571℃，再热器出口温度为569℃.。

至此次停机，累计运行仅12079h.。

末级过热器横向布置82屏，分前后两片，逆流布置；横向节距为224.0mm，纵向节距为76.2mm；每片13根管.。

初始泄漏管子规格为38.1mm×8mm，材质为SA213-T91.。

2试验分析2.1爆口宏观检查对末级过热器出口段右数第10屏前数第11根管初始爆口进行宏观检查：爆口处管径明显胀粗，最大为41.6mm；爆口狭小，长50mm，宽5mm，未完全张开，呈纺锤状；爆口部位管壁无明显减薄，爆口周围有较多纵向树皮状裂纹；爆口位于迎火侧.。

大容量超超临界锅炉高温腐蚀原因分析及治理措施发布时间：2021-05-07T16:14:56.270Z 来源：《当代电力文化》2021年1月第3期作者：姚小旺[导读] 目前采用前后墙对冲燃烧的大容量超超临界锅炉侧墙水冷壁发生高温腐蚀的现象较多姚小旺陕西能源电力运营有限公司商洛项目部陕西省商洛市726007摘要：目前采用前后墙对冲燃烧的大容量超超临界锅炉侧墙水冷壁发生高温腐蚀的现象较多，严重威胁锅炉的长周期安全经济运行。

综合分析认为该腐蚀是硫化物型高温腐蚀。

针对具体失效原因，提出了侧壁风装置改造、燃烧调整和水冷壁表面喷涂等综合措施。

综合措施的应用改善了煤粉刷墙情况，消除了水冷壁管周围的还原性气氛，有效解决了锅炉水冷壁高温腐蚀问题。

研究对于解决目前百万机组锅炉普遍存在的水冷壁高温腐蚀问题具有一定的参考意义。

关键词：超超临界锅炉；水冷壁；高温腐蚀；1水冷壁腐蚀原因分析对发生腐蚀位置水冷壁管进行了割管分析，管子化学成分符合标准要求，金相组织无异常，但腐蚀位置氧含量过低，运行过程中该处为还原性气氛。

综合分析后认为水冷壁发生了硫化物型高温腐蚀。

炉膛内左右侧墙位置高温腐蚀比较严重，而前后墙位置高温腐蚀较轻。

这主要是因为锅炉燃烧器为前后墙对冲布置时，如果一次风速较大，煤粉产生的气流经前后墙处一次风的碰撞后将直接冲向左右墙水冷壁处并在其周围燃烧，在周围产生还原性气氛，最终发生高温腐蚀。

硫化物类高温腐蚀的物理化学过程较为复杂，其腐蚀原理是未燃尽煤粉中的黄铁矿在管壁周围因受热而分解释放自由的原子S和FeS；当管壁邻近含有一定浓度的H2S和SO2气体时，两者反应可生成自由的原子S;FeS2与C的混合物在缺少O2的气氛中反应时，在产物中也会发现有自由原子S的存在；在还原性气氛状态下，自由原子S会因为O2不足而只能部分氧化，其会直接渗透穿过管壁氧化膜，与基体铁发生化学反应生成FeS，并且当管壁温度高于350℃时，反应进程加速，管子内部硫化，最后导致氧化膜松散开裂，甚至出现剥落现象[1-5]。

锅炉高温过热器爆管原因分析及防范措施【摘要】高温过热器是锅炉的主要构件之一，高温过热器爆管事故的发生不仅给电厂企业带来安全隐患也会造成较大的经济损失。

本文作者通过对高温过热器爆管事故原因进行分析，并提出了相应的防范措施，希望本文可以应用于其他同类型管材，对有效解决高温过热器爆管事件提供解决方法，具有一定的理论和显示意义。

【关键词】高温过热器；爆管；原因分析；措施1、前言随着社会的不断进步与发展，我国电力工业建设也在改革发展大潮中大步前进，在此期间，在电力行业范围内涌现出了各种类型的火力发电机组，这些锅炉具备较为复杂的运行结构及运行原理，这将导致锅炉内并联管的吸热量发生变化。

