高温氧化及氧化皮的研究
热轧时钢铁材料高温氧化铁皮的研究进展
区域治理综合信息热轧时钢铁材料高温氧化铁皮的研究进展王彦成吉林建龙钢铁有限公司，吉林 吉林 132000摘要：我国自改革开放以来，铁制品的发展较为迅速，钢在冶炼过程中需要通过热轧环节，其中会产生不同程度的氧化反应，形成氧化铁皮，这在较大程度对资源造成较大的浪费，不但在一定程度上会降低表面质量，而且耐蚀性也会有一定的下降，这就需要对氧化铁皮的厚度与结构采取必要措施并实施有效的控制。
关键词：热轧；钢铁材料；高温氧化铁皮一、钢的热轧步骤钢在热轧过程中需要先对钢实施加热过程，当轧制的加热需要均衡的加热速度，达到一定温度时将钢柸取出并采用高压水去除表面的鳞，再将其放入粗轧机实施粗轧程序，再对其实施二次同时进行精轧，最后对其进行冷却与卷取。
此外，在对钢进行热轧时会形成不同类型的氧化铁皮[1]。
二、氧化铁皮的种类一次氧化铁皮：将板坯放于加热炉中进行加温至1200℃，在保温过程中钢坯表面氧离子与铁离子进行双向扩散，通过化学反应生成氧化铁皮，此种高温加热过程中形成的氧化铁皮由于是第一次产生氧化反应，形成“一次氧化铁皮”；二次氧化铁皮。
二次氧化铁皮是在第一次钢材氧化反应的基础上形成的，此阶段主要产生于坯料出炉后的粗轧环节，其中热轧环节需要去除一次氧化铁皮，并且坯料需要通过粗轧环节，在轧制过程中，高温状态中的粗轧与空气产生氧化反应，生成二次氧化铁皮；三次氧化铁皮。
钢坯粗轧后需要进行精轧才能制成成品板材，在进行精轧时，由于轧辊速度相对比较高，并且轧制时间相对比较短，会形成较薄的氧化铁皮，此种氧化铁皮叫作“三次氧化皮”[2]。
三、氧化铁皮的形成与结构氧化铁皮在形成过程中需要通过加热形成不同类型的氧化铁皮结构，如图1所示[3]。
图1中的氧化铁皮一共包含三层，其中包含外层、中间层以及内层，化学反应方程式分别为：2Fe+O2=2FeO；3Fe+2O2=Fe3O4；2Fe3O4+1/2O2=3Fe2O3；外层的Fe2O3主要是以红色为主，结构主要是密排六方结晶结构，结构相对致密，并且无法与酸性溶液相溶。
高温下金属腐蚀机理探究
高温下金属腐蚀机理探究高温下金属腐蚀机理探究引言：金属腐蚀是指金属在特定环境中与氧气、水或其他化学物质发生反应引起的损失。
在高温条件下，金属腐蚀的速度更加快速和严重，因此探究高温下金属腐蚀机理对于有效防止金属材料的损耗具有重要意义。
本文将重点讨论高温条件下金属腐蚀的机理，并介绍常见的高温腐蚀类型和预防措施。
一、高温下金属腐蚀反应机理1. 氧化反应：高温下金属的氧化反应是最主要的腐蚀类型之一。
当金属与氧气接触时，金属表面会形成氧化皮层，这是一种稳定的纳米尺度金属氧化物。
金属氧化物通常具有精细的晶体结构，因此具有优异的物理、化学和热力学性质。
然而，这层氧化层并不稳定，它会通过气相或金属表面的扩散机制被氧进一步氧化形成氧化物或氧化物混合物，导致金属腐蚀加剧。
2. 离子迁移：金属在高温下是高活性物质，它的离子（阳离子）可以在晶体结构中迁移，并与外部环境中的离子发生反应。
离子迁移是金属腐蚀过程中不可忽视的因素之一。
高温下金属晶体中离子的迁移速率比较快，甚至可以达到很高的速度。
离子迁移可以引起金属的局部腐蚀和晶间腐蚀，从而导致金属的失效。
3. 自增强腐蚀：自增强腐蚀是金属在高温下发生腐蚀过程中的一个重要现象。
高温条件下，金属材料内部产生的应力和扩散不均匀会导致局部氧化膜的脱落和重新形成，从而形成更大的氧化层。
这种现象会进一步加速金属的腐蚀速度，形成一个自我放大的过程。
二、高温下常见的金属腐蚀类型1. 高温氧化腐蚀：高温氧化腐蚀是金属在高温条件下与氧气发生反应而引起的腐蚀。
氧化反应是金属在高温下腐蚀的主要原因，它会导致金属的减薄和失效。
常见的高温氧化腐蚀有高温空气氧化腐蚀、高温水蒸气氧化腐蚀等。
2. 高温酸性腐蚀：高温酸性腐蚀是金属在高温酸性介质中发生的腐蚀。
在高温酸性环境中，金属表面会受到腐蚀溶解和局部电化学反应的影响，从而引起金属的失效。
常见的高温酸性腐蚀有酸雾腐蚀、硫酸腐蚀等。
3. 高温碱性腐蚀：高温碱性腐蚀是金属在高温碱性介质中发生的腐蚀。
氧化皮的形成机理
过热蒸汽管道内氧化膜得形成分为制造加工与运行后两个阶段。
ﻫ过热蒸汽管道制造加工过程中氧化膜得形成就是在５70℃以上得高温制造条件下，由空气中得氧与金属结合形成得。
该氧化膜分三层,由钢表面起向外依次为FeO﹑Fe3O4﹑Fｅ２Ｏ3。
试验表明：与金属基体相连得ＦeＯ层结构疏松,晶格缺陷多，当温度低于５70℃时结构不稳定,容易脱落，或在半脱落层部位发生腐蚀.因此，在新锅炉投产前，一定要对锅炉进行酸洗,全部去除制造加工时形成得易脱落氧化层,然后重新钝化，以利在机组运行时形成良好得氧化层。
同时,在基建调试期间也可以考虑对过热器与再热器管道进行加氧吹扫,将易脱落得氧化层颗粒冲掉得同时加速形成坚固得氧化层，否则,在投运后会产生严重得氧化皮问题.ﻫ在45０℃～570℃，水蒸汽与纯铁发生氧化反应，生成得氧化膜由Fe2O３与Fe３O4组成，Ｆe２O3与Fe3O4都比较致密，可以保护或减缓钢材得进一步氧化.在570℃以上，水蒸汽与纯铁发生氧化反应，生成得氧化膜由Ｆｅ2O3、Fe３O4、FｅO三层组成，FｅO在最内层,ＦeO就是不致密得，破坏了整个氧化膜得稳定性,氧化膜易于脱落。
