氧化皮调研报告 - xhlee - 20150330
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进行较全面的调研。
水质、加氧点、加氧量等
受热面选材、氧化皮剥落形貌 分析报告等
锅炉升温速率、烟温偏差 启停次数等
China HuaDian Electric Power Research Institute
华电电力科学研究院
序号
时间
炉 号 2 2 1 2 2 1 1
管排位置
爆口位置
材质
1
2008-9-22 2008-10-4 2008-11-28 2009-7-11 2009-8-3 2009-10-14 2010-2-13
2012.05
2012.03 2012.04 /
已完成取样分析
已完成取样分析 已完成取样分析 /
第二阶段割管取样（约1万h） 长沙电厂#2炉 2013.04 2013.05 2013.03 2013.04 2013.09 2014.04 2013.07 2014.05 / / 已完成取样分析 已完成取样分析 已完成取样分析 结合2014年大修机会 /
China HuaDian Electric Power Research Institute
华电电力科学研究院
2011年 3月和5月由西安热工研究院对#1、2、4炉利用高频超声进行了末级过热器 和末级再热器内壁氧化皮厚度检测与评估。 #1炉末过1804个测点大多测量值在0.20mm左右，有45个测点内壁氧化皮厚度大于 或等于0.25mm，最大测量值为0.31mm，左数第10～20、第45～60屏存在两个相 对较高的区域； #2炉末过1804个测点中有178个测点内壁氧化皮厚度大于或等于0.20mm，最大测 量值为0.25mm，左数第5～15、第45～60屏存在两个相对较高的区域，末再147个 测点中有18个测点高于0.20mm，最大值为0.29mm，其中第5屏的内壁氧化皮明显 高于其他管屏，具体数值在0.17～0.29mm之间； #4炉因运行时间短情况较好，末过164个测点和末再135个测点的内壁氧化皮厚度均 低于0.10mm（测量下限值）
1
5 根下弯头泄漏
末过高温段第72排第2根
1.5米
让管下焊口1.6m
T91
19
2015-1-29
4
T91
China HuaDian Electric Power Research Institute
华电电力科学研究院
T23
T91
T91
末过、末再TP304H、TP347H机组运行0.8-1万小时左右发生氧化皮脱落，发生 脱落之前检查情况未发现有脱落迹象，一般在加氧后3-4个月出现大量氧化皮脱落; 机组运行1.2-1.5万小时后，末过热段内六圈T23发生氧化皮脱落导致爆管; 机组运行1.5-2万小时后，末过热段外六圈T91开始氧化皮脱落导致爆管; 机组频繁启停后，易造成氧化皮脱落。爆管均在开机后一个月内发生，如机组能 连续运行一个月以上后，机组可安全运行
China HuaDian Electric Power Research Institute
课题：基于服役条件下的超(超)临界锅炉用 新型耐热钢高温蒸汽氧化特性研究
华电电力科学研究院
研究内容
选择上锅、哈锅、东锅的在役600MW等级和1000MW等级超超临界锅炉受热面新型耐热钢管 作为跟踪试验对象，通过大量取样试验，对在役运行与原始（未运行）样品的各项试验，进行 以下方面研究: （1） 随温度和时间变化晶粒度、合金元素分布、内壁表面处理与其抗氧化性能的内在规律； （2） 随温度和时间变化微观组织演变规律； （3） 力学性能变化规律及蠕变断裂特征； （4） 氧化皮状态检测和大面积剥落风险预测评估方法研究； （5） 防治氧化皮大面积剥落堆积的运行控制措施或对策研究； （6） 微观组织老化分级及组织性能变化对服役安全性的影响及锅炉受热面管寿命预测与评估 研究。 试验项目包括：常规力学性能试验（拉伸试验、冲击试验、硬度试验）、高温长时性能试验 （高温时效试验和持久试验）、微观组织试验（金相试验、亚结构观察与分析（ TEM））、第 二相物相结构分析（电子衍射）、物相成分分析（XRD）、第二相能谱成分分析、化学成分分 析及晶间腐蚀试验。
