锅炉过热器、再热器奥氏体不锈钢管内部氧化物检测分析
奥氏体不锈钢管内壁氧化物脱落原因分析及检测方法探讨
管 超 温胀 粗 ， 异 物 进 行 分 析 确 认 为铁 磁 性 氧化 物 。 对 鉴 于 上 述 现 象 ， 所 有 再 热 器 不 锈 钢 出 口 管 圈 的 对 下 弯 头 作 进 一 步 探 查 ， 认 为 内 壁 氧 化 物 聚 集 较 多 的 对
２根 （ 质 为 Ｓ ２ ３ Ｔ ２， 格 为 ７ ｍｍ ×９ ５ｍｍ） 材 Ａ １ ２ 规 ． 过
２ 锅炉爆管问题的提出
２０ 年 ２月 ２ 日， 号 机 组 在 Ｃ级 检 修 完 毕 后 ０６ １ ２ 启 动 过 程 中 发 现 锅 炉 左 侧 标 高 约 ４ 处 有 异 声 ， 查 ３ｍ 检
确 认 为 过 热 器 泄 漏 。 ２号 机 组 解 列 ， 炉 灭 火 冷 却 后 ， 锅
又好 的效 果 。
关键 词 －奥 氏体 不 锈钢 ； 化 物 ； 测 氧 检
中图 分类 号 ： Ｇ ５ ． Ｔ ４７１
火 力 发 电机 组 随 着 机 组 蒸 汽 参 数 的 提 高 ， 设 计 在 制 造 过 程 采 用 了诸 如 Ｔ ３ ４ Ｔ ３ ６ 、 Ｐ４ Ｈ 等 奥 Ｐ ０ Ｈ、 Ｐ １ Ｈ Ｔ ３ ７ 氏体 不 锈 钢 。此 类 钢 较 传 统 低 合 金 耐 热 钢 具 有 更 高 的热 强 度 和蠕 变 断 裂强 度 ， 也 具 有 应 力腐 蚀 敏 感 性 但 高 、 膨 胀 系数 大 、 热 系 数 低 、 种 钢 焊 接 接 头 早 期 热 导 异
朱建 臣 ， Ｘ－ ２ 李－ Ｅ， 王玉兴 －
（． １华北电力大学 ， 河北省 保定 市 ０１０ ； ． ７０３ ２ 河北邯峰发 电厂 ， 河北省 邯 郸市 ０６０ ） ５２０
摘 要 ： 出电站 锅 炉奥 氏体 不锈 钢 管 内壁氧 化 物脱 落 的原 因是 奥 氏体 钢 的金 属基 体 晶格 为 面心 主 方 晶格 ， 氧化 膜 指 与
关于燃煤火电厂锅炉“四管”的高温腐蚀问题分析
关于燃煤火电厂锅炉“四管”的高温腐蚀问题分析摘要：燃煤火电厂锅炉的高温腐蚀情况主要集中在受热面的“四管”上，在本次研究中，本文详细分析了“四管”的高温腐蚀问题，并提出了相应的防腐蚀措施，希望能对相关人员工作有所帮助。
关键词：燃煤火电厂；“四管”；高温腐蚀问题前言：燃煤火电厂锅炉的“四管”（过热器管、再热器管、水冷壁管与省煤器管）是各类事故最为常见的部位，根据现有经验可知，因为“四管”引发的非计划停运问题约占整个机组非计划停运时间的40%，会直接影响发电厂的经济效益，还有可能引发严重的安全事故，因此值得关注[1]。
1.锅炉烟气侧的高温腐蚀1.1高温腐蚀问题分析在燃煤火电厂的正常运行期间，锅炉的“四管”烟气侧存在高温腐蚀的情况，而这种腐蚀与部件的运行环境、煤质成分等存在密切关系。
这种高温腐蚀情况具有腐蚀速度快、腐蚀区域相对集中的特征。
从腐蚀的过程来看，火电厂锅炉运行期间煤粉会在气流的作用下停留在靠近贴壁的位置燃烧，这种燃烧情况会造成锅炉的局部区域位置存在严重缺氧，甚至在内部形成了还原性气氛，这种特殊的气流条件会直接造成锅炉内的腐蚀性气体成分增加，并且在含氧量较高的区域内的含量相对较高，最终造成了高温腐蚀的问题。
从另一角度来看，锅炉运行会造成温度持续升高，尤其是在蒸汽温度超过560℃的情况下，燃料灰尘中也会因为燃烧的作用含有大量的硫化物、碱性物质，这些物质会直接附着在管壁上，随着附着量越多，会直接影响炉管的耐蚀性，因此出现腐蚀的概率更高。
而飞灰也是引发高温腐蚀情况的重要因素，由于锅炉内部存在很多没有被完全燃烧殆尽的煤粉，飞灰在气流的作用下会直接冲向受热管道，这个过程会导致受热管道附近的温度快速增加，还会对金属管壁起到冲刷作用，在持续的冲刷作用下会导致腐蚀等严重问题发生。
