氧化皮问题研究

锅炉高温受热面氧化皮的分析研究摘要：锅炉受热面管若产生氧化皮将会对锅炉的运行有着极大的危害。

因此，对锅炉受热面管氧化皮进行检测历来都是预防锅炉爆管的重要手段。

而超声波技术的应用，则对锅炉受热面管氧化皮的检测有了极大的帮助。

基于此，本文就锅炉受热面管氧化皮的超声波检测进行了探讨，相信对有关方面的需要能有一定帮助。

关键词：受热面；氧化皮；预控措施引言随着锅炉使用时间的增加，氧化皮往往容易产生氧化皮，由于氧化皮与钢管基材膨胀系数差异较大，在停炉冷却过程中，氧化皮因受力脱落，堆积堵塞受热面管，如检查清洗不彻底，会导致锅炉在超温爆管后重新启动。

为了防止爆管事故的发生，必须减少和避免氧化物剥落和积累。

虽然对氧化皮问题采取了不同的处理方法，但对氧化皮产生的原因、规律及预防措施尚无系统的研究。

因此，本文对这些问题进行了探讨。

1.氧化皮的生成机理及危害1.1 氧化皮的生成机理在亚临界及以上机组的锅炉高温段受热面管内，过热蒸汽温度都大于540℃，此时的高温水蒸汽与金属材料中的铁直接反应，生成Fe3O4并放出H2，且温度越高，这种蒸汽腐蚀就越剧烈，具体化学反应式如下：3Fe＋4H2O→Fe3O4＋4H2 （1）蒸汽温度的不同反应产生的氧化皮组成也有所区别。

当温度小于570℃时，产生的氧化皮主要由Fe3O4和Fe2O3构成，形成的氧化皮组织较为致密，可以避免基体母材的进一步氧化；但当温度大于570℃时，产生的氧化皮主要由Fe2O3、Fe3O4和FeO构成，其中Fe2O3在最外侧，Fe3O4在中间，FeO在最里侧，此时形成的氧化皮组织疏松，致密性差，易受外界作用，从而使基体母材不断与高温水蒸汽发生化学反应，加剧了氧化皮的生成。

1.2 氧化皮的危害高温受热面管氧化皮问题一直是困扰电站锅炉安全运行的重要因素。

氧化皮的导热系数比基体母材低，当产生氧化皮后，会影响传热效果，易造成管壁超温，管壁超温反过来又会使氧化皮的厚度增加，如此形成恶性循环。

专题技术讲座热力系统水蒸汽高温氧化氧化皮问题的研究李志刚二○○五年四月前言•近期在国内和华能系统内，机组的高温氧化和氧化皮问题的凸现，引起了普遍的关注。

•高温段金属表面的氧化皮是如何形成并脱落的。

•蒸汽中的溶解氧是否与氧化皮问题有关。

要点1 提供高温氧化机理和有关的基本概念。

2 总结国内外有关的研究成果。

3 提出进一步研究的思路和途经伊敏电厂氧化皮问题•＃1机组运行约3万小时，12Cr18Ni12Ti奥氏体不锈钢的氧化皮已经达到一定的厚度。

水平烟道受热面材质为12Cr18Ni12Ti的二级屏过热器、三级屏过热器、二级对流过热器、二级对流再热器所有管屏U型弯下部均发现氧化皮，氧化皮脱落的管道占水平烟道受热面总数的90%以上。

脱落氧化皮为鳞片状，厚度0.06-0.14mm，长度5-30mm。

氧化皮两侧呈不同颜色，靠蒸汽侧为浅灰色Fe2O3，靠金属侧为深黑色Fe3O4。

相同材质机组对比1•调查结果表明尽管盘山电厂锅炉运行时间和加氧时间还比伊敏电厂长，但盘山电厂不锈钢管内壁氧化轻微，氧化皮很薄且剥落轻微，从未发现过停炉后堆积现象。