检验项目 晶间腐蚀试验 EDS 能谱线扫描 表面及截面（SEM）形貌 (XRD)物相结构 试验方法 GB/T4334 / / / 取样方法 GB/T4334 / / / 取30mm长1段 / / 取样数量（段/组） 取40mm长2组 备注 弯曲法或金相法
常温拉伸 晶粒度 金相组织 硬度试验
化学成分 高温磁性
离下弯1.3米
离下弯3.2 米 弯头 离下弯4米 下弯头上方1.8米 下弯头上方1.8米
T91
T23 T91 T91 T91 T91
总体来看，2008、2009年爆管各3次， 2010年1次，2011年爆管7次，2012 年爆管4次，2013、2014年未发生爆 管，2015年发生1次。其中2号炉爆管 最为严重，从投产至今共发生8次，3、 4号炉均分别发生5次，3号炉发生较 少，仅2012年发生1次
2
灵武电厂#4炉 可门电厂#2炉 西塞山电厂#3炉 珙县电厂#2炉
3 4
5
Байду номын сангаас
第三阶段割管取样（约1.5万h） - 已部分完成 第四阶段割管取样（约2万h，预期在2015年6月份）
第五阶段割管取样（约3万h，预期在2017年4月份）
China HuaDian Electric Power Research Institute
华电电力科学研究院
氧化皮课题背景介绍
集团公司机组氧化皮调研介绍 核电材料氧化研究简介
China HuaDian Electric Power Research Institute
华电电力科学研究院
华电电科院的工作情况----课题研究
课题：基于服役条件下的超(超)临界锅炉用新型耐热钢高温 蒸汽氧化特性研究
课题背景
2011年6月，为研究不同材料的抗蒸汽氧化性能以及氧化皮与剥落机理 ，并探讨有效的防治措施，集团公司下发“中国华电生函［ 2011］140 号”文，成立超（超）临界锅炉高温蒸汽氧化特性研究课题组。 成员如下： 华电电力科学研究院 福建华电可门发电有限公司 湖南华电长沙发电有限公司 湖北华电西塞山发电有限公司 华电宁夏灵武发电有限公司 四川华电珙县发电有限公司
GB/T228 GB/T6394
GB/T13298 GB/T13299
GB/T2975 GB/T6394
GB/T13298 GB/T13299
取300mm长1段
/ / /
GB/T230 GB/T223 GB/T222
/
GB/T2975
GB/T20066 /
取50mm长1段
/
/
其他
/
/
余料
/
/
China HuaDian Electric Power Research Institute
T91
9
10 11 12 13 14
2011-3-1
2011-3-2 2011-3-8 2011-3-11 2011-6-19 2011-6-21
2
4 2 4 1 2
末过出口第19排第2根
末再进口第27排第5根 末过高温段第22排第4根下弯头 末过低温段迎火面第59排第1根 末过高温段第54排第4根 末过高温段第46排第4根
China HuaDian Electric Power Research Institute
华电电力科学研究院
2011年 6月，公司委托上海电气电站集团进行末级过热器和末级再热器优化改造的可行 性研究，根据对电厂氧化皮爆管位置的普查结果和上锅的计算结果并参考国华太仓电厂 和珠海电厂改造方案，初步确定对末级过热器高温段及低温段，末级再热器按上锅厂的 最新设计导则，全部进行材料升级改造。
末过高温段第8排第8根 末过高温段第36排第7根 末过高温段第45排第8根 末过高温段第46排第9根 末过高温段第47排第9根 末过高温段第69排第13根 末过高温段第64排第4根
下弯头上方1.2米 下弯头的外弧面 离顶棚2米 离顶棚3米 离顶棚约2.4米 下弯头上方0.4米 下弯头水平段
T23 T23 T91 T91 T91 T23 T91
华电电力科学研究院
超(超)临界火电机组高温受热面管蒸
汽侧氧化皮研究情况介绍 主讲人：郦晓慧
China HuaDian Electric Power Research Institute
华电电力科学研究院
氧化皮课题背景介绍
集团公司机组氧化皮调研情况介绍 核电材料氧化研究简介
China HuaDian Electric Power Research Institute
China HuaDian Electric Power Research Institute
