超临界锅炉高温受热面氧化皮剥落的原因及防治
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会 出现管 壁局部过 热或爆管 ，但 也有运行 较长时 间 爆管 的。氧化皮剥 落一般多 发生在炉膛 出 口到水平 烟道高 温段过热器和高 温段再热器部 分。
（）金属材料 与氧化膜 或氧化 膜层 间应力达 到 ２
临界值 。温度变 化频繁 、幅度大 、变化 率高是造成
层 间应力大 的主要 原 因。
可 以通 过 自然 通 风冷 却 ，但应 避 免停 炉 后 １ ８ｈ内 强制通 风冷 却。
８ 治理的思路及防范措施
治理 思路重点考 虑 以下 ４步 ：减缓 生成 一控 制
（）加 强检 查 ，及 时清 理 。通过 拍 片 、测 厚 、 ８
内窥镜 等 技 术 手段 检 查 管 壁 氧化 皮 剥 落 和堆 积 情 况 ，及 时割管 清理 。本 着逢停必 查 的原则 ，停 炉时 间超 过 ３天 时 ，都 要对 屏 过 、末过 管 屏进 行检 查 ， 发现管 道有变颜 色等异 常时及 时进 行检查 、处理 。
ｌｏ ｏ
９ ３～ ．
２０ ｏ
３０ ０
４０ ０
５０ ｏ
６０ ０
７０ ０
１ ２～ ｌ ． ０． ０ ０～ ｌ ． １ ３～ ｌ ４～ ｌ ． ２． ２ ８～ １ ． ２ ９～ ｌ ３ ２． ｌ ． １３
１ ４ ７．
时间超过 ３℃ ／ ｎ ，这 可能是造成 氧化皮大量 剥 ｍｉ）
剥落一加强检查一及时清理 。 具体措施有以下方面。 （）启动 中加 强冷 、热 态冲洗 ，严格控 制 冷态 １
冲洗 和 热态 冲洗水质 指标 。要 充分利 用旁路 系统进
行 蒸汽 系统的清洗 ，目的是 保证氧化 皮wenku.baidu.com杂 质被冲 洗 干净 ， 主要 注意控制水质 中铁和二 氧化硅 的含量 。
第 ｌ卷 （ １ 年第 ５ ） ３ ２ １ ０ 期
电 力 安 全 技 术
Ａ丽
双 层 结 构 ，外 层 为 Ｆ ３ 少量 Ｆ ， 内层 为 ｅＯ 和 ｅＯ３ （ｅ ｒＯ 。 Ｆ Ｃ） ４ ３
化 皮一般 集 中在 高温 段 受热 面 Ｕ 型管 底部 弯 头或
出 口管段 中，或在联箱 的节 流孔部位 ，容 易导致局 部过 热 ，超温爆管 。 （）氧化皮 的产生容 易使主 汽 门卡 涩 ，造成机 ２ 组停 机时主 汽门无法关 闭 ，威胁机组安 全停运 ；并
ｌ ５ ７．
ｌ ７ ７．
１ ３ ４． １ ． １９
ｌ ２ ８．
ｌ ６ ８．
ｌ ９ ８．
１ ５ ６． １ ９ ２．
ｌ ３ ９．
５ 氧化皮的主要危害
（）氧化皮剥 落造成 受热面 超温 。剥 落后 的氧 １
Ａ丽 斋
电 安 技 力全术
第３ （１第期 ｌ ２ 年 ５） 卷０ １
格 执行 厂 里规 定 的防治 氧化 皮措 施 ，２台 ６ ０ＭＷ ０
般要 低于 ０ １ ｓ ｃ ，当给水 阳离 子 电导率 大于 ． ／ｍ
０ ３ｘ ／ ｍ 时 ，应停 止加 氧处理 。 ． ｃ ｔｓ
（）机 组正常 运行 中，严格 控制 受热面 蒸 汽和 ５ 金属 温度 ，严 禁锅炉超 温运行 ；对 地 区负荷 峰谷 差 较大 、负荷 落差较大 的调峰机 组 ，启 、停 磨要控 制
一 一
１ ． ３３ ｌ ． １７
１ ８ ７．
１ ６ ３． ｌ ０ ２．
１ ３ ８．
ｌ １ ４． ｌ ３ ２．
１ ９ ８．
１ ６ ４． ｌ ６ ２．
ｌ １ ９．
ｌ ８ ４． １ ８ ２．
ｌ ４ ９．
ＴＰ ４ Ｉ ３７Ｉ