区别如下：1．伊敏发电厂：锅炉18.472×18.472米的正方形“T”型炉结构，切园燃烧，燃用伊敏本地产褐煤。

炉膛四面墙上布置32个煤粉喷燃器，每面炉墙上布置两列四层煤粉喷燃器。

按烟气流向在水平烟道中布置有二级屏式过热器，费斯顿-1，一级屏式过热器，三级屏式过热器，二级对流过热器，二级对流再热器，费斯顿-2，费斯顿-3。

盘山发电厂：锅炉为23080×13864mm“T”型炉结构，燃用神华煤，对冲燃烧方式，共有8套制粉系统。

燃烧器共32只，分四层布置，每层共8只，分列于左、右侧墙形成。

该燃烧器的一、二次风均为旋流，一次风旋流强度不可调；二次风的旋流强度可调。

按烟气流向在水平烟道中布置有一级屏式过热器,二级屏式过热器，费斯顿-1，，三级屏式过热器，二级对流再热器，二级对流过热器，费斯顿-2，费斯顿-3。

1 实验方法 试验用试样为热轧盘条 ,试样从成品上截取或
在实验室重新加热制备 ,采用光学显微镜和 SEM 观 察氧化皮的形貌 ,并采用 EDS分析氧化皮的成分与 结构 。
层 、Fe2 O3 层 )组成 ,如图 1所示 。图 1a为低碳 1008 钢盘条表面的氧化皮 ;由于最外层 Fe2 O3 较薄 ,占氧 化皮厚度的 1%左右 ,所以通常盘条表面氧化皮只 看到 2层结构 ,如图 1b所示 [ 3 - 4 ] 。
总裁助理兼轧钢总工 。 朱希圣 1948年生 , 高级工程师 ,江苏沙钢钢研所所长 。 胡显军 1975年生 ,工程师 ,江苏沙钢集团有限公司总工办
副主任 。 王 勇 1981年生 ,江苏沙钢钢研所助理工程师 。
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4 结语 对于未来钢帘线生产中的一些挑战 ,环保投资
和“清洁生产 ”的环保标准 ,以及资源利用率等都会 起着越来越重要的作用 ,金属制品设备企业将以
图 1 新电镀线的节能降耗情况
创新式的思维方式研发出环保的生产设备 ,不断地 给客户带来良好的经济和社会效益 。
(收稿日期 : 2007 - 07 - 26)
第 34卷 第 1期 Vol134 No11
金 属 制 品 Steel W ire Products
2008 年 2 月 February 2008
热轧盘条表面氧化皮的研究与控制
李玉华 陈少慧 朱希圣 胡显军 王 勇
(江苏沙钢集团 张家港 215625)
摘 要 对热轧盘条表面的氧化皮进行研究 ,用光学显微镜和 SEM 观察盘条表面氧化皮的形貌和结构 ,并采用 EDS能谱分析确定其成分 ,结果与国外研究相符 ;同时在实际生产中对氧化皮进行了控制试验 ,使沙钢热轧盘条表 面氧化皮得到改善 ,满足客户要求 。 关键词 盘条 ;氧化皮 ;氧化皮结构 中图分类号 TG335. 6 + 3

50研究与探索Research and Exploration ·维护与修理中国设备工程 2018.12 (上)火力发电厂超临界锅炉氧化皮剥落爆管的问题，会在不同程度上对发电厂机组的设备零部件和设备运行造成威胁，同时也会影响到发电厂发电总体质量。

因此，如何在此种环境下，采取更加积极有益的措施对其进行控制成为了相关领域工作人员的工作重点之一。

1 火力发电厂超临界锅炉氧化皮剥落爆管的危害火力发电厂超临界锅炉氧化皮剥落爆管问题，对设备机组等方面造成一定的威胁。

1.1 损坏汽轮机叶片过热器和再热器管的剥离氧化皮，会有很大一部分被极高流速的蒸汽携带过热器和再热器当中。

氧化皮的末级过热管当中的流速为19m/s，再热器的速度为37m/s。

调门或者是喷嘴之后，会获得更大的速度。

此类被携带的氧化皮，剥离物的颗粒，具有十分强大的动能，会不断地撞击汽轮机的叶片，从而使汽轮机当中的中压级和高压级前几级的叶片在运行的环节中受到很大损伤，最终会导致汽轮机的二级叶片变小、缺损，直至降低自身在机组内部的出力。

比如，宝钢电厂生产的1号和2号汽轮机设备，在运行超过4万小时之后，汽轮机的叶片出现了明显的受硬质颗粒高速撞击的痕迹。

在高压调速之后，会经过第1至第4级别、中压前几级，此种情况下，叶片正对着气流面，系统设备会出现明显的小坑，叶片损毁比较严重。

1.2 污染水汽品质被高速的蒸汽带出过热器和再热器设备的氧化皮剥离物颗粒会在汽轮机当中完成对叶片的撞击和冲蚀。

颗粒本身会出现破碎、变细和变小的问题。

同时，还会增加叶片本身，被冲蚀之后的产物。

当进入到凝结水系统当中时，火力发电厂当中的热力系统，如果没有相应的除盐装置或者是凝结水过滤器，细小的氧化铁颗粒会随着水汽自由移动到系统内部的各个地方，最终成为热力设备当中的沉积物。

水汽系统的污染物来源，可以被分为外来和自生两种形式。

通过对实际情况进行分析，可以了解到在运行状态下，锅炉内部的补给水率、补给水Fe 的含量以及每个清洗周期内，随着补给水进入到系统当中的Fe 3O 4含量。