1.2应对措施为了能够有效减少烟气侧高温腐蚀问题的发生，工作人员应该重点关注以下问题：保证锅炉内维持良好的空气流动，减少飞灰等物质对在壁炉内部聚集，将锅炉内碱性物质、硫化物等控制在相对理想的水平下，这是降低高温腐蚀发生率的有效手段。
奥氏体不锈钢管内壁氧化度脱落堵塞爆管分析及对策
检测 ， 确定 其主要 由钢 管 内壁 氧化 皮脱 落堵 塞所 致 。对此 提 出 了严 格 控 制 蒸 汽和 锅 炉 部 件金 属 温度 及 严
格进行 蒸 汽冲洗 ， 当提 高机组 升 降 负荷 速度 ， 适 并利 用氧 化 皮检 测技 术进 行 针 对 性检 测 等措 施 ， 证 锅 炉 保
火， ７月 １ ７日 １ １ ｌ： Ｏ左 右末 级 过 热器 发 生 爆 管 ， 检查 发现 末级 过 热 器 前 段 左 数 第 ７屏 西 数 第 ２根 爆 管 损 坏 ， 管 位置如 图 １所 示 （ 管 材 质 为 Ｔ ３ ４ 规 格 爆 爆 Ｐ ０ Ｈ，
为 ｄ５ ． ５ｍｍ×７ ２ｍｍ） ７ １ ． 。
末 级过 热器 管 爆 口处 横 截 面在 未 浸 蚀 的情 况 下 ， 可 以观察 到 大 量 的微 观 裂 纹 （ ３ ； 蚀 后 横 截 面 与 图 ）浸
２ 检 验 分 析
爆 口发生 在从 前 往 后 数第 ２个 弯 头 上 部 ３ ０ ｍｍ ０
处， 呈长 １ ０ｍｍ， １ ６ｍｍ 的大喇 叭形 ， 口边缘 厚 ９ 宽 ５ 爆
公 司的奥 氏体不 锈 钢 内壁 氧化 皮 检 测 技 术 ， 对末 级过 热 器不锈 钢 内壁 氧化 皮脱 落 沉 积情 况进 行 了 检测 。从 检测 结 果看 氧化 皮 生 成 速 度 主要 与超 温 有 关 ， 氧化 皮
的脱 落 堆积 量 与锅炉 管 屏 的位 置分 布没 有 明 显 的规 律 性 。在 末级 过热 器 ３ ０根 管 中 ， 化 皮 脱 落 沉 积 比 较 ０ 氧 严重 的管 子共 计 ５ 根 ， ９ 占管 子 总数 的 ２ ； 全 排 除 Ｏ 完 氧化 皮脱 落 沉积 可能 性 的管 子 有 ４ ５根 ， 占管子 总 数 约
锅炉受热面管内壁氧化皮检测探讨
锅炉受热面管内壁氧化皮检测探讨作者：王海涛来源：《电脑知识与技术》2015年第36期摘要：文章阐述了锅炉高温受热面管中奥氏体不锈钢管和铁素体管（T91、T23、G102、12Cr1MoVG）内壁氧化皮生成脱落的机理，指出磁通量测量原理专用仪器可准确快速检测奥氏体不锈钢管弯头氧化皮堆积状态，高频超声波原理专用测量系统可测量铁素体管内壁氧化膜厚度并实现炉管剩余寿命评估。
并结合自身长期跟踪检测的经验，提出实际检测过程中需注意的几个环节，最后从运行和检修管理角度总结防治氧化皮脱落堵塞的几点措施。
关键词：氧化皮；磁通量；高频超声波中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2015）36-0134-03Abstract： Author presented the mechanism of building and stripping for oxide skin from austenitic stainless steel pipe and ferrite steel pipe（such as T91、T23、G102、12Cr1MoVG），and pointed out the special tester based on the magnaflux method can test the oxide skin blockade condition at austenitic stainless steel pipe elbow quickly and accurately. the testing system based on the