氧化皮问题经验交流材料

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。

锅炉吹管对汽机高旁、调门严密性有一定的影响 ，通过不断地总结调整吹扫过程中高旁开度，最 近两次机组启动后高旁门后温度正常（280℃） 。实践证明只要掌握正确的方法是可以消除氧化 皮吹扫对相关设备的影响
7、结束语
大唐三门峡#3、#4机组，经过高温受热面氧 化皮综合治理，今年3月份至今（历经4次冷态启 动、2次热态启动），未出现氧化皮原因爆管。最 近两次停炉检查，受热面管子未发现氧化皮大量 堆积现象，氧化皮问题得以明显遏制，说明综合 治理措施取得了一定的效果。
#4
高过
◆2010年9月14日 #4炉管子爆口形貌
图1.1 #4炉高过第30排第10 根爆口形貌涨粗管
图1.2 #4炉高过第13排第1 根爆口形貌
◆ 2011年2月22日#4炉管子爆口形貌
图1.3
#4炉高过第11排第5根爆口形貌
◆ 2010年11月9日#3炉管子爆口形貌
通过我公司以上爆管实例说明：超临界机组
2 磁通量 -533 -725 -300 -330 -387 710 -320 450 -768 -1145 830 -290 -941 190 -230 -450 1/3 1/2 1/2 1/3 高度
3 磁通量 -835 -1130 350 -480 465 -1090 -210 -570 -1000 -1140 -900 -1090 -1162 735 -1046 630 2/3 1/3 高度
与射线拍片结果相同，为保证检修质量、缩短检
修工期提供了很大的帮助）。
1 磁通量 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 -1035 -855 -610 -1030 -510 -708 -640 -1010 -120 -845 350 -1040 -411 -860 -50 -230 1/6 高度
子便会面临短期超温爆管。因此“逢停必检”是
防范氧化皮造成危害的重要手段。
氧化皮在钢管内堆 积堵塞的形式：

4.1外观检查及割管抽查
停炉后对超温管壁逐个检查，发现外观颜色明 显不同，有过热倾向，进行割管。
图：氧化皮形状

4.2磁通量检测法 利用氧化皮和奥式体不锈钢母材的磁性差异 来判断受热面管内氧化皮的堆积和生成情况，该 种检测方法方便快捷，对检测人员的经验要求较 高。（经过多次实践，目前河南院已经基本掌握 检测的规律，今年在10月份我厂进行的检测中，
防止超（超）临界锅炉TP347、T91管材 因氧化皮脱落而造成的锅炉爆管，需要从氧 化皮的形成、脱落、脱落后的处理等多个环 节做大量的艰苦细致的工作，应设法防止和 减缓氧化皮的生成，对生成的氧化皮应避免 其脱落，对已脱落的金属氧化皮应尽快予以 清除，它是一个庞大的系统工程，避免和减 轻氧化皮大量脱落造成的危害，实现氧化皮 的受控脱落是今后需要持续关注的一项重要 工作。

3.2氧化皮达到一定厚度（不锈钢0.10mm ，铬钼钢0.2-0.5mm）。

结论：
高温运行工况下，实际运行中奥氏体不锈钢
管氧化皮的生成和剥落是不可避免的，氧化皮在
不断的生成和剥落。脱落速度取决于机组启停温 度变化速率和压力变化速率。
4、机组检修氧化皮堆积检测、清理
锅炉启动、停炉时升降温速率过快会造成氧 化皮大量剥落并堵塞受热面管子，如Βιβλιοθήκη Baidu停炉后不 对受热面管进行检查清理，再次启动后受热面管
5、防止氧化皮脱落控制措施


5.1启动过程中防止氧化皮脱落控制措施
严格控制升温升压速度，防止温变较快造成氧化 皮加速剥落; 旁路变压冲洗，将沉积的氧化皮冲走 低负荷阶段蒸汽流量小，尽量避免使用减温水， 减温水会影响壁温的突变，增加氧化皮的剥落几 率。