因此，过热蒸汽管道内壁在运行后所形成得氧化膜可分为两种情况:（1)ﻫ如果在锅炉投运之前,通过严格得酸洗与吹管两个环节，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得初期，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得、不易脱落得氧化膜(由Fe2Ｏ3与Fe3O4组成,这种氧化膜与金属得基体结合很牢固，只有在有腐蚀介质与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得进一步氧化,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.如果在锅炉投运之前，酸洗与吹管两个环节不过关,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得﹑不易脱落得氧化膜。
锅炉高温受热面蒸汽侧氧化皮的形成及剥落机理研究
锅炉高温受热面蒸汽侧氧化皮的形成及剥落机理研究摘要：基于基于华能沁北发电有限责任公司2号机组，高温再热器弯头管四次连续氧化脱落检查结果，对锅炉管内壁氧化皮剥落部位进行氧化皮生长的跟踪研究，分析得到氧化皮形成及剥落的规律。
结果表明在高温运行状况下：氧化皮的生成速度取决于金属管壁温度, 氧化皮的剥落主要取决于氧化皮与金属基体的温差及温度变化速率。
严格控制管壁温度及温度变化，是控制氧化皮产生、剥落的关键；前弯头氧化皮堆积量明显低于后弯头，且堆积量主要集中在4~80屏温度较高的位置。
从锅炉运行中受热面温度控制、受热面温度波动控制等几个方面提出了预防和减少锅炉高温受热面管内氧化皮的形成及剥落的措施。
关键词：超临界机组;过热器;氧化皮;脱落;措施随着锅炉运行时间的延长，在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[1]。
施万森对锅炉受热面高温腐蚀及预防措施做出了总结[2]，官民健等针对锅炉受热面的化学腐蚀问题进行了原理分析，并总结出了腐蚀后的补救手段[3]，但针对高温再热器氧化皮检测结果进行分析相关的文献较少。
本文结合华能沁北发电有限责任公司2×600MW超临界机组锅炉高温再热器受热面管氧化皮形成及脱落的实际情况，分析了氧化皮形成的机理、原因及采取的对策。
1 设备概况华能沁北发电有限责任公司一期两台600MW超临界国产化燃煤机组，为我国首座600MW超临界燃煤机组国产化的依托电厂，锅炉采用东方锅炉（集团）股份有限公司引进日本巴布科克-日立公司技术制造的DG1900/25.4—Ⅱ1型锅炉，设计供电煤耗297.3克/千瓦时。
锅炉为超临界参数变压直流炉，单炉膛、一次再热、平衡通风、露天布置、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构Π型锅炉。
锅炉高温受热面氧化皮形成机理及防治措施
锅炉高温受热面氧化皮形成机理及防治措施发布时间：2022-01-11T05:17:03.526Z 来源：《当代电力文化》2021年29期作者：侯启聪[导读] 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。
侯启聪大唐山东电力检修运营有限公司山东青岛 266500摘要：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。
其中氧化亚铁结构非常疏松，致密性最差极易发生断裂，而四氧化三铁、三氧化二铁结构相对致密，具有一定的保护性关键词：氧化皮；形成原因；防范措施1、氧化皮问题现状及危害锅炉受热面管内氧化皮问题，国际上已经出现和研究了将近50年。
上世纪90年代，超超临界火电机组诞生，蒸汽温度达到600℃ /600℃机组效率达到44-45%，供电煤耗达到280g/kWh，在显示优越经济性的同时，伴随着出现了过热器及再热器氧化皮问题。
亚临界机组正常运行温度（541℃）此时炉内受热面实际温度（ 541℃＋ 50℃＝ 591℃）；超临界机组正常运行温度（571℃）此时炉内受热面实际温度（571℃＋ 50℃＝ 621℃）；经研究蒸汽温度在538 ℃以下，锅炉一般不发生氧化皮剥落的问题，而蒸汽温度在570℃以上时受热面就会发生所生成的氧化皮剥落事故，特别是超临界锅炉不可避免产生氧化皮脱落。
氧化皮主要造成两类安全性问题（1）道的蒸汽侧氧化导致锅炉局部过热，超温爆管，降低机组可用率（2）汽轮机叶片固体颗粒侵蚀（SPE）2、氧化皮生成机理在氧化过程中，金属的氧化是通过氧离子和金属离子的扩散来进行的，金属氧化的本质涉及正负离子的扩散。
正是由于金属及所处反应环境中，离子浓度，化学位，电位的不平衡势差促使了离子的扩散，成为金属氧化的内部原动力。
在高温水蒸气环境下由于蒸汽分解产生的氧分压大于由氧化铁和其他合金氧化物解离产生的氧分压，使得氧离子能比较容易的通过氧化层不断到达内部氧化界面形成铁铬尖晶层，同时金属提供必须的电子和金属离子，从内部扩散穿过氧化层，到达外部界面构成铁磁体层，从而形成初始的双层氧化层。
锅炉受热面高温氧化皮问题分析
（ｉ ｇｕｐｏｉｃ ｐ ｃ ｌ ｑ ｉｍ ｎ ｓｆｅ ｕ ｅｖ ｉ ｓｅｔ ｎｉｓｔｔ， Ｊ ｎ ｓ ｒｖ ｅｓｅｉ ｕ ｅｔ ａ ｔ ｓｐ ｒｉ ｏ ｉ ｐｃｉ ｔｕｅ ａ ｎ ａｅ ｐ ｙｙ ｓｎ ｎ ｏ ｎｉ
ｎ ｎｏｇｂａ ｃ ， ａｔｎ ２ ０ ， ｈｎ ） ａ ｔ ｒｎｈ Ｎ ｎｏ ｇ ６ １ Ｃ ｉａ ｎ ２ １
２ 氧 化 皮 的脱 落
氧化 皮 的脱 落有 两个 主要条 件 ： １ 氧 化 层 达 到 一 定 厚 度 ， 常 不 锈 钢 为 ） 通
０ １ｍｍ。 ． 铬钼 钢为 ０ ２— ． ｍ； ． ０ ５ｍ
２ 温度 变化 幅度 大 ， 度快 ， ） 速 频率 高 。
氧化 皮 的脱 落 主要是 由于 氧化皮 与金属 基体 的热 膨 胀 系 数 不 一 样 造 成 的 。Ｓ 一２ ３ Ｐ ４４ Ｔ
当金 属 温度 大 于 ５ ０ ｏ ， 的氧化 速 度 会 ７ Ｃ时 铁
