超超临界机组锅炉氧化皮剥落爆管及水冷壁高温腐蚀案例分析
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氧化层的主要成分Fe3O4和少量的Fe2O3与母材膨胀系数存在较 大的差异。当氧化层达到一定厚度时，管壁温度发生变化时，两者 发生膨胀，由于膨胀系数不同，导致氧化层与母材之间产生应力， 当应力超过临界值时即发生氧化层剥落。
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影响氧化皮剥落的主要因素
氧化皮层达到一定厚度
氧化皮越厚，导致其脱落所需要的 应力越小。管壁金属与氧化皮温度 差越大，应力余越大。
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。
2017/10/1
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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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1.4 避免氧化皮大面积剥落技术措施
1、启动过程中，加强冷、热态清洗。
2、启停以及升降负荷时，严格控制升温升压或降温降压的速率， 严格控制减温水的喷入时机和喷入量。 3、转干态后，大流量冲洗。 4、减少启停次数，尤其是短时间内。 5、热偏差过大等工况时，可采取降温运行。 6、跳机、停炉后，减缓锅炉降温速度。
4、加强炉膛吹灰，定期清洁炉膛，改善受热面传热。
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减小热偏差燃烧调整试验
各管排12号管氧化皮重量分布
一、割管检查证明：氧 化皮堆积数量与壁温的 高低分布相吻合。
各管排12号管温度分布
二、通过运行方式优 化调整，使受热面壁 温分布均匀，降低壁 温峰值，减缓氧化皮 生成。
2017/10/1
ห้องสมุดไป่ตู้
SOFA开度为60%时，末过左右侧出口壁温偏差最小； SOFA开度为20%时，偏差最大； SOFA开度超过60%时，壁温向右高左低方向发展； SOFA风开度40%～60%较为合理。 13
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减小热偏差燃烧调整试验
2、改变COFA风门开度
末级过热器（炉外）壁温分布图
COFA风开度在50%最佳，偏差较小； COFA风开度为70%时，右侧壁温高于左侧； COFA风开度30%～50%较为合理。
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。
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超(超)临界锅炉氧化皮问题控制原则
氧化皮生成和脱落是不可避免的，可做的是减缓其生成速率，控
制其剥落的时机。 现实可行的技术路线：
减缓生成→控制剥落→加强检查→及时清理
减缓生成：控制金属管壁温度是控制氧化皮生成速率的关键，可通过 燃烧调整降低高温受热面屏间热偏差，防止局部超温。
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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。
超（超）临界机组锅炉防止氧 化皮剥落爆管及水冷壁高温腐 蚀案例分析
目
录
超（超）临界锅炉氧化皮的剥落及预防
（1）氧化皮的生成及剥落机理 （2）减缓氧化皮生长的措施 （3）避免氧化皮大面积剥落措施
低氮改造后炉内高温腐蚀及结焦问题
（1）低氮燃烧对炉内结焦、高温腐蚀影响 （2）防治水冷壁高温腐蚀技术措施
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减小热偏差燃烧调整试验
各管排12号管氧化皮重量分布
一、割管检查证明：氧 化皮堆积数量与壁温的 高低分布相吻合。
各管排12号管温度分布
二、通过运行方式优 化调整，使受热面壁 温分布均匀，降低壁 温峰值，减缓氧化皮 生成。
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减小热偏差燃烧调整试验
1、改变SOFA风门开度
末级过热器（炉外）壁温分布图
（1）不锈钢0.1mm； （2）铬钼钢0.2~0.5mm。
氧化皮厚度与应力之间关系
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影响氧化皮剥落的主要因素
金属材质与氧化膜或氧化膜层间应力达到临界值
温度变化幅度大、速度快、频率大，是导致氧化皮层间应力加大而剥落主要原因。 温度导致膨胀，膨胀系数不同导致应力，应力达到临界导致氧化皮剥落。
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
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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
控制剥落：减小受热面温度波动，防止产生热应力是控制氧化皮剥落
的关键，可通过加强启停炉、升降负荷及减温水的使用管理，尽可能 防止受热面温度出现大幅度波动。
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1.3 减缓氧化皮生成的技术措施
1、严禁锅炉超温、超负荷运行。
2、控制热偏差，加强受热面热偏差监视，改善温度场分布及受 热面吸热均匀性，防止局部超温。 3、燃烧调整作为调温的主要手段，尽量减少或避免使用减温水， 减温水调温切忌大开大关。
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第1部分 超超临界锅炉氧化皮生成、剥落及预防
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1.1 氧化皮生成机理
水蒸汽在高温下分解产生H2和O2，受热面金属在高温水蒸汽中发生氧化。