Ｆ ｅＯ Ｆ， ｅＯ
１ ． ７３
为运 行人 员来说 ， 如何选 择金属材 料是决 定不 了的 ，
但是可 以通过运 行调整 等措施 ，达到减少 氧化 皮的
生 成 ，减 缓氧化 皮的剥 落速度 ，可 以做 到减少机 组 因氧化皮 的原 因造成高温 受热面爆 管 ，避 免 出现 机 组非 停事 故 。 自 ２０ ０８年爆 管 事 故后 ，运 行 人员 严
幸 ｅ ｅ
锅炉未再发生过因氧化皮的原因造成的爆管停机事
故。 （ 收稿 日 期：２１— ９ １） ００ ０— ９
电 力 资 讯
ｔ弩 ｔ 亡 ，｝
宁 夏 电力 公 司构 筑 消 防 安全 “ 防火 墙 ”
２１ ０— ６ ０ 卜 ５ ０ ，宁夏 电力 公 司开 展构筑 消 防安全 “ 防火 墙 ” ，加强 “ 四个 能力 ”建设 活动 正式进 入查改 实 施 阶段 。活 动 以促 进 员工安 全 、企 业安 全 ，有效 防范 各类 火 灾事故 为要 求 ，达到 实现 “ 除火 灾能力 、 消 组 织扑救初 起火 灾能力 、组 织人员疏 散逃 生能力 、消 防宣传教 育培 训能力 ”等 ４个能力 提高 的 目的 ，为安
落的主要原 因。 （）机组 正常运行 时 ，因管道高 温受热 面有一 ２ 定超温 过热现象 ，加速 了管壁高 温氧化 ，已形成一 定量 的氧化物 附着在 金属 内壁上 。 （） 滑停 中温 降速度控 制不 当 ，造成 不锈 钢收 ３ 缩快 ， 氧化 物收缩慢 ，氧化 物受热应力作 用而龟裂 、 剥落 ，且因蒸汽流 量低 ，携带 能力 降低 ，最终氧化 物沉积 至管道下部 。 （）由于煤质 、热 负荷 的变 化 ，在低负荷 （ ４ ６ ０％
表 １ 几种材料在不同温度下的线膨胀系数 Ⅲ＿ ＾ Ｋ
温度 ，℃
Ｓ Ａ ２ ３ ２ ｌ Ｔ２ ｌ ８ ０． Ｓ Ａ ２ ３ ｌ Ｔ９１ ｌ ９ ０．
ＴＰ ０ ３４ １ １ ７．
（）Ｔ ３７ 管 为奥 氏体不锈钢 管 ，是粗精钢 ， １ Ｐ ４Ｈ 其 线 膨 胀 系数 为 （． １７～ １９ Ｘ１ Ｋ ，而 氧 ．） ０ 化 物 的线膨胀 系数 ０ 为 ９ １ ０。Ｋ ［ ． １ Ｘ 。该材质 产
７ 事故原因分析
此 次 发 生 的 Ｔ ３ ７ 管道 内部 氧化 皮 剥 落 造 Ｐ４Ｈ
成爆 管的原 因，可 能有 以下几方 面。
此 外 ，金属材料本 身的特性也 是氧化层剥离 的
影响 因素之一 。实 际上 ，氧化皮就是 一种金属化 合 物的混合物 ， 其线膨 胀系数 一般在 ９ １ ０ Ｋ ． １ Ｘ 左右 。和氧化 皮相 比较 ，线膨胀 系数相 差越大 的金 属材料 ，其氧化皮就越 易剥落 。表 １ 为几种材料 在 不 同温度 下的 线膨胀 系数 ，从表 中数 据可 以看 出 ， 铁 素体 Ｔ９ 钢 和 奥 氏体 不锈钢 Ｔ ３ ７ 内壁均 易 １ Ｐ４ 管 出现氧化 皮剥落堵管 ，从 而弓 起超温爆 管。 ｌ
９ 结束语
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 。控 制金属管 壁温度 是减缓氧 化皮生 成 的关键 。温度 变化产 生 的热应力 是导致氧 化皮剥 落 的主要原 因 ，是控 制剥落 的重点 。加强检 测 、及 时 发现 、及 时清理 以保 证机组 在健康状 态下 运行 。作
容 易堵塞细小 管道 、疏水 阀 门、逆止 门等 ，使 系统
产 生潜在 隐患 。 （）流动蒸 汽带 出的氧化皮对 汽 轮机部件产 生 ３ 固体颗粒侵蚀 ，造成汽 轮机喷嘴和 叶片侵蚀损坏 并