课题：基于服役条件下的超(超)临界锅炉用 新型耐热钢高温蒸汽氧化特性研究
华电电力科学研究院
研究方法
跟踪试验管原始管材由华电电科院负责进行详细试验室材质分析，包括化学 成分、常温及高温力学性能，并利用光学金相显微镜、扫描电镜及能谱分析 仪、X–射线衍射仪等仪器对试验管断面结构和形貌特征、微观组织结构、微 区组织成分和合金元素分布等进行分析，建立起试验管原始数据档案。
序号 1 2 3 4 5 单位名称 华电可门发电公司 华电长沙发电公司 华电西塞山发电公司 华电灵武发电公司 华电珙县发电公司 炉号 #2 #2 #3 #4 #2 锅炉型号 SG-1913/25.4-M958 DG1900/25.4－Ⅱ1 HG-2098/26.15-YM3 DG3100/26.15-Ⅱ1 DG1950/25.4-Ⅱ8 备注 600MW超临界 600MW超临界 600MW超超临界 1000MW超超临界 600MW超临界
2013年3月#1炉 2014年5月#2炉 热段：全部为TP347HFG 末过 T23/T91 冷段：外1圈为TP347HFG，内9圈为T91 末再 TP347H/TP304H TP347HFG
改 造 后 末 过 China HuaDian
改 造 后 末 再 Electric Power Research Institute
15
2012-3-20
2
末过低温段第22排第3根下弯 头（2号炉小修停运过程发生）
弯头
T91
16
2012-10-23
4
末过高温段第5排第11根下弯 头 末过高温段左数19排#11管爆 管 末过热段迎火面左数第40排第
弯头
T91
17
2012-11-3
3
下弯头上方 1.5米 下弯头上方
T91
18
2012-11-29
一、二期锅炉为600MW超临界参数变压运行螺旋管 圈直流炉，单炉膛、一次中间再热、采用四角切圆 燃烧方式、为平衡通风、固态排渣、全钢悬吊结构Π 型、露天布置燃煤锅炉。锅炉型号： SG-1913/25.4M958
2 3 4 5 6 7
8
2011-2-2
4
末过低温段进口第29、47排第1根
离下弯2米和4米
为避免管屏内圈弯曲半径小，脱落 的氧化皮不易被蒸汽携带，管内通 流面积减小而导致超温爆管，在设 计中对管屏下U型内管圈弯管半径 进行合理调整。考虑管圈布置的合 理性和可行性，末级过热器内圈管 弯曲半径按不小于管子外径的3倍设 计，取为R=130mm
华电电力科学研究院
华电电力科学研究院
氧化皮课题背景介绍
集团公司机组氧化皮调研介绍 核电材料氧化研究简介
China HuaDian Electric Power Research Institute
华电电力科学研究院
为掌握目前各发电企业因氧化皮发生锅炉爆管的情况及采取的防治措施，集团公司特委托华电
电力科学研究院组织相关专业对集团内发电企业部分超临界机组氧化皮脱落及防治措施的状况
华电电力科学研究院
课题进展
序号 项目 计划取样时间 实际取样时间 说明 第一阶段割管取样（约5000h，已取样，已做实验分析） 长沙电厂#2炉 1 2012.04 2012.04 已完成取样分析
灵武电厂#4炉
可门电厂#2炉 西塞山电厂#3炉 珙县电厂#2炉
2012.05
2012.03 2012.04 2012.04
China HuaDian Electric Power Research Institute
课题：基于服役条件下的超(超)临界锅炉用 新型耐热钢高温蒸汽氧化特性研究
华电电力科学研究院
研究对象
涵盖了国内东方锅炉厂、上海锅炉厂和哈尔滨锅炉厂三大动力集团， 包括600MW超临界和超超临界锅炉，以及1000MW超超临界锅炉。 跟踪试验的锅炉型号
水质、加氧点、加氧量等
受热面选材、氧化皮剥落形貌 分析报告等
锅炉升温速率、烟温偏差 启停次数等
China HuaDian Electric Power Research Institute
华电电力科学研究院
序号
时间
炉 号 2 2 1 2 2 1 1
管排位置
爆口位置
材质
1
2008-9-22 2008-10-4 2008-11-28 2009-7-11 2009-8-3 2009-10-14 2010-2-13
2012.05
2012.03 2012.04 /
已完成取样分析