高温过热器管是锅炉内部的主要构件之一，由于始终工作在恶劣的环境中，长期被飞灰、烟气以及火焰等所笼罩致使其失去效能，当高温过热器管的工作条件及设计工况受恶劣环境影响出现偏差时，就会使其构成材料的组织与性能发生变化，进而造成锅炉高温过热器爆管，严重影响了火力发电机组的安全运行，给电力工业带来较大的安全隐患及经济损失。

因此，对锅炉高温过热器爆管原因进行分析并提出解决措施具有一定的现实意义。

2、锅炉高温过热器爆管检查分析2.1宏观检查分析本文作者对某电厂2*100MW锅炉高温过热器爆管事故进行分析。

技术工作人员在锅炉停止工作后采用内窥镜设备对高温过热管入口的相关部件进行检查，在过热管座节流孔板、U型弯管的底部均没有发现问题亦没有堵塞物。

经过细致的排查后，技术人员发现高温过热器管是沿着纵向开裂的，爆破的外形似喇叭，爆裂口边缘呈薄刀片状，经过技术人员的反复检查认为过热器管爆口是韧性撕裂破损所致，爆管后管径粗涨了23%，这种现象是由于过热器管短时间受高热所致。

除此之外，过热器管的其他部位由于受热也出现管壁变薄的现象，但管径粗涨程度未受到较大影响，管壁厚度仍在技术标准范围之内。

2.2微观组织检查分析技术人员通过对高温过热器管爆管口相关组织进行检测发现爆管处出现许多小裂纹，有些地方由于温度过高出现撕裂的小孔洞，其显微组织也发生了变化，形状变为条带状，过热器管的碳化物也出现了一定程度的球化现象。

形态并分析氧化皮脱落的方式 .各管样内壁氧化物 的宏观形貌特征见表 1 , 宏观形态见图 2 ～ 图 12 .
表 1 各管样内壁氧化物的宏观形貌特征 Tab .1 Macrostructure of scales taken from
various tube samples
管样编号
内壁氧化物状态
化皮脱落现象 , 脱离形式有大片状和椭圆状 ;内壁凸 棱上氧化皮易形成鼓包而脱落 , 内圆面上也会形成 氧化皮鼓包而脱落 ;鼓包一般呈椭圆状 , 氧化皮起包
图 12 26 号 T91 管样纵剖内壁形貌(管样计算壁温 605 ℃) Fig .12 Inner su rface appearance of tu be T91 sample N o.26
Burst Cause Analysis of Final-stage Superheater Tubes for a Supercritical Boiler
Z H AO H ui-chuan1 , J I A J i an-mi n2 , C HE N J i-gang 2 , L I A N G J un1 , Y A N G H ong-quan3 , Y I N Cheng-w u3
(calcul at ed met al t em perat ure 605 ℃)
图 7 13 号 T 23 管样纵剖内壁体视显微镜照片 Fig .7 M icrost ruct ure of tub e T23 sample N o.13
图 11 25 号 T91 管样纵剖内壁体视显微镜照片 Fi g .11 M i crost ructu re of t ube T91 sam ple N o .25
某厂 8 号锅炉为超临界参数变压运行螺旋管圈 直流炉 .过热器出口压力为 25 .4 MP a , 出口温度为