污 染 水 汽 品质 。正 常 条件 下 ，在 过 热器 中 Ｔ９ 铁 １
素体上生 长的氧化皮是 汽轮机发 生固体颗粒侵 蚀的
生 的氧化皮 和基材膨胀 系数差别较 大 ，在管材 温度 受 扰动 时氧 化皮很容 易从金属本体 剥离 。启动 过程 中升 温 升压 速 度 较快 ，整 个 过 程 中平 均 温升 率 为
１６ ．５℃ ／ ｎ ｍｉ ；期 间， 由于 其他 原 因造 成 汽机高压 旁路 关闭 ，导致过 热汽 温有一 个较快 的温升率 （ 短
带负荷 ， 免锅炉受 热面金属 壁温 出现大 幅度 降低 。 避
（）启动中冷、热态冲洗不够 ，未将 已剥落的 ５ 氧化 皮冲洗干净 。
根据 ２号机组锅 炉爆管 的时问分析 ，管道 内部 氧化 皮大量剥 落的时 间可 能发生在 启动过程 中。
（）停 炉超 过 ３ 时 ，在 锅炉 带压 放水前 、正 ７ 天 常 吹扫 后应 密封 炉 膛 ；或 因设 备 原 因、检 修原 因 ，
全 生产再筑一 道 “ 防火墙 ” 。
（ 来源 ：宁夏 电力公司 ２ １ ０ — ０ ０１ ５ １）
一 一
额定 负荷及 以下 ） 由于部分 过热器 管子 蒸汽 流量 下
好 。此 外 ，要加 强对超 温考核 的力度 。
偏低， 流速偏差 大 ， 能造成 局部过 热而 引起爆 管 。 可
（）事故跳 机情 况下 ，在故 障 比较 明确 ，不影 ６ 响机组 冲转 、并 网的前 提下 ，要 尽快 冲转 、并网接
３ 影响氧化皮生成的主要因素
锅炉 运行 中金属管 材氧化皮 生成的速度 与管壁 温度和管材材质 存在着 以下关系 ： （） 同一 种 钢 材 在 不 同 温度 下 ，管 壁 温 度 越 １ 高 ，氧化速度越 快 ； （）不 同种钢材在 相 同温 度下 ，钢 材抗氧 化性 ２
能越好 ，氧化 速度越慢 。
控制温升率一般问题不大 ，但使用等离子点火技术
的机组在 点火初期应 加强调整 。
（）并网转干态后 ，控制主 、再热汽温在 ５０℃ ３ ３ 左右运 行不低 于 ５ｈ，并尽量 争取 高于 ５０ＭＷ 负 ０
荷 连续运行 （ 流量 冲洗 ） 大 。 （）根 据锅炉 给水水 质情 况投入 加氧工 况 ， 目 ４ 的就 是通过改变 给水处理 方式 ，在 碳钢表 面形成双 层氧化 膜 。关键 是严格控 制给水 阳离子 的 电导率 一
（）严格控 制锅 炉升温 、升压 速度 ，到汽 机冲 ２ 转 、 机 组 并 网转 干 态 运 行 前 ，温 升 率 不 超 过 １５ ． ℃／ ｎ ｍｉ 。尽 量避 免使 用 减温 水 ，尤其 是二 级 减温 水 的使用 。对 于使用 燃 油或 微油 点火 技术 的机 组 ，
（）增大 停运频 率 ，加强设 备 的正常 维护 ，延 ９ 长检修 周期 。
最 主要 因素。
４ 影响氧化皮剥落的因素
６ 氧化皮剥落的特点
氧化层剥 离有 ２个主要条件 ： （） 多层 氧 化 层 达 到 一 定 厚 度 ：不 锈 钢 ０ １ １ ．
ｍｍ，铬 钼 钢 ０ ２～ ０ ５ｍｍ （ 行 ２万 ～ ５ ｈ ． ． 运 万 可 以达 到 ） ；
氧化皮剥 落后 ，通常机组启 动运行较短 时间就
（）金属材料 与氧化膜 或氧化 膜层 间应力达 到 ２
临界值 。温度变 化频繁 、幅度大 、变化 率高是造成
层 间应力大 的主要 原 因。
可 以通 过 自然 通 风冷 却 ，但应 避 免停 炉 后 １ ８ｈ内 强制通 风冷 却。
８ 治理的思路及防范措施