high frequency ultrasonic can measure the internal oxide skin thickness of ferrite steel pipe and forecast the residual life of pipe. The author indicated that the remarkable tache of field testing process and presented some prevention and control measurements of oxide skin stripping off problem from operation and maintain management viewpoint.Key words： oxide skin； magnaflux； high frequency ultrasonic随着超（超）临界火电机组的投产运行，由于氧化膜与基体金属的膨胀系数差别较大，高温受热面使用的奥氏体不锈钢管内壁氧化皮会出现脱落，停机后堵塞在管子下弯头，易造成超温甚至爆管，这就是众所周知的超（超）临界锅炉氧化皮堵塞爆管问题。
科技成果——奥氏体不锈钢管内氧化物的磁性无损检测方法及装置
科技成果——奥氏体不锈钢管内氧化物的磁性无损检测方法及装置成果简介近年来，火力发电机组在向高效、节能方向发展，为此大型火力发电机组锅炉中比较普遍使用了耐高温、抗腐蚀性能更好的不锈钢，来制造过热器管道。
不过经过较长时间（如3万小时以上）运行，管道内部还是不可避免地产生氧化。
所产生的氧化皮达到一定厚度（比如0.1mm）后，在温度波动、特别是停炉、启炉时，容易因为热应力剥落，堆积在管弯头部位。
它们对于锅炉的安全运行造成多方面的危害，最严重时直接导致管道加热时爆裂。
为此需要一种有效的无损检测技术，准确检测管道中氧化物的情况。
由于锅炉内管道数量众多，要求检测技术的检测效率要高。
我们研究开发了一种磁性无损检测技术。
该检测技术的特点是准确、快捷，抗干扰、不干扰其他工作。
该检测技术所采用的检测方法在国内处于领先地位，在国际上也是独有技术。
已经取得国家授权发明专利（“奥氏体不锈钢管内氧化物的磁性无损检测方法及装置”，ZL03109490.2）。
经济效益及市场分析经过5年十几次对于300MW至600MW功率的大型火电机组锅炉的现场应用和改进，检测技术已经成熟。
也对于发电锅炉的安全运行做出了比较突出的贡献。
其中在2004年10月成功地对华能伊敏电厂1号锅炉不锈钢管道的内部氧化物进行无损检测，从4000多根不锈钢管中准确地检测出300余根内部氧化物严重堆积的管，帮助电厂及时排除了管内的氧化物，使锅炉和机组重新正常运行。
由此产生了明显的经济效益。
实际检测积累的数据表明：超过一半的大型火电机组锅炉中的不锈钢管道内的氧化物剥落堆积问题都是需要厂方关注的。
因此该技术具有比较好的应用和市场前景。
临界锅炉高温受热面管内氧化皮无损检测技术汤宣
临界锅炉高温受热面管内氧化皮无损检测技术汤宣发布时间：2021-10-27T01:44:21.778Z 来源：《中国科技人才》2021年第20期作者：汤宣[导读] 随着经济的发展，中国电力工业迅速发展发电机朝大容量高参数方向逐步发展，但锅炉爆炸已成为发电厂可靠性下降的主要原因，特别是超临界锅炉受热面内壁的氧化，导致受热面热爆受阻目前正在进行皮肤氧化试验，最常用的方法是超声波、x光等。
重庆市特种设备检测研究院重庆 400000摘要：随着经济的发展，中国电力工业迅速发展发电机朝大容量高参数方向逐步发展，但锅炉爆炸已成为发电厂可靠性下降的主要原因，特别是超临界锅炉受热面内壁的氧化，导致受热面热爆受阻目前正在进行皮肤氧化试验，最常用的方法是超声波、x光等。