已完成取样分析 已完成取样分析 /
第二阶段割管取样（约1万h） 长沙电厂#2炉 2013.04 2013.05 2013.03 2013.04 2013.09 2014.04 2013.07 2014.05 / / 已完成取样分析 已完成取样分析 已完成取样分析 结合2014年大修机会 /
China HuaDian Electric Power Research Institute
华电电力科学研究院
2011年 3月和5月由西安热工研究院对#1、2、4炉利用高频超声进行了末级过热器 和末级再热器内壁氧化皮厚度检测与评估。 #1炉末过1804个测点大多测量值在0.20mm左右，有45个测点内壁氧化皮厚度大于 或等于0.25mm，最大测量值为0.31mm，左数第10～20、第45～60屏存在两个相 对较高的区域； #2炉末过1804个测点中有178个测点内壁氧化皮厚度大于或等于0.20mm，最大测 量值为0.25mm，左数第5～15、第45～60屏存在两个相对较高的区域，末再147个 测点中有18个测点高于0.20mm，最大值为0.29mm，其中第5屏的内壁氧化皮明显 高于其他管屏，具体数值在0.17～0.29mm之间； #4炉因运行时间短情况较好，末过164个测点和末再135个测点的内壁氧化皮厚度均 低于0.10mm（测量下限值）
1
5 根下弯头泄漏
末过高温段第72排第2根
1.5米
让管下焊口1.6m
T91
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2015-1-29
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China HuaDian Electric Power Research Institute
华电电力科学研究院
T23
T91
T91
末过、末再TP304H、TP347H机组运行0.8-1万小时左右发生氧化皮脱落，发生 脱落之前检查情况未发现有脱落迹象，一般在加氧后3-4个月出现大量氧化皮脱落; 机组运行1.2-1.5万小时后，末过热段内六圈T23发生氧化皮脱落导致爆管; 机组运行1.5-2万小时后，末过热段外六圈T91开始氧化皮脱落导致爆管; 机组频繁启停后，易造成氧化皮脱落。爆管均在开机后一个月内发生，如机组能 连续运行一个月以上后，机组可安全运行
China HuaDian Electric Power Research Institute
课题：基于服役条件下的超(超)临界锅炉用 新型耐热钢高温蒸汽氧化特性研究
华电电力科学研究院
研究内容
选择上锅、哈锅、东锅的在役600MW等级和1000MW等级超超临界锅炉受热面新型耐热钢管 作为跟踪试验对象，通过大量取样试验，对在役运行与原始（未运行）样品的各项试验，进行 以下方面研究: （1） 随温度和时间变化晶粒度、合金元素分布、内壁表面处理与其抗氧化性能的内在规律； （2） 随温度和时间变化微观组织演变规律； （3） 力学性能变化规律及蠕变断裂特征； （4） 氧化皮状态检测和大面积剥落风险预测评估方法研究； （5） 防治氧化皮大面积剥落堆积的运行控制措施或对策研究； （6） 微观组织老化分级及组织性能变化对服役安全性的影响及锅炉受热面管寿命预测与评估 研究。 试验项目包括：常规力学性能试验（拉伸试验、冲击试验、硬度试验）、高温长时性能试验 （高温时效试验和持久试验）、微观组织试验（金相试验、亚结构观察与分析（ TEM））、第 二相物相结构分析（电子衍射）、物相成分分析（XRD）、第二相能谱成分分析、化学成分分 析及晶间腐蚀试验。
检验项目 晶间腐蚀试验 EDS 能谱线扫描 表面及截面（SEM）形貌 (XRD)物相结构 试验方法 GB/T4334 / / / 取样方法 GB/T4334 / / / 取30mm长1段 / / 取样数量（段/组） 取40mm长2组 备注 弯曲法或金相法
常温拉伸 晶粒度 金相组织 硬度试验
化学成分 高温磁性
离下弯1.3米
离下弯3.2 米 弯头 离下弯4米 下弯头上方1.8米 下弯头上方1.8米
T91
T23 T91 T91 T91 T91
总体来看，2008、2009年爆管各3次， 2010年1次，2011年爆管7次，2012 年爆管4次，2013、2014年未发生爆 管，2015年发生1次。其中2号炉爆管 最为严重，从投产至今共发生8次，3、 4号炉均分别发生5次，3号炉发生较 少，仅2012年发生1次