治理 思路重点考 虑 以下 ４步 ：减缓 生成 一控 制
（）加 强检 查 ，及 时清 理 。通过 拍 片 、测 厚 、 ８
内窥镜 等 技 术 手段 检 查 管 壁 氧化 皮 剥 落 和堆 积 情 况 ，及 时割管 清理 。本 着逢停必 查 的原则 ，停 炉时 间超 过 ３天 时 ，都 要对 屏 过 、末过 管 屏进 行检 查 ， 发现管 道有变颜 色等异 常时及 时进 行检查 、处理 。
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６０ ０
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１ ２～ ｌ ． ０． ０ ０～ ｌ ． １ ３～ ｌ ４～ ｌ ． ２． ２ ８～ １ ． ２ ９～ ｌ ３ ２． ｌ ． １３
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时间超过 ３℃ ／ ｎ ，这 可能是造成 氧化皮大量 剥 ｍｉ）
剥落一加强检查一及时清理 。 具体措施有以下方面。 （）启动 中加 强冷 、热 态冲洗 ，严格控 制 冷态 １
冲洗 和 热态 冲洗水质 指标 。要 充分利 用旁路 系统进
行 蒸汽 系统的清洗 ，目的是 保证氧化 皮wenku.baidu.com杂 质被冲 洗 干净 ， 主要 注意控制水质 中铁和二 氧化硅 的含量 。
第 ｌ卷 （ １ 年第 ５ ） ３ ２ １ ０ 期
电 力 安 全 技 术
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双 层 结 构 ，外 层 为 Ｆ ３ 少量 Ｆ ， 内层 为 ｅＯ 和 ｅＯ３ （ｅ ｒＯ 。 Ｆ Ｃ） ４ ３
化 皮一般 集 中在 高温 段 受热 面 Ｕ 型管 底部 弯 头或
出 口管段 中，或在联箱 的节 流孔部位 ，容 易导致局 部过 热 ，超温爆管 。 （）氧化皮 的产生容 易使主 汽 门卡 涩 ，造成机 ２ 组停 机时主 汽门无法关 闭 ，威胁机组安 全停运 ；并
ｌ ５ ７．
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１ ３ ４． １ ． １９
ｌ ２ ８．
ｌ ６ ８．
ｌ ９ ８．
１ ５ ６． １ ９ ２．
ｌ ３ ９．
５ 氧化皮的主要危害
（）氧化皮剥 落造成 受热面 超温 。剥 落后 的氧 １
Ａ丽 斋
电 安 技 力全术
第３ （１第期 ｌ ２ 年 ５） 卷０ １
格 执行 厂 里规 定 的防治 氧化 皮措 施 ，２台 ６ ０ＭＷ ０
般要 低于 ０ １ ｓ ｃ ，当给水 阳离 子 电导率 大于 ． ／ｍ
０ ３ｘ ／ ｍ 时 ，应停 止加 氧处理 。 ． ｃ ｔｓ
（）机 组正常 运行 中，严格 控制 受热面 蒸 汽和 ５ 金属 温度 ，严 禁锅炉超 温运行 ；对 地 区负荷 峰谷 差 较大 、负荷 落差较大 的调峰机 组 ，启 、停 磨要控 制
一 一
１ ． ３３ ｌ ． １７
１ ８ ７．
１ ６ ３． ｌ ０ ２．
１ ３ ８．
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１ ９ ８．
１ ６ ４． ｌ ６ ２．
ｌ １ ９．
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ＴＰ ４ Ｉ ３７Ｉ