虽然这些方法在一定程度上可以检测锅炉受热面的堵塞情况，但存在一些缺陷，例如工作负荷繁重、维护时间长、容易返工和重复差。
因此，研制简单、快速和有效的在线氧化皮检测装置对于锅炉的安全运行至关重要。
在此基础上，本文研究了临界锅炉高温受热面管内氧的无损检测技术，以供参考。
关键词：临界锅炉高温；受热面；管内氧化皮；无损检测技术引言随着我国经济的发展，管道运输介质的压力和流量越来越大，对锅炉的强度、气密性和耐久性要求必将越来越高。
根据超临界锅炉管壁温度与管内氧化皮堵塞存在强烈的耦合关系，提出的氧化皮检测一种全新的方法，为今后开发出适应电厂实际的、便捷的无损检测技术及装置打下了坚实的科学基础。
1锅炉管高温氧化事实上，火力发电锅炉管内的氧化问题已经得到了大量研究，这些研究几乎遍及过热器和再热器使用的常见材料，研究内容涵盖氧化皮的成分分析、生成、剥落、堆积以及由其引发的爆管形貌、爆管后组织等方面。
目前比较公认的是：不管什么材料，脱落的氧化皮的主要成分为四氧化三铁掺杂少量的三氧化二铁；氧化皮的生成是由铁离子的向外扩散和氧离子的向内扩散决定；而对于氧化皮的剥落，氧化皮与基体金属间存在较大的热膨胀系数差异，锅炉运行温度变化产生的热应力使得氧化皮生成过程产生的微裂纹得到扩展，最终脱离原始位置；氧化皮堆积位置主要位于垂直排布管道下弯头位置，这是由于气流在此处受阻较大，氧化皮不再能跟随气流继续运动而沉积在此处。
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。
超超临界火电机组内部氧化物检测清除及分析
１２ ３ 、、根管 子材 质 为Ｄ Ｖ １Ｎ 氏体 不锈 钢 ， 圈第 ４ Ｍ ３０ 奥 里 圈至第 ２ 圈 ０ 材 质 为Ｄ Ｖ ０ Ｈ ｕ 第 １ 管子规 格为 ５ ．×１， ２３ Ｍ ３４ Ｃ 。 圈 ０８ １ 、圈管 子规 第
பைடு நூலகம்
处理过程中的晃动和环境温度的进一步冷却 ，管子 内存在着氧 化物的二次脱落 。于是在清理氧化物之前 ， 检修人员又对管屏轻 轻敲击 ， 使附着在管壁上的氧化物震落下来 ， 再进行彻底清理 。
１ 超 超 临界机 组锅炉 受 热面奥 氏体不 锈钢 管屏 内部 氧化物检 测
目前清除氧化物的主要方法是用砂轮机切开管屏下弯头部 位的管子 ， 用吸尘器将下弯头部位的堆积的氧化物吸出 ， 再将切 开部位焊接恢复。为了保证焊接质量， 要求所有的焊 口进行射线
检验 。
在进行氧化物清理 的过程中， 检修人员发现 ， 以前清理过的 弯头 ， 经检测氧化物又超标 了， 以前不超标的管子 ， 后来检测氧 化物也超标 了。经研究分析 ， 大家一致认为 ， 由于受热面管屏在
关键 词 ： 化物 ； 测 ； 析 氧 检 分
ｄｉ ０３ ６ ￣ｉ ｎ１０ － ５４２ １．１ ４ ｏ １．９９ ．ｓ． ６ ８ ５ ．０ ２ ． ０ ： ｓ ０ ００ 大 唐 信 阳二 期 ２ ６ Ｍ ×６０ Ｗ超 超 临界 机 组 Ｄ ２ ０／６ 一 型 Ｇ ００ ． ｎ２ ２５ 锅炉系国产６ ０Ｍ ６ ｗ超超临界本生直流锅炉 ，其 中＃机组于２０ ３ ０９ 年３ ２ 开 始投 入 商业 运行 。由于超 超 临界 机组 锅 炉均 采用 小 月 ３３ １ 口径 管 ， 之 锅 炉 压 力高 ， 厚 大 ， 炉 受 热 面 管子 内径 较 其 它 加 壁 锅 亚 临界 锅 炉小 很 多 ， 在 受热 面 内的 异物 ， 因此 即使 是 尺 寸很 小 的 的异物 ， 也很容易堵塞管子造成爆管。高温过热器 、 高温再热器 、 不 仅 会在 运 行 过程 中 造成 蒸 汽 的堵 塞 ，而 且 会 影 响到 汽 轮 机 的 安 全运 行 。
火电厂锅炉“四管”防磨防爆检查及预防措施
火电厂锅炉“四管”防磨防爆检查及预防措施摘要：火力发电厂锅炉“四管”的防磨防爆是整个火电厂安全生产的重中之重。