2
灵武电厂#4炉 可门电厂#2炉 西塞山电厂#3炉 珙县电厂#2炉
3 4
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Байду номын сангаас
第三阶段割管取样（约1.5万h） - 已部分完成 第四阶段割管取样（约2万h，预期在2015年6月份）
第五阶段割管取样（约3万h，预期在2017年4月份）
China HuaDian Electric Power Research Institute
华电电力科学研究院
氧化皮课题背景介绍
集团公司机组氧化皮调研介绍 核电材料氧化研究简介
China HuaDian Electric Power Research Institute
华电电力科学研究院
华电电科院的工作情况----课题研究
课题：基于服役条件下的超(超)临界锅炉用新型耐热钢高温 蒸汽氧化特性研究
课题背景
2011年6月，为研究不同材料的抗蒸汽氧化性能以及氧化皮与剥落机理 ，并探讨有效的防治措施，集团公司下发“中国华电生函［ 2011］140 号”文，成立超（超）临界锅炉高温蒸汽氧化特性研究课题组。 成员如下： 华电电力科学研究院 福建华电可门发电有限公司 湖南华电长沙发电有限公司 湖北华电西塞山发电有限公司 华电宁夏灵武发电有限公司 四川华电珙县发电有限公司
GB/T228 GB/T6394
GB/T13298 GB/T13299
GB/T2975 GB/T6394
GB/T13298 GB/T13299
取300mm长1段
/ / /
GB/T230 GB/T223 GB/T222
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GB/T2975
GB/T20066 /
取50mm长1段
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其他
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余料
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China HuaDian Electric Power Research Institute
T91
9
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2011-3-1
2011-3-2 2011-3-8 2011-3-11 2011-6-19 2011-6-21
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末过出口第19排第2根
末再进口第27排第5根 末过高温段第22排第4根下弯头 末过低温段迎火面第59排第1根 末过高温段第54排第4根 末过高温段第46排第4根
China HuaDian Electric Power Research Institute
华电电力科学研究院
2011年 6月，公司委托上海电气电站集团进行末级过热器和末级再热器优化改造的可行 性研究，根据对电厂氧化皮爆管位置的普查结果和上锅的计算结果并参考国华太仓电厂 和珠海电厂改造方案，初步确定对末级过热器高温段及低温段，末级再热器按上锅厂的 最新设计导则，全部进行材料升级改造。
末过高温段第8排第8根 末过高温段第36排第7根 末过高温段第45排第8根 末过高温段第46排第9根 末过高温段第47排第9根 末过高温段第69排第13根 末过高温段第64排第4根
下弯头上方1.2米 下弯头的外弧面 离顶棚2米 离顶棚3米 离顶棚约2.4米 下弯头上方0.4米 下弯头水平段
T23 T23 T91 T91 T91 T23 T91
华电电力科学研究院
超(超)临界火电机组高温受热面管蒸
汽侧氧化皮研究情况介绍 主讲人：郦晓慧
China HuaDian Electric Power Research Institute
华电电力科学研究院
氧化皮课题背景介绍
集团公司机组氧化皮调研情况介绍 核电材料氧化研究简介