层 ，ｅ Ｆ Ｏ致 密性 差 ， 坏 了整 个 氧 化 膜 的稳 定 性 ， 破
如 图 ２所示 。
大 大地增 加 ， （ ） 超 超 临界 机 组 的蒸 汽 温 度大 都 在
收 稿 Ｅ期 ：０ １—１ ２ ｔ ２１ ２— ３ 作 者 简 介 ： 晓 东 （９ ０一） 男 ， 苏南 通 人 ， 程 师 ， 要从 事 锅 炉 压 力 容 器 检 验研 究 工作 。 狄 １８ ， 江 工 主
第 ２期
狄晓东 ： 锅炉受热面高温氧化皮问题分析
・ １・ ３
无法生 成 Ｃ ２ 护氧 化层 。 ｒ０ 保
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｔ ｓ ｐ ｐｅ ｎ ｒ ｄ ｃ ｈｅ ｐ ｉ ｃ ｐｅ ｏ ｈ ｕｐ ｒ ｃ ｉｉａ ｏ ｉ ｒ ｓ ｒａ ｅ ｈ ｇ ｔｍｐ ｒ ｔ ｒ ｓ ｒ ｃ ： ｈｉ ａ ｒ ｉ ｔｏ ｕ ｅ ｔ ｒｎ ｉ ｌ ｆ ｔｅ ｓ ｅ ｒｔｃ ｌｂ ｌ ｅ ｕ ｆ ｃ ｉ ｈ ｅ ｅ ａ ｕ ｅ ｌ ｍｅ ａ ｘ ｄ ｃ ｍｅ ｉ ｔ ｅｎ ａ ｄ ｉ ｔｏ ｕ ｅ ｔ ｅ ｃ ｎ ｉｉｎ ｏ ｈ ｔｌｏ ｉ ｎ ｅ ｄ ｒ ａ ｑ ａ ｔｏ ｎ ｔ ｌｏ ｉ ｏ ｎ ｏ ｂ ｉ ｇ， ｎ ｎ ｒ ｄ ｃ ｈ ｏ ｄ ｔ ｆｔ ｅ ｍｅ ａ ｘｄ ｅ ｇ ｎ ｅ ， ｑ ｒ ｄａｉｎ ａ ｄ ｏ
高温受热管氧化皮生成机理研究进展
第 ２期
尹成武 ， 等： 高温受热管氧化皮生成机 理研 究进展
９ ７
０ｘ ｉ ｄ ｅ Ｇｒ ｏ ｗｔ ｈ ａ ｎ ｄ Ｅｘ ｆ ｏ ｌ ｉ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｎ ＡＩ ｌ ｏ ｙ ｓ Ｅｘ ｐ ｏ ｓ ｅ ｄ ｔ ｏ
文章 编 号 ： １ ６ ７ ３ － ９ ９ ６ ５ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ２ — ０ ８ ７ — １ １
高 温 受 热 管 氧 化 皮 生成 机 理 研 究进 展
尹 成 武 ，杨 洪 权
（ 国华太仓发 电有 限公 司 ， 苏州 ２ １ ５ ４ ３ ３ ）
摘
要： 火电机组 中高温 受热 面管氧 化 皮一 直是研 究人 员重 点关 注 问题 ， 氧化 皮对 火 电机 组
关键 词 ： 受 热 面管 ； 氧化皮； 生成机 理 ； 剥 落形 式 中 图号 ： Ｔ Ｇ１ ７ ２ ． ８ 文献标 志码 ： Ａ
火 电机组中高温经济运行的重要因素， 据统 计ｎ ］ ， 我 国 大型锅 炉 中因受 热面 管爆 漏导致 的停 机
载阶段） ， 脱落的氧化皮薄片被蒸 汽吹到受热面管
Ｔ ２ ２ 钢， Ｔ ９ １ 钢， Ｔ １ ２ ２ 钢和奥 氏体不锈钢作为电站
＊
收 稿 日期 ： ２ ｏ １ ２ — １ １ 一 Ｏ ５
基金资助 ： 国华电力公 司科技开发项 目（ 国华太 电 ２ ０ １ ２ — ０ ３ ）
作者简介 ： 尹成武（ １ ９ ６ ２ 一 ） ， 男， 国华太仓发 电有限公司工程师 ， 主要研究方 向为火 电厂金属监督 、 焊接及热处理等
脱 落 的氧化 皮．
钢铁材料的高温氧化与腐蚀
钢铁材料的高温氧化与腐蚀导言：钢铁材料在高温和腐蚀环境下工作时，会发生氧化和腐蚀现象，会导致材料的力学性能和耐久性能的降低，从而减少材料的使用寿命。
因此，研究钢铁材料在高温和腐蚀环境下的性能，是提高材料的使用寿命和工作效率的重要途径之一。
本文将围绕钢铁材料的高温氧化和腐蚀这两个方面进行详细讲解。
第一部分钢铁材料的高温氧化钢铁材料在高温环境下会发生氧化现象。
此时，钢铁表面会形成一层含氧化物的物质，这种物质称为氧化皮，它会影响钢铁的力学性能。
1. 原因：钢铁的高温氧化是由于材料表面的氧分子和钢铁表面的铁原子发生化学反应所导致的。
2. 影响：高温氧化会影响钢铁的力学性能，导致材料在高温下的强度和硬度等性能下降。
3. 防护：防止钢铁材料的高温氧化，可以从材料选择、表面处理和保护涂层等方面入手。
材料选择：选用抗氧化性能好的材料，如各种合金钢和不锈钢等。
表面处理：对材料表面进行特殊的表面处理，如表面氮化、硅化、金属化等，形成一层保护膜，防止氧分子的侵蚀。
保护涂层：在钢铁表面喷涂高温耐蚀涂层，以形成一层保护膜，防止材料表面氧化。
第二部分钢铁材料的腐蚀钢铁材料在腐蚀环境下，如酸液、盐水等之下会发生腐蚀现象。
此时，钢铁表面会发生化学反应，形成一层氧化物，这会导致材料的力学性能和耐久性能的下降，从而导致材料的使用寿命缩短。
1. 原因：（1）材料本身的缺陷：例如材料中的气孔、夹杂、缺陷等。
（2）腐蚀介质：包括酸液、盐水等，这些介质与材料表面的化学反应会导致腐蚀。
2. 影响：腐蚀会使钢铁表面发生化学反应，形成氧化物，导致材料的力学性能和耐久性能的下降。
3. 防护：防止钢铁材料的腐蚀，可以从选材、表面处理和喷涂保护涂层等方面着手。
材料选择：选择钢铁材料中的合金元素，使材料本身具有较好的抗腐蚀性能。
表面处理：对材料表面进行喷砂处理、酸洗处理等，去除气孔和杂质等缺陷，在一定程度上提高钢铁材料的抗腐蚀性能。
喷涂保护涂层：在钢铁表面喷涂防腐蚀涂层，如氟树脂、聚氨酯等，可起到防腐蚀的作用。
锅炉高温受热面氧化皮检测新技术的应用
1概述如今大容量机组奥氏体材料如TP304H、TP347H、TP347HFG、Super304、HR3C 等高等级钢材在火力发电机组锅炉高温受热面的不断应用，管内壁在高温下不可避免地被蒸气氧化，进而形成一定厚度的氧化皮，因氧化皮和基材存在较大的膨胀系数差，在机组启、停过程中氧化皮受应力作用剥落堵塞受热面管。