通过 １ ６ ８ ｈ试运 行 ，目前 ｌ 号机组 运行 了 ３ ． ８万 ｈ， ２号 机 组 运 行 了 ３ ． ６万 ｈ。 自投 产 以来 ，锅炉 产 生 氧化 皮 堵塞 超 温爆 管 ６次 ，其 中 ｌ 号 炉 ５次 ，２号 炉 １ 次 。１ 号 炉 发 生氧 化皮 爆 管 的时 间较 早 ，在 运 行 ８ ０ ０ ０ ｈ后就 发 生 了 氧化 皮爆 管 ；２号 炉 在运 行 １ ． ８ 万 ｈ后 发生 了氧化 皮爆 管 。
材料有 ５ ． ５ ９ ｍｍ，７ ． １ ４ｍｍ，７ ． ９ ６１ Ｔ ｉ ｍ， ９ ． ０ ３ ｍｍ ４ 种规格 ； ＴＰ ３ ４ ７ Ｈ材料有 ７ ． ０ ６ ｍｍ，７ ． ９ ６ ｍｍ ２种
２台机组分别 于 ２ ０ ０ ７ － ０ ７ － ２ ６和 ２ ０ ０ ７ －１ ０ － １ ５ 正 式
炉型氧化皮爆管的原因、特征和规律 ， 提 出了防止超 临界锅 炉氧化皮爆管的运行防范措施和检修期
间的重点检 查 治理对 策，确保机 组能够长周期 安 全稳 定运行 。
（ 关键词］超 临界锅炉；氧化皮；爆管；运行控制
０ 引言
随着超 （ 超） 临界发电技术的发展 ，特别是温
度 参数 的提 高 ，管 道蒸 汽侧 氧化 的控 制成 为一 个新 的技术难 题 。 由于超 临界锅 炉过 热器 出 口温 度较高 ， 就 目前材料 等级 来看 ，还不 能避 免过 热器管 子 内壁 氧化 皮的生 成 。当氧 化皮生 长 到一定厚 度 或受 到热 疲 劳应 力 的作用 时 ，就 会 发生脱 落 ，并可 能在管 内
时 ，升 温 速 率 小 于 ３℃／ ａｉ ｒ ｎ；蒸 汽 温 度 在 ４ ５ ０℃ 以上 时 ，升 温速 率 小 于 ２℃／ ｍｉ ｎ 。升 压 速 率 控 制

超临界锅炉受热面爆管原因及预防措施摘要:从设计、安装、运行和维护几方面,总结了锅炉受热面爆管的主要原因:高温蠕变,异种钢焊口断裂,烟气腐蚀和飞灰磨损,并针对以上问题提出了相应的预防措施。

关键词:超临界;锅炉;受热面爆管;预防措施随着旧机组服役时间的增加及新机组投产量和参数的提高,锅炉受热面爆管事故已经影响安全发供电的主要因素。

因此,研究和防止过热器爆管,了解过热器爆管事故的直接原因和根本原因,搞清管子失效的机理,并提出预防措施已经成为保证火电厂安全经济运行和提高经济效益的关键问题。

一、高温蠕变1.1产生高温蠕变的原因蠕变是指金属在一定的温度和应力作用下,随时间的增加缓慢发生塑性变形的现象,温度越高,应力越大,金属蠕变速度越快。

锅炉受热面管道在正常的设计温度和压力下运行,其使用寿命可达10～15万小时以上。

但如果管壁温度长期处于设计温度以上而低于材料的下临界温度,则会发生碳化物球化,管壁氧化减薄,持久强度下降,蠕变速度加快,直至最终爆管。

超温程度越大,受热面管道寿命越短。

高温蠕变主要发生在高温过热器和高温再热器管道,极端工况下,也可能发生在低温过热器、再热器和水冷壁的向火侧。

受热面管道在高温下运行时所受应力主要是工质内压力产生的切向应力,这种盈利使管径发生胀粗。

当过热器管道在设计应力和设计温度下正常运行时,管道以10mmg/h～7mmg/h数量级的速度发生径向蠕变。

当管道由于超温长期处于过热状态时,即使所受应力不变,管道径向蠕变速度也会加快。

当径向蠕变量增大到一定程度,管道各处就会产生晶间裂纹,晶间裂纹的持续积累和扩大最终就形成了宏观轴向裂纹,即发生受热面的爆管事故。

1.2预防高温蠕变造成受热面爆管的措施预防高温蠕变型爆管可以从以下几方面入手:从设计角度,应当按照受热面的运行温度和压力选用适当的管材,避免高温工质受热面处于燃烧室内热负荷最大的区域,通过改进受热面结构使介质流量分配合理。