China HuaDian Electric Power Research Institute
China HuaDian Electric Power Research Institute
课题：基于服役条件下的超(超)临界锅炉用 新型耐热钢高温蒸汽氧化特性研究
华电电力科学研究院
研究方法
跟踪试验管原始管材由华电电科院负责进行详细试验室材质分析，包括化学 成分、常温及高温力学性能，并利用光学金相显微镜、扫描电镜及能谱分析 仪、X–射线衍射仪等仪器对试验管断面结构和形貌特征、微观组织结构、微 区组织成分和合金元素分布等进行分析，建立起试验管原始数据档案。
序号 1 2 3 4 5 单位名称 华电可门发电公司 华电长沙发电公司 华电西塞山发电公司 华电灵武发电公司 华电珙县发电公司 炉号 #2 #2 #3 #4 #2 锅炉型号 SG-1913/25.4-M958 DG1900/25.4－Ⅱ1 HG-2098/26.15-YM3 DG3100/26.15-Ⅱ1 DG1950/25.4-Ⅱ8 备注 600MW超临界 600MW超临界 600MW超超临界 1000MW超超临界 600MW超临界
2013年3月#1炉 2014年5月#2炉 热段：全部为TP347HFG 末过 T23/T91 冷段：外1圈为TP347HFG，内9圈为T91 末再 TP347H/TP304H TP347HFG
改 造 后 末 过 China HuaDian
改 造 后 末 再 Electric Power Research Institute
15
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末过低温段第22排第3根下弯 头（2号炉小修停运过程发生）
弯头
T91
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末过高温段第5排第11根下弯 头 末过高温段左数19排#11管爆 管 末过热段迎火面左数第40排第
弯头
T91
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下弯头上方 1.5米 下弯头上方
T91
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一、二期锅炉为600MW超临界参数变压运行螺旋管 圈直流炉，单炉膛、一次中间再热、采用四角切圆 燃烧方式、为平衡通风、固态排渣、全钢悬吊结构Π 型、露天布置燃煤锅炉。锅炉型号： SG-1913/25.4M958
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末过低温段进口第29、47排第1根
离下弯2米和4米
为避免管屏内圈弯曲半径小，脱落 的氧化皮不易被蒸汽携带，管内通 流面积减小而导致超温爆管，在设 计中对管屏下U型内管圈弯管半径 进行合理调整。考虑管圈布置的合 理性和可行性，末级过热器内圈管 弯曲半径按不小于管子外径的3倍设 计，取为R=130mm
华电电力科学研究院
华电电力科学研究院
氧化皮课题背景介绍
集团公司机组氧化皮调研介绍 核电材料氧化研究简介
China HuaDian Electric Power Research Institute
华电电力科学研究院
为掌握目前各发电企业因氧化皮发生锅炉爆管的情况及采取的防治措施，集团公司特委托华电
电力科学研究院组织相关专业对集团内发电企业部分超临界机组氧化皮脱落及防治措施的状况
华电电力科学研究院
课题进展
序号 项目 计划取样时间 实际取样时间 说明 第一阶段割管取样（约5000h，已取样，已做实验分析） 长沙电厂#2炉 1 2012.04 2012.04 已完成取样分析
灵武电厂#4炉
可门电厂#2炉 西塞山电厂#3炉 珙县电厂#2炉
2012.05
2012.03 2012.04 2012.04
China HuaDian Electric Power Research Institute
课题：基于服役条件下的超(超)临界锅炉用 新型耐热钢高温蒸汽氧化特性研究
华电电力科学研究院
研究对象
涵盖了国内东方锅炉厂、上海锅炉厂和哈尔滨锅炉厂三大动力集团， 包括600MW超临界和超超临界锅炉，以及1000MW超超临界锅炉。 跟踪试验的锅炉型号