氧化皮剥落堵塞所造成的超温爆管是一个世界公认的普遍性问题，已经成为影响锅炉安全稳定运行的重要因素。
2锅炉高温受热面奥氏体不锈钢产生氧化皮的原因与危害从热力学角度来讲，锅炉管内壁产生蒸汽氧化现象是必然的，因为铁与水反应生成Fe(OH)2，饱和后在一定温度范围转化为Fe3O4，在其表面形成Fe3O4氧化膜，并有氢析出。
一般来说金属温度对氧化速度的影响最大，而蒸汽压力的影响相对较小，且温度对于不同钢种蒸汽氧化速度的影响方向和程度也不尽相同。
在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的作用下会不断氧化而形成连续的氧化皮，由于氧化皮的膨胀系数（0.9*10-5）与奥氏体不锈钢基体金属的线膨胀系数（2.1*10-5）相比差别很大，温度变化时二者的热胀冷缩变形很不协调，就会引起氧化皮破裂并从金属表面剥离，因此在机组启停或温度急剧变化时就更易引起管内氧化皮大面积剥落堵塞管子。
当然，不同管子受锅炉热偏差影响其内壁氧化皮剥落堆积程度也出现较大的差别。
据资料统计分析：亚临界机组正常温度运行（541℃），氧化物高峰期应在35000小时左右就会出现脱落堵塞管道；国内机组高峰期最早的在33000小时左右。
超临界机组正常温度运行（571℃），氧化物高峰期应在15000小时左右就会出现脱落堵塞管道；且温度越高，高温氧化就会加速，氧化高峰期来得越早温度越高，高温氧化越快，容易造成氧化物运行中大面积快速脱落堵塞产生爆管。
目前国内已有许多机组相继出现了锅炉氧化皮剥落所导致的爆管、汽室部件严重吹损等事故，成为威胁机组运行可靠性的主要因素。
氧化皮问题研究
3、铁磁性测量原理
奥氏体不锈钢为弱顺磁性物质，氧化皮为铁 磁性物质。 对铁磁性物质施加磁场，会使铁磁性物质所 占有空间的磁场发生较强变化； 对弱顺磁性物质施加磁场，其所占空间的磁 场无明显变化； 通过施加激励磁场，测量铁磁性物质磁化后 的磁场强度变化 ---- 即为我们所需的铁磁性测 量原理。
利用氧化皮的铁磁性进行测量 对所测锅炉管道施加一定规律的磁场，使得管内 氧化物被磁化，检测其相关的磁场强度，即可测 算氧化物的多少 通过多点测量及补偿，可以准确测定管道内氧化 物的形状和数量
氧化皮问题研究
（一）氧化皮问题现状及危害
1990年以后，我国火电机组蒸汽温度突 破超临界540℃/566℃限制，超超临界火电 技术出现，蒸汽温度达到600℃ /600℃。 参数的提高使机组效率提高，但伴随着出现 过热器、再热器氧化皮问题。
亚临界机组正常运行温度（541℃）此时炉内 钢管实际温度（ 541℃ ＋ 50℃ ＝ 591℃ ）； 超临界机组正常运行温度（571℃）此时炉内 钢管 实际温度（ 571℃ ＋ 50℃ ＝ 621℃ ）； 经研究蒸汽温度在538 ℃ 以下，锅炉一般不 发生氧化皮剥落的问题，而蒸汽温度在566 ℃以 上时不锈钢管料就会发生所生成的氧化皮剥落事 故，特别是超临界锅炉不可避免产生氧化皮脱落 堵塞管道，检修时必须检查。
低碳 钢和 低Cr 合金 钢温 度与 氧化 膜类 型图
奥氏 体不 锈钢 的氧 化层
Cr2O3和FeO Cr2O3的 尖晶石结构
2、氧化皮临界厚度
日本IHI和丹麦电业联合体ELSAM的研究结果：氧化 皮的成长存在边界效应，即随时间推移氧化皮将达 到临界厚度，此后氧化皮开始剥落，产生剥落的原 因主要是氧化皮与母材的膨胀系数不同，在载荷变 化迅速、锅炉启停等情况下，氧化皮易剥离。 氧化皮的临界厚度尺寸： 对于铁素体钢管，氧化皮厚度达到500μm时开始剥 落； 对于奥氏体钢管，Fe3O4氧化皮厚度达到100～ 200μm开始剥落。
热轧钢材高温氧化行为及氧化铁皮控制技术开发与应用
热轧钢材高温氧化行为及氧化铁皮控制技术开发与应用在热轧钢材的世界里，高温氧化就像个不请自来的客人，偏偏还爱在你最不想见的时候造访。
想象一下，刚刚从炉子里出来的钢材，浑身热气腾腾，结果就遭遇了空气中那些顽固的氧分子，哎，真是让人哭笑不得。
高温下，氧气像打了鸡血似的，直冲上来，要和钢材亲密接触。
于是，钢材表面开始出现一层令人头疼的氧化铁皮，这个家伙可不是吃素的，它不仅影响钢材的外观，还会降低它的性能，真是个麻烦！说到氧化铁皮，这东西可不简单，想让它乖乖听话，得费点心思。
咱们得知道它是怎么来的。
氧化铁皮的形成就像煮水，水开了，就得加盖，不然蒸汽四溅；同样，热轧的钢材在高温下暴露于氧气中，如果不加以控制，氧化铁皮就会迅速生成。
钢材越热，氧化越快，结果就是表面变得粗糙，像个经历了风雨的老爷爷，满是皱纹，谁见了都想避开。
可钢材毕竟是钢材，得想办法把它“美容”，让它重新焕发生机。
怎么控制氧化铁皮的形成呢？别急，这里有一些小妙招。
咱们可以在轧制过程中调节气氛，加入一些保护气体，比如氩气，这样一来，氧气的活动空间就被压缩了，氧化铁皮自然就不敢轻举妄动。
此外，咱们还可以在钢材表面涂上一层防护膜，这就像给钢材穿上一件保护衣，外面的氧气就很难侵入了。
哎，这种方法听上去简单，但效果却不一般，像是给钢材装上了保险杠。
不同的钢材对氧化的敏感程度也不一样。
就像人一样，有的人皮肤白皙，稍微一晒就红；而有的人则黑得像个小炭球，阳光照上去反而显得光彩夺目。
因此，咱们在进行高温轧制时，得根据不同材料的特性，制定个性化的氧化控制方案。
这样一来，才能让每一种钢材都能在高温的环境中尽情发挥，减少氧化皮的生成。
哦，对了，咱们还得关注一下钢材后期的处理。
即便在轧制过程中采取了防护措施，也不能掉以轻心。
钢材出炉后，最好能迅速进行冷却处理，像是给它来个“冰桶挑战”，这样一来，氧化反应就会被抑制，氧化铁皮的生成就会大大减少。
用这种方法，钢材就能保持更好的性能，不容易变质。