从安装角度,要防止错用管材,安装过程中应保证受热面的清洁,防止管道堵塞,对容易超温的受热面,应装设壁温测点。

１引言 上水 温 度 与汽 水分 离 器 壁温 差 ＜ ｌ １ ０ ℃； （ ２ ） 启动 初 期 ， 利 用 辅 汽 提 升 某 电厂一 期 ４ ｘ ６ ６ ０ Ｍ Ｗ 超超 临 界燃 煤 发 电机 组 ，配 置 哈尔 滨 锅 除氧 器 给水 温度 ， 尽 量保 证 上水 温 度达 到 １ ２ ０ ￣ Ｃ （ 冷 态 启 动视 辅 汽运 炉 厂有 限责 任公 司 生 产制 造 ， 由三菱 重 工 业株 式会 社 提 供技 术 支 持 行情况尽量提升上水温度 ） 。对 于温态及热态启动根据锅炉壁温情 的超超临界参数 变压运行直流锅 炉。锅炉型号 ： Ｈ Ｇ 一 ２ ０ ０ ０ ／ ２ ６ ． １ ５ 一 况 可 进行 适 当调 整 ， 以保 证 规定 的 温差 。 （ ３ ） 加 强水 质监 督 。 （ ４ ） 启 动 ＹＭ３。 期 间严 格 控 制 升温 速 率 ； 启 动 过程 中大 流 量 冲洗 （ 冲 走 氧 化 皮 防 止 ３号机 组按 计 划 于 ２ 月 １日停 机 进行 Ｃ级 检 修 ，检 修 结 束后 ， 管路 堵 塞及 汽 轮机 冲蚀 ） 。（ ５ ） 严 格控 制 管壁 温度 。 启 动过程 中加 强 于２ 月２ ３日锅 炉点 火 。２ 月２ ６日停 运后 检 查发 现锅 炉 后 屏过 热 器 受热面金属管壁温度监视 ， 控制金属壁温均匀 上升 ； 发现管壁温度 发 生爆 管 。 异 常升 高 时 ， 稳 定燃 烧 工况 运 行 ， 停 止升 温 升压 ， 必要 时采 用 减 少 燃 停 炉 冷却 后 ， 检修 人 员 入 炉 内检 查 ， 发 现后 屏 过 热 器 从 炉 左 向 料、 适 当增加 给水 及 ＷＤ Ｃ阀排 放 ， 加 大 炉水 泵 出 口调 整 ｒ Ｊ 开 度 以 提 右数第 ２ ５排 、 外 向内数第 ８圈（ 简称 ２ ５ Ｐ 一 ８ ） 后弯前水 平段 ４ ０ ０ ａ ｒ ｍ 高省 煤器 入 口给水 流量 的方 式 控制 管壁 温 度 。 （ ６ ） 机组 湿 态 、 干 态 转 处爆管 ， 爆 口宽度 １ ２ ５ ｍ ｍ， 长度 １ ０ ５ ｍ ｍ， 爆 口边缘较钝 ， 为明显 的短 换 时负荷 点 控制 做 到稍 为 高 点 （ 经过 调 试后 确 定 ） ， 以保证 省 煤 器 人 期 过热 爆 口形 貌 ； 爆 口管 材料 为 ： Ａ 一 ２ １ ３ Ｓ ３ ０ ４ ３ ２ ； 规格： ￣ ５ １ ｘ ９ ． ５ ； 测 量 口足够 大 的给 水流 量 ， 防止 干 湿 态转 换 过程 中引起 水 冷 壁水 动 力 恶 爆 口后 （ 后弯出 Ｅ １ ） 垂直段管子外径 ‘ ｐ ５ １ ． １ ６ ａ ｒ ｍ， 爆Ｅ ｌ前 （ 后 弯人 １ ５ Ｉ ） 化， 煤 水 比失 调 而导 致 受热 面壁 温 、 蒸 汽参 数升 降 速度 超 限 。 水平段管子外径 ５ ２ ． ３ ０ ａ ｒ ｍ附近有明显胀粗；且爆 口管有明显过热 ３ ． ２ ． ２机 组正 常运 行 时措 施 变 色情 况 。 （ １ ） 严格控制管壁超温。 