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为运 行人 员来说 ， 如何选 择金属材 料是决 定不 了的 ，
但是可 以通过运 行调整 等措施 ，达到减少 氧化 皮的
生 成 ，减 缓氧化 皮的剥 落速度 ，可 以做 到减少机 组 因氧化皮 的原 因造成高温 受热面爆 管 ，避 免 出现 机 组非 停事 故 。 自 ２０ ０８年爆 管 事 故后 ，运 行 人员 严
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锅炉未再发生过因氧化皮的原因造成的爆管停机事
故。 （ 收稿 日 期：２１— ９ １） ００ ０— ９
电 力 资 讯
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宁 夏 电力 公 司构 筑 消 防 安全 “ 防火 墙 ”
２１ ０— ６ ０ 卜 ５ ０ ，宁夏 电力 公 司开 展构筑 消 防安全 “ 防火 墙 ” ，加强 “ 四个 能力 ”建设 活动 正式进 入查改 实 施 阶段 。活 动 以促 进 员工安 全 、企 业安 全 ，有效 防范 各类 火 灾事故 为要 求 ，达到 实现 “ 除火 灾能力 、 消 组 织扑救初 起火 灾能力 、组 织人员疏 散逃 生能力 、消 防宣传教 育培 训能力 ”等 ４个能力 提高 的 目的 ，为安
落的主要原 因。 （）机组 正常运行 时 ，因管道高 温受热 面有一 ２ 定超温 过热现象 ，加速 了管壁高 温氧化 ，已形成一 定量 的氧化物 附着在 金属 内壁上 。 （） 滑停 中温 降速度控 制不 当 ，造成 不锈 钢收 ３ 缩快 ， 氧化 物收缩慢 ，氧化 物受热应力作 用而龟裂 、 剥落 ，且因蒸汽流 量低 ，携带 能力 降低 ，最终氧化 物沉积 至管道下部 。 （）由于煤质 、热 负荷 的变 化 ，在低负荷 （ ４ ６ ０％
表 １ 几种材料在不同温度下的线膨胀系数 Ⅲ＿ ＾ Ｋ
温度 ，℃
Ｓ Ａ ２ ３ ２ ｌ Ｔ２ ｌ ８ ０． Ｓ Ａ ２ ３ ｌ Ｔ９１ ｌ ９ ０．
ＴＰ ０ ３４ １ １ ７．
（）Ｔ ３７ 管 为奥 氏体不锈钢 管 ，是粗精钢 ， １ Ｐ ４Ｈ 其 线 膨 胀 系数 为 （． １７～ １９ Ｘ１ Ｋ ，而 氧 ．） ０ 化 物 的线膨胀 系数 ０ 为 ９ １ ０。Ｋ ［ ． １ Ｘ 。该材质 产
７ 事故原因分析
此 次 发 生 的 Ｔ ３ ７ 管道 内部 氧化 皮 剥 落 造 Ｐ４Ｈ
成爆 管的原 因，可 能有 以下几方 面。
此 外 ，金属材料本 身的特性也 是氧化层剥离 的
影响 因素之一 。实 际上 ，氧化皮就是 一种金属化 合 物的混合物 ， 其线膨 胀系数 一般在 ９ １ ０ Ｋ ． １ Ｘ 左右 。和氧化 皮相 比较 ，线膨胀 系数相 差越大 的金 属材料 ，其氧化皮就越 易剥落 。表 １ 为几种材料 在 不 同温度 下的 线膨胀 系数 ，从表 中数 据可 以看 出 ， 铁 素体 Ｔ９ 钢 和 奥 氏体 不锈钢 Ｔ ３ ７ 内壁均 易 １ Ｐ４ 管 出现氧化 皮剥落堵管 ，从 而弓 起超温爆 管。 ｌ
９ 结束语
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 。控 制金属管 壁温度 是减缓氧 化皮生 成 的关键 。温度 变化产 生 的热应力 是导致氧 化皮剥 落 的主要原 因 ，是控 制剥落 的重点 。加强检 测 、及 时 发现 、及 时清理 以保 证机组 在健康状 态下 运行 。作