机组变流量冲洗，管内流速可以超过正常流速， 带出部分堆积物。 加强疏水的回收和排放管理，防止不合格的疏水 进入主系统和前级系统产生的氧化皮进入后级系 统。

5.2 机组正常运行防止氧化皮脱落控制措施
正常运行时，氧化皮产生是不可避免的，但产 生的速度与管壁温度有关，管壁温度越高，氧化 皮产生的速度越快，因此，运行人员应严格控制
受热面管壁温度不超温，由于管壁温度测点有限
，运行人员还要控制好受热面出口蒸汽温度。

严格控制受热面蒸汽和金属温度，严禁锅炉超温
在启动、停运及机组大负荷波动过程阶段是氧化
皮易脱落的较危险时期，在此阶段由于管子温度 波动大、参数较难控制，极易造成高温受热面氧
化皮与奥氏体不锈钢管材由于热膨胀系数不同而
脱落，堆积在弯头处堵塞，管径变小，最终由于
管内蒸汽流量小，蒸汽对管道冷却不足发生过热
爆管。
2、氧化皮生成原因
钢表面氧化皮的生成是金属在高温水汽中发 生氧化的结果。在570 ℃ 以下，生成的氧化膜是 由Fe2O3 和Fe3O4 组成，Fe2O3 和Fe3O4 都比较 致密( 尤其是Fe3O4 )，因而可以保护钢材避免进 一步氧化见图2.1
重要辅机设备的非停不仅仅是影响机组负荷， 跳闸后机组负荷的大幅变化将导致锅炉高温受热 面氧化皮的脱落，因此降低辅机的非停对防止锅
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。
1、设备概述
大唐三门峡发电有限责任公司2×600WM机组 锅炉型号为HG-1900/25.4-YM4。锅炉为超临界 压力、循环泵式启动系统、一次中间再热、单炉 膛平衡通风、固态排渣、全钢构架的变压本生直 流炉。主蒸汽压力25.4Mpa，温度571℃，再热 蒸汽压力4.62Mpa，温度569℃。燃烧器布置方 式为前后墙对冲，前后墙各3层，每层布置5台旋 流煤粉燃烧器，上层各有5台燃尽风（OFA）。
6
磁通量 -231 -745 -240 -520 -545 -483 -580 -416 30 -475 -360 20 92 -475 -330 -660
高度
#4炉屏过氧化皮磁通量检测数据记录2011.10.10
根据历次氧化皮割管清理后称重经验，30g氧
化皮堆积可达管径高度的1/3就有堵塞的危险。经 标定30g对应磁通量值为700，检测大于700的再 用射线拍片验证，由于磁通量数值大小与氧化皮 堆积高度、长度、形状有关，检修时实际执行大 于300的进行拍片验证。

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



5.4提高主要辅机的可靠性。
时间
2010年 9月14日
机组 #4
泄漏位置 高过
运行情况
1
#4炉在启动机组并网后6小 时爆管。
机组因“DEH2路电源失去 ”机组跳闸， 21小时后故 障处理完毕。于 03:28并 网后运行142小时后爆管。 检修后点火启动到锅炉爆 管运行51小时
2
2010年
11月9日
#3
屏过
3
2011年 2月22日
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。
超临界锅炉高温受热面 氧化皮问题经验交流材料
2011年12月
前言
大唐三门峡发电有限责任公司#3、4机组从2010年9 月至今，共计发生三次因锅炉受热面氧化皮脱落导致锅 炉爆管，奥氏体不锈钢氧化皮问题已日益突出，严重影 响机组安全、经济、稳定运行。问题发生后，我们与河 南电力试验院院将此问题作为2011年双方的共同重点攻 关项目，成立了联合攻关小组，会同河南院专家对国内 一些电厂的类似情况进行调研。根据氧化皮生成、脱落 原因制定了机组启动、运行、停机及检修期间检测清理 等预防控制措施。以寻求氧化皮快速生长和大面积脱落 的原因，从而有效的减少因氧化皮脱落堵管引起的锅炉 爆管事故。