加负荷及机组运行 中， 严密监视各处壁 对后 屏 过 热器 及 末级 过 热 器底 部 弯头 进 行 １ ０ ０ ％氧化 皮 电磁 波 温 ， 发 现锅 炉末 过 、 末 再 各 壁 温超 过 规 定值 ， 立 即进 行 调 整 ， 使 其 恢 检查 ， 发现上述变色管段弯头内明显存在氧化皮 ， 割取 上述变色管 复正 常 值 以 内 ，必 要 时 降低 主 蒸 汽温 度 运行 ； （ ２ ）改 善 汽 温调 节 品 段， 分别倒 出数量不等 的氧化皮 ， 后屏过热器 ２ ５ Ｐ 一 １ ０ 管段两个下弯 质 ， 加强 过 、 再热 汽 温 的调 整 ， 严 格控 制 过 、 再 热汽 温 超 温 ， 尽 量 避 免 头 倒 出 的氧化 皮 数量 最 多 ， 且 带水 潮 湿 ， 风 干后 重量 为 ２ ２ ５ ． ９ ７克 。 因 大 幅度 的 调整 减 温水 量 而造 成 减 温器 后 的管 壁 温度 突 变 ； （ ３ ）优 化 此 根 据 以上情 况分 析 ， 判 断为 后 屏第 ２ ５ Ｐ 一 ８管段 内部 氧化 皮 脱落 造 吹 灰程 序 。根据 锅 炉燃 烧 特 点 和观 察炉 膛 结 焦和 积 灰情 况 ， 合 理 吹 成 管 道堵 塞 ， 管道 局部 短 时 间过 热发 生爆 管 。 灰， 减小 炉 膛两 侧 温度 偏 差 ， 在保 证 汽 温 的前 提下 ， 降低 了 过热 器 的 ２氧 化皮 导致 爆 管原 因 管壁温度。（ ４ ） 严格控制机组升降负荷过程 中主蒸汽和再热蒸汽温 ２ ． １ Ｔ Ｐ ３ ４ ７ Ｈ管 为 奥 氏体 不锈 钢管 ， 潮 电实 验 得 知 ， 其 线性 膨 胀 度 的变 化 速率 小于 １ ． ８ ５ ￣ Ｃ ／ ａ ｒ ｉ ｎ ， 机组 升 负荷 过 程 中 ， 严 格 控制 升 温 梯 系数 为 （ １ ． ６ — ２ ． １ ） ￣ １ ０ － ５ ， 氧化 皮 的线 性膨 胀 系 数 为 （ Ｏ ． ５ — ０ ． ９ ） ｘ １ ０ ￣ ， 由 于 度 不高 于 规程 规定 值 。（ ５ ） 升、 降负 荷 过程 中 ， 严格 控制 变 负荷 速 率 。 膨胀系数不等 ， 管道内蒸汽介质参数变化较快时 ， 氧化皮容易脱落 ， （ ６ ） ￣ ｌ ｆ 强加 氧 控 制 ， 保 证 汽水 品质 （ 机组正常运行稳定后 ， 化 学 制 定 由于蒸汽具有携带作用 ， 少量脱落不会导致管道堵塞 ， 但在异常情 加 氧控 制 方案 ） 。 机 组运 行 过程 中 ， 化学 必 须加 强 对整 个汽 水 品质 的 况下 ， 如锅炉停止 、 启动过程 中， 升温升压速度过快 、 运行中超温等 监督 ， 防止 水质 及蒸 汽 品质 恶化 的事故 出现 。 均会造成氧化皮大量脱落 ， 堵塞管道。 ３ ． ２ － ３ 机组 停运 过 程 中措施 ２ ． ２ 正 常运 行 温度 时 ， 氧化 皮 一 直产 生 ， 一直脱落 ， 随 着 蒸 汽带 （ １ ） 如 非工 作 必须 ， 尽 可 能 避免 采 用 滑参 数方 式 停 机 ； 必须 采 川 走， 一 般 不会 发 生 氧化 皮堵 塞 管 道 。 