高温氧化皮的问题探讨和防治
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。
氧化皮问题经验交流材料
炉爆管有重要的意义。
5.5增加壁温测点
增加壁温测点利于机组运行期间在线监视管壁 的温度，发现超温及时采取措施。完善热负荷区 域高温受热面管壁的温度测点，要保证每排管子 上至少有2-3个温度测点，并加强受热面管壁温度 测点的维护。#3、4炉大修期间准备增加280个。
末级过热器布置于炉膛出口的屏式过热器之后，折 焰角上方，沿炉宽方向排列共30片管屏，顺流布置， 管屏间距为690mm。每片管组由20根管子绕制而成，入 口段的管子Ф44.5×7.5 （材质SA-213 TP347H）。出口管 屏材质为Ф44.5×7.5（材质 SA-213 T91），每片末级过 热器均连接有入口及出口集箱各一只。 过热器和再热器汽温调节主要靠烟道尾部的烟气调 温挡板，辅助减温水调节。氧化皮主要发生在高温过 热器入口SA-213 TP347H管段，脱落的片状氧化皮沉积 在管屏底部弯头。
氧化皮堵满
氧化皮堵塞1/3以下
#4炉小修期间，高过30屏、每屏20个弯头共检 测4次，高过累计检测2400个弯头。氧化皮堆积 信号大于300的，拍片验证弯头108个：氧化皮重 量最大133克，管径基本堵实；发现有24个弯头 堵塞超过三分之一，氧化皮称重约30~40克；有 18个弯头堵塞超过二分之一，氧化皮称重50~74 克；堵塞小于三分之一的26个弯头没有割管。为 保险起见，通常氧化皮堵塞超过1/3的全部割管清 理。管子焊接完毕，拆除脚手架前，再用磁通量 检测仪全面复查一遍，防止检修过程中氧化皮脱 落堵塞管子。
机组正常停机要采用滑停方式，滑停过程中屏过 、末过蒸汽温度的温度变化率不高于2℃/min 通过减燃料、调燃烧的办法降低负荷和温度，避 免投用减温水. 机组正常停机或事故停机时，立即停止送、引风 机运行并关闭炉膛进出口风系统挡板进行闷炉。 保证管壁温度降至180℃以下，再开始检修工作
火电厂锅炉高温过热器 再热器管壁氧化皮生成与剥落机理研究
火电厂锅炉高温过热器再热器管壁氧化皮生成与剥落机理研究火电厂锅炉高温过热器再热器管壁氧化皮生成与剥落机理研究1.引言火电厂锅炉是现代工业发电的重要设备之一，在其运行过程中，高温过热器与再热器是关键部件，起着提高锅炉热效率和保证供电安全的重要作用。
然而，由于高温氧化条件的存在，管壁会生成氧化皮，进而影响设备的稳定运行。
因此，研究管壁氧化皮的生成机理与剥落机理具有重要的理论和实践意义。
2.高温过热器与再热器管壁氧化皮生成机理2.1 高温氧化反应高温过热器与再热器管壁在高温下与燃烧气体中的氧发生氧化反应，生成金属表面的氧化皮。
这一过程主要受到温度、氧化性环境等因素的影响。
高温条件下，金属表面的氧在与燃烧气体中的氢还原反应较弱的情况下，会与金属表面形成氧化物膜，促使氧化皮的形成。
2.2 腐蚀介质高温过热器与再热器管壁受到的腐蚀介质主要是燃烧气体中的水蒸气、SO2、氧等。
其中，水蒸气是管壁腐蚀的主要因素之一，其会与管壁金属形成氢氧化铁等腐蚀产物，进而加速氧化皮的生成。
3.高温过热器与再热器管壁氧化皮剥落机理3.1 热应力高温氧化皮与金属基体之间存在着不同的热膨胀系数，当管壁温度变化较大时，氧化皮与金属基体之间会产生热应力，导致氧化皮的剥落。
特别是在急冷急热循环的情况下，热应力的作用更加明显。
3.2 振动疲劳火电厂锅炉运行过程中，管道会受到水蒸气的冲刷和振动的影响，导致管壁产生疲劳破坏。
研究发现，氧化皮与金属基体之间的结合较弱，振动作用下容易发生剥落。
4.研究方法为了研究高温过热器与再热器管壁氧化皮的生成与剥落机理，需要采用一系列实验方法和理论模型。
4.1 金相显微镜观察通过金相显微镜观察氧化皮在金属表面的分布情况，分析氧化皮的形态和组织结构特征。
4.2 热应力分析利用热应力分析方法，测量管壁在不同温度下产生的热应力大小，探究热应力对氧化皮剥落的影响。
4.3 振动实验通过对管道进行振动实验，模拟锅炉运行过程中的振动情况，观察氧化皮在振动作用下的剥落情况，验证振动疲劳对氧化皮剥落的影响。
锅炉高温受热面蒸汽侧氧化皮的形成及剥落机理研究进展
锅炉高温受热面蒸汽侧氧化皮的形成及剥落机理研究进展摘要：锅炉是现在很多工业生产和生活中必不可少的一部分，在使用锅炉的过程中由于使用时间过长，操作方法不当或者一些其他原因可能会导致锅炉高温受热面蒸汽测氧化皮的形成，在氧化皮形成之后还在不断成长会有新的氧化皮产生，久而久之就会导致氧化皮出现脱落的情况。
氧化皮的形成和剥落都会对锅炉的正常工作造成影响，本文主要对锅炉高温受热面蒸汽侧氧化皮的形成及剥落的机理的相关内容进行分析。
关键词：锅炉；高温受热面蒸汽侧氧化皮；形成及剥落机理引言：锅炉的使用范围是非常广的，锅炉的工作时间也比较长，工作时间长就会导致一些隐患的产生。
比如，锅炉高温受热面蒸汽侧氧化皮的产生，随着氧化皮的产生成长，会逐渐开始剥落，在剥落过程中会给锅炉造成一定的安全隐患。
因此一定要关注氧化皮的形成和剥落的相关问题，及时发现问题处理问题。
一.锅炉高温受热面蒸汽侧氧化皮的危害在锅炉使用过程中氧化皮的出现是不可避免的，氧化皮的产生会造成一些问题。
随着氧化皮的产生成长，氧化皮会发生剥落现象，氧化皮剥落会导致锅炉内部出现堵塞的现象，对锅炉的正常工作造成影响，甚者还可能出现爆炸。
因为氧化皮的产生和剥落造成的爆炸事故已经出现过好几起。
而且氧化皮的出现会对锅炉的水质造成影响，氧化皮的出现和剥落会导致锅炉的性能不稳定，减少锅炉使用寿命。
二.氧化皮的形成及剥落机理氧化皮的形成和剥落会给锅炉的正常运行造成影响，因此一定将这个问题重视起来，寻找相关的解决方法。