结论： 机组正常运行温度就会发生高温氧化。温度 越高，高温氧化就会加速，容易造成氧化物运行 中大面积快速脱落，氧化高峰期来的越早。
3、氧化皮的脱落原因

3.1奥氏体不锈钢与氧化皮热膨胀系数不同
氧化铁的膨胀系数一般在9.1×10-6/℃，奥氏 体不锈钢的膨胀系数一般在16 ～ 20×10-6/℃，两 者热膨胀系数差异较大。在锅炉运行或启、停机 时受热面管子的温度变化，尤其是剧烈的温度变 化时，氧化皮之间以及基材因受热应力而脱落。
4 磁通量 -775 315 200 580 -958 -607 -770 280 -550 950 -160 70 570 395 -520 -660 1/4 1/2 1/4 高度
5 磁通量 -1097 -208 -230 -1100 -540 -553 -760 -1031 -1175 -1010 -740 -920 -960 370 180 -1120 1/4 高度

4.3磁通量检测与射线拍片组合检查 由于氧化皮脱落部位无规律性，抽查发现概率 小，且切管后重新打坡口焊接并做焊缝射线检查 ，工作任务量大。我们通过多次抢修、小修工作 的探索分析：锅炉内高温过热器、屏式过热器弯 头有近几千个，若全部采用射线拍片方法费工、 费时、费钱。因此，先采用磁通量检测法对所有 弯头全部检查，发现磁通量超标的弯头再进行射 线拍片验证。
化能力大大降低，铁与水蒸汽直接发生化学反
应生成Fe3O4 ：
3Fe+4H2O= Fe3O4+4H2 ↑
在氧化皮的形成过程中，管壁温度和压力对氧 化皮形成起着推动作用。据有关资料介绍，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571 ℃ ，在该温度下运行，管内壁氧 化皮就会很快生长。
运行，防止受热面快速生成氧化皮。 加强受热面的热偏差监视和调整，控制温度锅炉 左右侧主蒸汽、再热蒸汽偏差在10℃左右。防止 受热面局部长期超温运行。


5.3机组停机时防止氧化皮脱落控制措施
氧化皮一般更容易在降温过程中发生剥落，在
350℃附近发生剧烈剥落。由于停炉过程及停炉
后的冷却对氧化皮的脱落有着重大影响，因此要 控制好降负荷和降温降压速度。
6、锅炉吹管对汽机系统的影响.


由于目前没有进行汽机揭缸工作，氧化皮吹扫对 汽机叶片及喷嘴的影响无法直接观察，该工作将 在明年2月份的机组大修中进行检查确认； 将凝汽器内部清理后，再次进行吹管并利用停机 机会打开发现凝汽器底部有类似炉管中的氧化皮 （较细），是吹扫过程中碰撞等原因破碎导致的 ，证明锅炉吹管带走氧化皮的方法是有效果的；
两台机组分别于2006年6月、8月投运，#3 炉于2009年3月机组中修时锅炉给水系统酸洗 后实施给水加氧运行，#4炉2010年2月小修酸 洗后实施给水加氧运行。 机组投运以来氧化皮脱落导致锅炉爆管事件 3次。#3机组首次因氧化皮爆管累计运行33246 小时，#4机组累计运行31619小时。
序 号
图2.1
低于570 ℃管内部的氧化膜结构
当超过570 ℃时，氧化膜由Fe2O3、Fe3O4、FeO 三 层组成，FeO 在最内层，见图2.2
图2.2 高于570 ℃管内部的氧化膜结构
因为铁的氧化物中存在FeO，而FeO 是不
致密的，因此破坏了整个氧化膜的稳定性，这
样氧化过程得以继续下去。此时，金属的抗氧