当超温 运 行 时就 会加 剧 高 温 氧 滑 参数 方 式停 机 时 ， 整 个 停 机过 程 中严 格 控 制 主蒸 汽 和再 热蒸 汽 的 化， 脱落量将大幅增加 ， 造成蒸汽不能将脱落的氧化皮全部带走 ， 部 降温速率小于 １ ． ５ ￣ Ｃ ／ ｍ ｉ ｎ ； 特别在滑停至 ３ ５ ０ ￣ Ｃ 时（ 研究表明锅炉降温 分沉 积 直 至下 弯头 堵塞 发 生运 行 中爆 管 。 至 此 温度 时 最 容易 发生 氧化 皮脱 落 ） 。（ ２ ）滑停 时 控 制好 汽 温 和壁 ２ ． ３ 停 炉过 程 中 ，由于 不锈 钢在 运行 时 内壁 已有大 量 的氧 化 皮 温 ， 减 温 水 的投停 和调 节 尽量 平 稳 和 小 幅度 操 作 ， 防止 减 温 水 大 增 存在 ， 而 氧 化皮 与 不 锈钢 的膨 胀 系 数相 差 较 大 ， 冷 却 时 不 锈 钢 收 缩 大 收 的脉 冲 式变 化 ； （ ３ ） 机组 停 运 后保 持 锅 炉 总风量 １ ０ ０ ０ ｔ ／ ｈ对 锅炉 较快 ， 氧化 皮收 缩 较慢 ， 氧 化 皮被 挤 碎 、 龟裂、 脱落 ， 且 蒸 汽携 带 能 力 进 行 １ ０分 钟 吹扫 ， 然后 停 运 送 吸风 机 ， 保持风烟系统畅通 ， 对 炉 膛 较低 ， 最 终 氧化 皮沉 积 至管 道下 部 。 进 行 自然通 风冷 却 至 少 ｌ ２ 小时后 ， 且壁温小于 ３ ５ ０ ￣ Ｃ， 方 能 考 虑 启 ２ ． ４过 、 再热 器 内壁 的水 蒸 汽氧 化层 剥 离有 两个 主 要条 件 ： 一 是 动 风机 对 锅 炉进 行 通风 快 冷 ； （ ４ ） 如检 修 要求 锅 炉快 冷 ， 严 禁 停 炉后 垢层 达 到 一定 厚 度 （ 临 界值 ） ， 一般 而 言奥 氏体 不 锈 钢 ０ ． １ ０ ａ ｒ ｍ， 铬 钼 给锅 炉继 续上 水冷 却 ， 通 风 快冷 必 须对 炉 膛 进行 自然 通风 冷 却 至少 钢０ ． ２ — ０ ． ５ ｍｍ （ 运行 ２ － ５万小 时可 以达到 ） 。二是 母材 基 体 与氧 化 膜 １ ２ 小时后 ， 且壁温小于 ３ ５ ０ ＇ Ｅ， 且规 定 只 启单 侧 风 机 ， 总风 量 控 制 ≤ 或 氧化 膜 层 间 应力 （ 恒 温 生长 应 力 或 温 降引 起 的 热 应力 ） 是 否 达 到 ６ ０ ０ ｔ ／ ｈ ， 壁温下降速率≤１ ０ ｏ Ｃ ， ｈ 。 （ ５ ） 事故停机后 ， 应采取“ 闷炉” 方式 ， 临界值 （ 与管材 、 氧化膜特性、 温度变化幅度 、 速度、 频度等有关 ） 。 防止 炉膛 温 度大 幅 度下 降 。 ２ ． ５ 由于煤质 、热负荷的变化 ，在低负荷 （ ６ ０ ％额定负荷及以 ４ 结 束语 下） ， 由于部分过热器管子蒸汽流量偏低 ， 流速偏差大 ， 可能造成局 随着 国内机 组 向超 超 临界 的发 展 ， 氧化 皮 脱 落成 为 了影 响 机 组 部 过热 而 引起 爆管 。 安全 的重 要 因 素之 一 ， 只有 做 好各 个 方 面 的 预 防 工作 ， 才 能 真 正 的 ３ 解 决及 预 防措施 抑 制 氧 化皮 脱落 的发生 。 ３ ． １基 建设 计 与调 试 阶段 ’ 参 考 文献 （ １ ） 在 锅炉 的设计 阶��

超临界锅炉末级过热器短期超温爆管分析摘要：超临界锅炉具有良好的节能环保效益，在火电厂中被广泛应用，若出现故障，将会严重影响到火电厂的正常生产。

本文结合某火电厂超临界锅炉末级过热器短期超温爆管事故，对其爆管原因进行分析，并提出了相应的预防措施。

关键词：超临界锅炉；末级过热器；短期超温爆管；预防措施引言随着我国社会经济的快速发展以及电力行业的不断进步，超临界锅炉作为火电厂的重要设备之一，其应用也越来越多。

而在超临界锅炉运行过程中，末级过热器短期超温爆管事故时有发生，严重影响到超临界锅炉的运行效益和安全。

基于此，笔者结合具体事例展开了分析和介绍。

1.设备概况某发电厂锅炉系超临界压力、单炉膛、一次中间再热、平衡通风、固态排渣、π型布置的直流、褐煤锅炉。

锅炉采用墙式切圆方式燃烧，主燃烧器布置在水冷壁的四面墙上。

该锅炉在运行中末级过热器管突然发生爆管，随即紧急停炉。

该过热器管材质为SA213-T91，规格为Φ50mm×10mm，为查明此次爆管原因，对泄漏管段进行了全面检验、分析。

2.检查分析2.1宏观检查及几何尺寸测量为详细了解管样情况，将爆管管段切割为1与2号管样，见图1。

1号管样为爆管样，爆口位于向火侧，呈喇叭状，管壁减薄明显，爆口边缘锋利。

张口宽约150mm，外壁有氧化皮和红褐色锈层，且存在纵向裂纹，爆口右侧胀粗明显。

2号管样是爆口临近部位管样，长约700mm，弯曲是因为爆管后受力引起的。

（c）管样截面编号示意图1爆管管段宏观形貌对爆管管样外径进行测量，管样截面编号见图1（c），测量结果见表1。

由测量结果可知：1号管样爆口处最大蠕变应变为200.32%，表明1号管样最大蠕变应变明显超出DL/T438-2016《火力发电厂金属技术监督规程》[4]中对T91类管子外径蠕变应变不大于1.2%的规定。

1号管样向火侧爆口边缘处最小壁厚为2.33mm，壁厚减薄率为76.7%，其余位置壁厚值在7.04~10.91mm之间，由上可知，1号管样爆口处明显减薄，不满足DL/T939-2005《火力发电厂锅炉受热面管监督检验技术导则》[5]规定的高温段过热器管壁厚减薄量不应超过设计壁厚的20%的要求。

600MW超临界机组过热器再热器氧化皮脱落爆管分析及解决方案发表时间：2019-03-12T16:31:20.483Z 来源：《电力设备》2018年第27期作者：徐荣徽[导读] 摘要：华电集团某电厂2×600MW机组的末级过热器、末级再热器屡次发生氧化皮脱落爆管，严重影响正常生产运行。