容 易堵塞细小 管道 、疏水 阀 门、逆止 门等 ，使 系统
产 生潜在 隐患 。 （）流动蒸 汽带 出的氧化皮对 汽 轮机部件产 生 ３ 固体颗粒侵蚀 ，造成汽 轮机喷嘴和 叶片侵蚀损坏 并
污 染 水 汽 品质 。正 常 条件 下 ，在 过 热器 中 Ｔ９ 铁 １
素体上生 长的氧化皮是 汽轮机发 生固体颗粒侵 蚀的
生 的氧化皮 和基材膨胀 系数差别较 大 ，在管材 温度 受 扰动 时氧 化皮很容 易从金属本体 剥离 。启动 过程 中升 温 升压 速 度 较快 ，整 个 过 程 中平 均 温升 率 为
１６ ．５℃ ／ ｎ ｍｉ ；期 间， 由于 其他 原 因造 成 汽机高压 旁路 关闭 ，导致过 热汽 温有一 个较快 的温升率 （ 短
带负荷 ， 免锅炉受 热面金属 壁温 出现大 幅度 降低 。 避
（）启动中冷、热态冲洗不够 ，未将 已剥落的 ５ 氧化 皮冲洗干净 。
根据 ２号机组锅 炉爆管 的时问分析 ，管道 内部 氧化 皮大量剥 落的时 间可 能发生在 启动过程 中。
（）停 炉超 过 ３ 时 ，在 锅炉 带压 放水前 、正 ７ 天 常 吹扫 后应 密封 炉 膛 ；或 因设 备 原 因、检 修原 因 ，
全 生产再筑一 道 “ 防火墙 ” 。
（ 来源 ：宁夏 电力公司 ２ １ ０ — ０ ０１ ５ １）
一 一
额定 负荷及 以下 ） 由于部分 过热器 管子 蒸汽 流量 下
好 。此 外 ，要加 强对超 温考核 的力度 。
偏低， 流速偏差 大 ， 能造成 局部过 热而 引起爆 管 。 可
（）事故跳 机情 况下 ，在故 障 比较 明确 ，不影 ６ 响机组 冲转 、并 网的前 提下 ，要 尽快 冲转 、并网接
３ 影响氧化皮生成的主要因素
锅炉 运行 中金属管 材氧化皮 生成的速度 与管壁 温度和管材材质 存在着 以下关系 ： （） 同一 种 钢 材 在 不 同 温度 下 ，管 壁 温 度 越 １ 高 ，氧化速度越 快 ； （）不 同种钢材在 相 同温 度下 ，钢 材抗氧 化性 ２
能越好 ，氧化 速度越慢 。
控制温升率一般问题不大 ，但使用等离子点火技术
的机组在 点火初期应 加强调整 。
（）并网转干态后 ，控制主 、再热汽温在 ５０℃ ３ ３ 左右运 行不低 于 ５ｈ，并尽量 争取 高于 ５０ＭＷ 负 ０
荷 连续运行 （ 流量 冲洗 ） 大 。 （）根 据锅炉 给水水 质情 况投入 加氧工 况 ， 目 ４ 的就 是通过改变 给水处理 方式 ，在 碳钢表 面形成双 层氧化 膜 。关键 是严格控 制给水 阳离子 的 电导率 一
（）严格控 制锅 炉升温 、升压 速度 ，到汽 机冲 ２ 转 、 机 组 并 网转 干 态 运 行 前 ，温 升 率 不 超 过 １５ ． ℃／ ｎ ｍｉ 。尽 量避 免使 用 减温 水 ，尤其 是二 级 减温 水 的使用 。对 于使用 燃 油或 微油 点火 技术 的机 组 ，
（）增大 停运频 率 ，加强设 备 的正常 维护 ，延 ９ 长检修 周期 。
最 主要 因素。
４ 影响氧化皮剥落的因素
６ 氧化皮剥落的特点
氧化层剥 离有 ２个主要条件 ： （） 多层 氧 化 层 达 到 一 定 厚 度 ：不 锈 钢 ０ １ １ ．
ｍｍ，铬 钼 钢 ０ ２～ ０ ５ｍｍ （ 行 ２万 ～ ５ ｈ ． ． 运 万 可 以达 到 ） ；
氧化皮剥 落后 ，通常机组启 动运行较短 时间就