高温 2H2 O 2H2 +O2
特
点：
3Fe+4H2 O Fe3O4 +4H2
1、高温水蒸汽从400 ℃以上就开始具有将强的氧化性，500~700 ℃之间氧化性 最强，在600 ℃以上氧化性加速。 2、氧化生成的氧化皮膨胀与碳钢和低合金钢相似，但奥氏体钢的膨胀系数远 大于氧化皮。
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影响氧化皮剥落的主要因素
氧化皮层达到一定厚度
氧化皮越厚，导致其脱落所需要的 应力越小。管壁金属与氧化皮温度 差越大，应力余越大。
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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1.4 避免氧化皮大面积剥落技术措施
1、启动过程中，加强冷、热态清洗。
2、启停以及升降负荷时，严格控制升温升压或降温降压的速率， 严格控制减温水的喷入时机和喷入量。 3、转干态后，大流量冲洗。 4、减少启停次数，尤其是短时间内。 5、热偏差过大等工况时，可采取降温运行。 6、跳机、停炉后，减缓锅炉降温速度。
4、加强炉膛吹灰，定期清洁炉膛，改善受热面传热。
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减小热偏差燃烧调整试验
各管排12号管氧化皮重量分布
一、割管检查证明：氧 化皮堆积数量与壁温的 高低分布相吻合。
各管排12号管温度分布
二、通过运行方式优 化调整，使受热面壁 温分布均匀，降低壁 温峰值，减缓氧化皮 生成。
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ห้องสมุดไป่ตู้
SOFA开度为60%时，末过左右侧出口壁温偏差最小； SOFA开度为20%时，偏差最大； SOFA开度超过60%时，壁温向右高左低方向发展； SOFA风开度40%～60%较为合理。 13
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减小热偏差燃烧调整试验
2、改变COFA风门开度
末级过热器（炉外）壁温分布图
COFA风开度在50%最佳，偏差较小； COFA风开度为70%时，右侧壁温高于左侧； COFA风开度30%～50%较为合理。
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。
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超(超)临界锅炉氧化皮问题控制原则
氧化皮生成和脱落是不可避免的，可做的是减缓其生成速率，控
制其剥落的时机。 现实可行的技术路线：
减缓生成→控制剥落→加强检查→及时清理
减缓生成：控制金属管壁温度是控制氧化皮生成速率的关键，可通过 燃烧调整降低高温受热面屏间热偏差，防止局部超温。
2017/10/1
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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。
超（超）临界机组锅炉防止氧 化皮剥落爆管及水冷壁高温腐 蚀案例分析
目
录
超（超）临界锅炉氧化皮的剥落及预防
（1）氧化皮的生成及剥落机理 （2）减缓氧化皮生长的措施 （3）避免氧化皮大面积剥落措施
低氮改造后炉内高温腐蚀及结焦问题
（1）低氮燃烧对炉内结焦、高温腐蚀影响 （2）防治水冷壁高温腐蚀技术措施
11
减小热偏差燃烧调整试验
各管排12号管氧化皮重量分布
一、割管检查证明：氧 化皮堆积数量与壁温的 高低分布相吻合。
各管排12号管温度分布
二、通过运行方式优 化调整，使受热面壁 温分布均匀，降低壁 温峰值，减缓氧化皮 生成。
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减小热偏差燃烧调整试验
1、改变SOFA风门开度
末级过热器（炉外）壁温分布图
（1）不锈钢0.1mm； （2）铬钼钢0.2~0.5mm。
氧化皮厚度与应力之间关系
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影响氧化皮剥落的主要因素
金属材质与氧化膜或氧化膜层间应力达到临界值
温度变化幅度大、速度快、频率大，是导致氧化皮层间应力加大而剥落主要原因。 温度导致膨胀，膨胀系数不同导致应力，应力达到临界导致氧化皮剥落。
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
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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
控制剥落：减小受热面温度波动，防止产生热应力是控制氧化皮剥落
的关键，可通过加强启停炉、升降负荷及减温水的使用管理，尽可能 防止受热面温度出现大幅度波动。
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1.3 减缓氧化皮生成的技术措施
1、严禁锅炉超温、超负荷运行。
2、控制热偏差，加强受热面热偏差监视，改善温度场分布及受 热面吸热均匀性，防止局部超温。 3、燃烧调整作为调温的主要手段，尽量减少或避免使用减温水， 减温水调温切忌大开大关。
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第1部分 超超临界锅炉氧化皮生成、剥落及预防
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1.1 氧化皮生成机理
水蒸汽在高温下分解产生H2和O2，受热面金属在高温水蒸汽中发生氧化。
高温 2H2 O 2H2 +O2
特
点：
3Fe+4H2 O Fe3O4 +4H2
1、高温水蒸汽从400 ℃以上就开始具有将强的氧化性，500~700 ℃之间氧化性 最强，在600 ℃以上氧化性加速。 2、氧化生成的氧化皮膨胀与碳钢和低合金钢相似，但奥氏体钢的膨胀系数远 大于氧化皮。