在解决问题之前，一定要弄清楚氧化皮形成和剥落的具体原理，接下来对其形成和剥落的具体原理进行分析。
（1）氧化皮的形成原理氧化皮的一般为灰黑色，质量比较厚重，表层比较粗糙。
它的形成离不开以下几个条件：水分，高温；铁离子等。
在其形成过程中主要是在锅炉的使用过程中，内部蒸汽温度较高，就具备了水分和高温两个条件，和原有的锅炉材料进行反应，锅炉原有材料中含有一定量的铁离子，经过时间的沉淀，氧化皮就形成了。
火电厂高温氧化皮的生成及防范措施
火电厂高温氧化皮的生成及防范措施摘要：随着发电机组蒸汽温度和压力的提高，超临界锅炉的效率在大幅度提高，供电煤耗大幅下降；但提高蒸汽参数的同时也遇到了一些技术难题，主要是金属材料在高温、高压下的性能问题，尤其是材料的抗高温腐蚀和高温蒸汽氧化能力。
伴随着超临界机组蒸汽温度的提高，锅炉受热面的材料等级也逐步向高等级方向发展，高温受热面材料的蒸汽氧化及由此产生的一系列问题日益引起关注。
论文关键词：高温氧化；氧化皮；爆管；引言：我厂一期2×600MW超临界机组锅炉为东方锅炉厂第一次引进技术制造的国产超临界滑压运行直流锅炉，锅炉型号DG1900/25.4-Ⅱ1型，单炉膛，一次中间再热，尾部双烟道结构。
本锅炉固态排渣，全钢构架，全悬吊结构露天布置。
采用内置式启动分离系统，带疏水扩容器的启动系统，不设循环泵，汽水分离器分离出来的饱和水直接进入了凝汽器。
我厂锅炉采用东方锅炉股份有限公司与日本日立-巴布科克公司技术合作的前后墙对冲燃烧锅炉，炉膛水冷壁按日立-巴布科克壁温计算、应力分析计算结果选用受热面管及膜式扁钢材质并留有裕度。
过热器及再热器系统的布置方式采用了日立-巴布科克公司典型的布置方式和结构形式，过热器采用辐射-对流型，再热器为纯对流型。
1、金属的高温氧化1.1金属在自然界中总是以热力学最稳定状态的氧化物形式存在。
因为包括贵金属在内，所有金属在常温空气中都是不稳定的，它们与氧发生反应生成表面氧化物膜。
在高温环境中，金属氧化十分迅速，会造成严重的危害。
金属高温氧化不仅仅指金属与氧气反应生成金属氧化物的现象，还包括金属在高温下与含硫、碳、氮及卤族元素气体的反应。
金属的高温氧化有狭义和广义两类，许多工业生成领域中常遇到的是广义高温氧化现象。
（1）狭义高温氧化，指在高温下金属与氧气反应生成金属氧化物的过程，反之，自金属氧化物中夺走氧为还原。
（2）广义高温氧化，指高温下组成材料的原子、原子团或离子丢失电子的过程，反之，获得电子为还原。
600 MW超超临界锅炉高温氧化皮问题分析与防治
设备管理与维修2021翼4（上）600MW 超超临界锅炉高温氧化皮问题分析与防治雷中辉，钟强（华能岳阳电厂，湖南岳阳414002）摘要：某电厂三期600MW 投产初期，一直受锅炉高温氧化皮超标甚至爆管问题的困扰，影响机组的安全稳定运行。
后续电厂通过采取逢停必检、过热器酸洗等系列措施，在锅炉高温氧化皮治理方面了取得了一定成果，可供其他同类型的燃煤机组参考。
关键词：超超临界；奥氏体不锈钢；氧化皮；防治；酸洗中图分类号：TM621.2；TK212文献标识码：BDOI ：10.16621/ki.issn1001-0599.2021.04.490引言目前，锅炉过热器管内壁氧化皮脱落堵塞超温甚至爆管已成为了很多火电厂面临的一个巨大难题，严重影响机组的安全运行，给火电厂带来很大的经济损失。
因此，开展对氧化皮问题的分析与研究并提出相应的防治处理措施就显得非常迫切和必要，这也是很多火电厂和科研院所攻关的课题。
1某超超临界机组概况某大型火电厂三期5#、6#超超临界机组分别于2011年1月和2011年7月投入运行。
锅炉采用乇形布置、一次中间再热、平衡通风、墙式切圆燃烧、固态排渣、全悬吊结构，过热器系统沿蒸汽流程依次为一级低温过热器、二级分隔屏过热器、三级屏式过热器和四级末级过热器，再热器则沿蒸汽流程分成低温再热器和高温再热器两级。
过热蒸汽调温方式以煤水比为主，喷水减温为辅；再热蒸汽则使用调温挡板和燃烧器的摆动来调节温度，同时在低温再热器入口管道上还设置有事故喷水减温器[1]。
（1）末级过热器沿炉宽方向布置有51片管屏，每片管屏由16根管并联绕制而成，根据需要设计了不同规格的管道，主要规格为椎44.5伊7.5mm （SA-213TP347H ）、椎44.5伊8.5mm（A-213S30432）、椎44.5伊9mm（A-213S30432）。
（2）后屏过热器共有32片屏，每片屏由18根管组成，管道材料为213TP347H 、Super304H 和SA-213TP310HCbN ，管径为51.0mm/63.5mm ，平均壁厚8.0~11.5mm 。
高温氧化皮的问题探讨和防治
机 叶 片 ， 染水 汽 品 质 。 污 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 ， 制 氧 化 皮 生 成 和 剥 落 ， 抑 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 ： 化皮 ； 氧 温度 ； 落 剥
维普资讯
１８ ２
华 北 电力 技 术
Ｎ Ｔ ＨＩ Ａ Ｌ Ｃ Ｉ ＯＷＥ ＯＲ Ｈ Ｃ Ｎ Ｅ Ｅ ＴＲ Ｃ Ｐ Ｒ
增 刊 ２ ２ ０ ０７
高 温 氧化 皮 的问题 探讨 和 防治
梁学斌 ， 何 文 ， 王树 伟
（ 津 国华 盘 山发 电有 限责 任 公 司 ， 津 蓟县 ３ １ ０ ） 天 天 ０ ９０
中图 分 类 号 ： Ｋ２ ３ ３ Ｔ ２ ． ２
文 献 标 识 码 ： Ｂ
文 章 编 号 ：０ ３９ ７ （ ０７ 增刊 ２０ ２— ３ １ ０— １ １２ ０ ） － １８０
Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｎｄ Ｃｏ ｒ ｆ Ｈ ｉ ｈ ｍ ｐｅ ａ ｕｒ ｓ ａ ｃ ａ ｎｔ ｏｌｏ ｇ Ｔｅ ｒ ｔ ｅ Ｏｘｉ ｔｏ Ｓｋｉ ｄａ ｉ ｎ ｎ
０ 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 ｆ 一 ６ ０２ — ４ Ｋ Ｈ ７ ） ｉ １ ５ —５ ５ ５ Ｔ（ 一６ 型直流超临 ｎ
氧化皮成因
氧化皮生成原因：高温蒸汽管内壁生成氧化膜是个自然的过程，开始时氧化膜形成很快，一旦膜形成后氧化速度便减慢了。
但随着运行时间的增加，在超温或温度、压力剧烈波动等情况下，由于管子母材和氧化膜不同的热膨胀能力，金属表面的氧化膜会产生裂纹，裂纹的存在使得基体金属直接暴露于氧化环境之中，加速了氧化的进程，氧化层也开始向双层、多层发展。
高温过热器材料SA 213TP3476H为奥氏体不锈钢，当奥氏体不锈钢长时间处于高温高压的水蒸汽中时，管子内壁会自然的氧化。
由于Cr的活性较高，在氧化的初始阶段，管子内表面会生成很薄的Cr2O氧化膜，这层氧化膜的形成阻止了管子内壁进一步氧化。
但随着运行时间的增加，氧化膜以下的基体相应地发生c r 的贫化，同时在超温或温度、压力剧烈波动等情况的作用下，外层氧化物出现细微的裂纹，Fe向氧化膜外扩散，大大恶化了其高温下的抗氧化能力，氧化发展速度加快，抗氧化性能降低，氧化层也开始向双层、多层发展。
氧化皮的生长速度与温度有着密切的关系。
一般说来，在某个温度段( 565 ~595℃)，温度越高，氧化皮生长速度越快，而锅炉主蒸汽温度为5 7 1℃，在该温度下运行，管内壁氧化皮就会生长。
高温氧化遵循抛物线规则进行，而T P347 H管的氧化皮的热膨胀系数与基体材料的热膨胀系数有较大差异，在设备快速启停时，氧化皮容易脱落( 几微米就可脱落) ，脱落后使基材暴露在蒸汽中，而抛物线特征为初期氧化速度极快，导致反复脱落，反复氧化，氧化速度加快，并且脱落的氧化皮反过来也降低此处管材的蒸汽流量，使其容易超温，并使管子氧化速度显着增加。
氧化皮脱落原因随着机组运行时间的延长，氧化膜的厚度增加，在锅炉的频繁启动、停炉或升降负荷过程中，管子温度变化幅度很大，由于母材和氧化膜的热膨胀能力不同，基体会对表面的氧化膜产生拉或压的作用，这些作用都会导致氧化膜开裂。
SA213TP3476H钢材的膨胀系数一般在( 1 6 ~2 0 )×1 0／℃，而氧化铁的膨胀系数一般在9.1 ×1 0 ／℃。
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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。
2. 锅炉在减温水的使用上存在差异。
盘山电厂一二级减温水在负荷350MW以上主汽温度520℃时使用，而伊敏电厂在机组启动初期就投入使用。
3.伊敏锅炉蒸汽吹灰每两天吹一次，水力两天吹一次；盘山锅炉蒸汽吹灰每天两次，水力吹灰每天下午一次，夜间投入一半吹一次4. 盘山累计运行时间8－9年，其中加氧运行约5年；伊敏累计运行时间5－6年，其中加氧运行约1年；相同材质机组对比2洛阳双源热电厂氧化皮问题・№1锅炉系超高压、自然循环、固态除渣煤粉锅炉，1999年5月投运。
从投运至2003年5月7日，累计运行21552小时，启停61次。
该炉未采用给水加氧处理工艺。
2003年5月7日，材料为12Cr18Ni12Ti的四级过热器乙数第4排、第8排，前数第2根管下部弯头处爆管，从爆开的过热器管看，弯头被大量的金属氧化皮堵塞，致使管子因堵塞过热爆管。
经检测发现，许多弯头中均存在大量的氧化皮，氧化皮厚度在0.05mm～0.12mm。
有较多氧化皮剥离脱落氧化皮基本剥离脱落，露出不平的基体表面工业领域常见的高温氧化狭义高温氰化•狭义高温氧化是指在高温下金属与氧气反应生成金属氧化物的过程。
反之，自金属氧化物中夺走氧为还原。
可以下式表达:M为金属，可以是纯金属、合金、金属间化合物基合金等;氧气可以是纯氧，或是含氧的干燥气体，如空气等广义高温氰化广义高温氧化指高温下组成材料的原子、原子团或离子丢失电子(e)的过程。
反之，获得电子为还原。
以下式表达:换言之，即M的价态提高为氧化，反之为还原，如下例:M为金属原子、原子团、离子;X为反应性气体，可以是卤族元素、硫、碳、氮等影响金属高温氧化性能的主要因素1 材料性质•化学成分•相组成•组织结构•物理性质2 氧化膜性质•金属与其氧化物体积比•氧化物热力学稳定性、生成自由能、熔点、蒸汽压等•氧化膜相组成、相的稳定性、结晶结构、缺陷类型与密度等•氧化膜力学性质：生长应力、热应力、应力分布、膜的塑性与强度•膜的物理性质：热膨胀系数、扩散系数、弹性模量等影响金属高温氧化性能的主要因素2 3 氧化膜/金属界面•氧化膜与材料的外延生长关系•界面的几何行状•界面的化学变化，有无有害杂质的偏聚•界面能与界面结合强度（粘附性）4 氧化膜/气体界面•氧化膜表面沉积物的影响（硫酸盐、V2O5）•氧化膜表面有无自催化反应或氧化还原循环反应•氧化膜表面形貌5 气相•气相化学成分•气相压力和气体组分分压•气体流动状态•气体中的固体杂质•温度及其变化•受外力状态火电厂热力系统高温氧化的概念•高温氧化是金属腐蚀的特殊形式•热力系统高温氧化是在氧化性气体（水蒸汽）在高温条件下与金属反应的过程：3Fe ＋4H 2O ＝Fe 3O 4＋4H 2↑氧离子和金属离子反应生成氧化铁膜。
高温氧化的控制因素•运行环境、介质和金属材料三要素中，运行环境是高温氧化的控制因素。