（山东电力建设第三工程有限公司）摘要：华电集团某电厂2×600MW机组的末级过热器、末级再热器屡次发生氧化皮脱落爆管，严重影响正常生产运行。

针对此类爆管现象，针对性的分析相关原因并制定了专项方案，解决因氧化皮脱落导致爆管的问题。

本文主要探讨末级过热器、末级再热器氧化皮脱落爆管的原因，改造选材及相应的施工技术措施。

关键词：过热器再热器氧化皮爆管施工技术措施华电集团某电厂二期工程2*600MW锅炉是上海锅炉厂引进Alstom技术制造的四角切圆超临界锅炉，末级过热器、末级再热器结构为U 型屏式受热面，材质为SA213 T23、SA213 T91。

据统计，此类型的超临界锅炉不同程度发生过氧化皮脱落泄漏爆管，其中某些电厂将SA213 T23材质提高至SA213 T91后，未更换的老SA213 T91管也开始出现氧化皮脱落泄漏。

一、原因分析数个锅炉机组屡次出现末级过热器、末级再热器爆管，根据在同炉型同部位屡次发生氧化皮脱落爆管的现象，经分析，由于管壁与氧化层之间存在温差，以及机组启、停和变负荷时温度变化引起的管子表面灰渣剥落导致，氧化层比管材刚性差，会在圆周方向上出现裂纹甚至发生泄漏爆管。

根据ASME标准，SA213 T91、SA213 T23原设计选取的抗氧化温度分别为650℃和595℃，但据近几年的实际运行数据和生产运行、制造、检修方面的专家分析，SA213 T91管材的安全使用管壁温度应为595℃，蒸汽温度570℃；T23管材的安全使用管壁温度应为570℃，蒸汽温度530℃；超临界锅炉管壁温度设计裕度10-15℃。

超临界锅炉高温过热器爆管原因分析及对策发布时间：2021-11-10T07:17:34.111Z 来源：《河南电力》2021年7期作者：张小兵[导读] 在对诸多火电厂锅炉的使用状况和事故调查中发现，过热器爆管是近几年火电厂锅炉运行中最常见的事故，严重影响了火电厂的稳定运行和经济效益。

鉴于此，笔者结合相关工作经验，探讨了电厂锅炉高温过热器爆管的主要原因和应对策略。

张小兵（国电库尔勒发电有限公司新疆库尔勒市 841000）摘要：在对诸多火电厂锅炉的使用状况和事故调查中发现，过热器爆管是近几年火电厂锅炉运行中最常见的事故，严重影响了火电厂的稳定运行和经济效益。

鉴于此，笔者结合相关工作经验，探讨了电厂锅炉高温过热器爆管的主要原因和应对策略。

关键词：超临界锅炉；高温过热器；爆管原因；对策1 引言过热器是电站锅炉受热面重要组成部分，工作压力、温度均最高，是受热面中工作条件最为恶劣的部件。

由于压力等级的提高，超临界机组的承压部件在结构上发生了很大的变化，尤其是锅炉受热面管径急剧变小，使异物很容易在内径较小的水冷壁、过热器区域堵塞而造成爆管，特别是双U型布置的过热器，氧化皮等异物更不易被蒸汽带走，造成流通面积减少，导致部分管子因冷却不足而发生爆管。

2 电厂锅炉过热器爆管原因分析工作必要性的分析随着社会和经济的快速发展，我国的用电量也在逐年地增高。

为了满足国家和人民用电的需求，就需要加大发电的力度。

在火力发电中，锅炉的需求量是很大的，而且为了顺应发电量增大的趋势，很多传统的锅炉经过了改造，这样提高了发电效率。

但与此同时，也出现了一些问题，特别是电厂锅炉过热器爆管的现象出现的频率增高。

电厂锅炉过热器爆管可能带来很严重的后果，并且过热器爆管也出现过往复的现象。

究其原因在于导致锅炉过热器爆管的原因很多，需要采取综合措施来解决这个问题。

所以电厂锅炉过热器爆管原因分析工作是具有重要意义的，只有彻底地搞清楚过热器爆管的原因，才能采取有效的应对措施。