•温度的变化是影响氧化皮剥落的首要原因。
高温氧化原理－氧化膜生成•在高温气体中（450℃以上）高温金属的氧化最初是通过化学反应进行的，即氧化还原反应是在反应离子相互作用瞬间于碰撞的那一个反应点上完成的。
•随后膜的成长则通过电化学反应进行的，即金属表面的介质已由气相改变为氧化膜。
氧化膜是既能电子导电又能离子导电的半导体。
金属高温氧化的等价电池高温氧化原理－氧化膜成长•金属可在阳极（金属－膜界面）离解后，通过膜把电子传递给膜表面上的氧，使其还原变成氧离子（O2-），而氧离子和金属离子在膜中又可进行离子导电，即氧离子向阳极（金属）迁移和金属离子向阴极（膜－气相界面）迁移，或在膜中相遇进行第二次化合，使膜不断成长。
570℃氧气的氧化机制570℃水蒸汽的氧化机制高温氧化的原理•根据不同的氧化剂，氧离子来自：1 吸附的O2—由高温下空气和氧气提供2 吸附的H2O——高温下的H2O提供3 其他各种含氧物质高温氧化的条件－运行条件•受热面温度的控制烟温控制汽温控制金属壁温的控制•机组起停时的温度控制强制冷却强制升温•负荷波动时燃烧的控制•吹灰方式和频度的控制高温氧化的条件－材料•金属材料含铬、镍合金钢、奥氏体钢等高温氧化的条件－介质•氧化剂（热力学因素）空气、O2、H2O、O2＋H2O、CO2、SO2•氧化剂的浓度（动力学因素）不同氧化剂的氧化作用1碳钢24小时内的增重mg/cm 2>50035.4SO 2 113.357.5124.390058.762.251.1700CO 2H 2O （q ）O 2温度℃水在高温条件下是强氧化剂•水的介电常数为80（空气为1），远远大于其他物质。
•水是极性分子，也叫做偶极子，连接正电荷（氢离子）和负电荷（氧离子）的直线之间的夹角为104.5度。
•极性水分子与与铁离子之间的静电作用大于其他物质的分子。
水分子极性作用水的加速氧化作用•与没有水蒸汽的氧化相比，水蒸汽氧化更容易产生氧化皮剥落现象的原因空腔理论氢缺陷理论微裂纹理论空腔理论•金属原子以离子的形式进入氧化膜的地方将留下一个空穴。
这种空穴可以通过金属或氧化膜扩散，因此空穴彼此之间可以联合起来，形成孔洞。
孔洞相连形成空腔.空腔为氧化膜的下一步剥离创造了条件。
•如果阳离子充分地向外运动以避免应力的发生，而阴离子也充分地向内运动以避免空腔的形成，就可以生成一种稳定的氧化膜，例如在金属镍上形成的抗氧化性膜。
氧化膜周期性破损如果氧化发生在氧化物膜没有塑性的某一温度下，即使空腔已经扩展到金属表面，但空腔的顶部仍将架在上面，氧化会变慢。
如果氧化膜周期地破损，氧化都会突然地变快。
氧化膜周期性破损氢缺陷理论1•从水蒸汽与金属反应中产生的氢质子能够溶解到氧化膜中去，加强了氢氧离子在氧化膜中的传输作用。
•氢质子在氧化物中的扩散速度大于氢氧离子，氢氧离子的扩散速度则比氧离子快。
•质子或离子传输是氧化膜生长速率的控制因素•氢气的还原同时在气体/氧化膜界面和金属/氧化膜界面进行。
氢缺陷理论2•氢质子会与氧离子在氧化膜/金属基体界面结合生成水•穿过氧化膜的氢气和水又会与进一步与金属基体反应（在氧化膜/气相界面的情况相同）•在反应过程中，在内外界面产生大量的空穴，进一步空穴发展成为空洞，微裂纹理论•膜内的微裂纹导致水蒸汽与金属基体直接反应•反应释放的氢气会使Cr2O3还原，使得Cr2O3相逐渐减少，使氧化膜失去保护作用。
水对钢氧化的化学过程氢的析出•蒸汽中的氢，主要来自水汽和钢铁的反应。
Me + H2O ＝MeO+ H2•由于在金属表面形成了MeO后，阻挡了Me 和水汽的接触，反应速度就取决于氢和铁离子的扩散速度，随着MeO膜的增厚，扩散速度便随着降低，氢的析出量就随着降低。
因此可根据氢的析出量变化，间接地检测MeO 膜的形成情况。
膜形成时的氢逸出曲线水和氧气的氧化能力比较•在450℃～700℃的温度范围内水的氧化能力大于氧气的氧化能力•在水蒸汽中如果氧的分压低于10－5，分子氧将不会影响氧化膜的性质。
•蒸汽系统中分子氧参与反应的可能性分析蒸汽系统中分子氧参与反应的可能性•蒸汽中的氧气若要参与金属的高温氧化反应，必须克服几个障碍：（物理吸附和化学吸附）1在给定温度下，金属单位表面吸附的气体分子数量与气体分压有关。
由于水分子是偶极子，具有很强的化学吸附能力，即使在同等分压条件下，分子氧很难有机会吸附在金属表面。
2 由于水与金属反应中氢离子还原成为氢气。
2H++2e ↔H2分子氧必须有机会参与界面反应，先离解为原子氧，然后与氢质子（H＋）竞争夺取电子O + 2e ↔O2-加氧处理对高温段金属氧化的影响•在锅炉给水加氧处理的条件下，给水加氧处理对高温段金属氧化的影响到底有多大，可以根据氧气和水蒸汽分压来判断。
假设1kg 水蒸汽的分压为1Pa，由给水加氧处理所带入蒸汽中的氧气一般小于150µg/L，蒸汽中150 ppb的氧的分压为10－7～10－8Pa，因此如此微量氧的影响完全可以忽略不计。
高温氧化结果•由于铁与蒸汽直接反应，蒸汽提供氧离子（O2-）和放出氢分子。
由于铁离子向外扩散，氧离子向里扩散，整个氧化层同时向钢原始表面两侧生长。
水蒸汽与铁直接反应生成等厚度的致密的双层Fe3O4氧化膜，内层为尖晶型细颗粒结构，外层为棒状型粗颗粒结构蒸汽侧表面氧化膜的组成特征高温氧化动力学•氧化膜的形成是水与金属化学反应的结果，但钢表面氧化膜的增长规律一般遵循抛物线氧化法则：d2=k•td：膜厚度k：与温度有关的系数t：时间•氧化膜的增厚与时间和温度有关蒸汽侧表面形成多层氧化膜•双层氧化膜是靠氧离子向表面扩散，铁离子向外层扩散形成的。
由于合金元素的扩散比铁元素要慢，因此合金元素富集在内层的量比平均含量要高，一般高出1.5倍。
•在外层的Fe3O4颗粒比较粗，向内逐渐变细。