关系到锅炉“四管”的正常运行和企业的安全生产问题。
基于此，本文针对火电厂锅炉“四管”的防磨防爆的检查部位和预防措施进行初步探讨，以供交流与参考。
关键词：火电厂锅炉“四管”；防磨防爆检查部位；预防措施引言：水冷壁、省煤器、过热器、再热器统称为火力发电厂锅炉受热面“四管”。
为了防止锅炉“四管”因高温腐蚀、过热蠕变、结垢、磨损和吹损、焊缝裂纹、等缺陷导致炉管发生泄露而引发非停事故，甚至威胁人身安全。
因此火电厂锅炉“四管”的防磨防爆是整个火电厂安全生产的重中之重。
关系到锅炉设备和企业的安全生产问题。
所以防磨防爆检查人员在炉管检查过程中，要以“防磨防爆，重在预防”为理念，坚持逢停必查的原则，不但要专业知识全面，而且要经验丰富，既要熟悉锅炉结构和烟气流程走向，还要根据设备结构特点全面检查，重点凸出，不放过死角等部位。
下面就围绕锅炉“四管”的防磨防爆检查部位和预防措施进行探讨。
一、火电厂锅炉“四管”防磨防爆检查重点（一）水冷壁炉膛水冷壁易出现腐蚀、结垢、吹损、磨损、蠕变涨粗等问题，由于煤粉和一、二次风冲刷及漏风吹损、吹灰器吹损、热膨胀不畅而拉裂等，因此炉膛水冷壁检查的重点部位为燃烧器喷口处及周围管排的磨损与结焦、炉膛每层吹灰器周围管排的吹损、看火孔和人孔门周围管排的吹损、每层吹灰器所对应的1#、2#、3#、4#角管排的吹损，冷灰斗斜坡面的砸伤及斜坡面与侧墙间的漏风检查、折烟角管排的磨损，管排鳍片的焊接是否漏风，大包内水冷壁出口联箱处的角焊缝的磁粉探伤检查及大包内的蠕涨检查。
水冷壁悬吊管和凝渣管（后墙排管）根部和吹灰器区域的吹损检查，水冷壁吊拉管与联箱的角焊缝的无损探伤检查，炉膛升降平台钢索穿顶棚对顶棚管的磨损情况。
由于铁元素易和氧元素发生高温化学反应，导致水冷壁高温区发生高温腐蚀，因此还要重点检查炉膛高温区的高温腐蚀情况。
超临界机组过热器不锈钢管材的氧化皮问题
不锈钢氧化皮问题目前，在我国的火力发电机组中，高温过热器不锈钢管内壁蒸汽氧化所引发的氧化层剥落造成管子堵塞的现象时有发生。
锅炉过热器和再热器的氧化层剥离问题，早在50年代末，就在国外的一些锅炉上发现，引起了许多过热器和再热器管的堵塞和主汽门的卡塞问题以及汽轮机的固体颗粒腐蚀问题。
美国Edison 公司在1965年调查了248台机组，发现其中214台存在这问题(占85%)。
其中较为严重的有135台。
随着我国火电机组向超临界、超超临界参数发展，此类问题将会更为突出。
因此，国内已有专家和学者对不锈钢氧化皮的问题进行了一些专项研究，也取得了一些成果，但要彻底解决这一问题，使氧化皮的生长和剥落做到可控在控，还有待进一步的研究和探索。
一、金属在水蒸汽下氧化的热力学条件水蒸汽在高温下是一种很强的氧化剂，锅炉管内壁发生蒸气氧化问题是不可避免的。
金属发生氧化的氧来源于H 2O ，H 2O 与O 2和H 2存在如下平衡关系：H 2O ＝H 2＋1／2O 2因此，水蒸汽的氧化性的强弱取决于)()(22O HP H P 的比值，)()(22O H P H P 比值越大，氧化性越弱，)()(22O H P H P 越低，氧化性越强。
金属在高压水蒸汽中的具体的反应是式可以表示为：M ＋H 2O ＝MO ＋H 2在600℃下，与FeO 平衡的)()(22O H P H P 值约为7左右，对应于平衡氧分压2O P ＝10-26atm 左右。
在锅炉用管的实际工况下，水蒸汽的流量很大，生产的氢很少，而且会随着水蒸汽跑掉，因此)()(22O H P H P 要远远低于7的数值，促使反应向右进行，导致铁的氧化。
二、奥氏体不锈钢氧化层结构蒸汽管道内壁在运行后所形成的氧化膜是由水蒸汽和铁形成的氧化膜，该膜分二层，因此称为双层膜。
内层称为原生膜，外层称为延伸膜。
奥氏体不锈钢与高温水蒸汽反应发生后，反应产物开始生成。
进而金属本体中的Fe 向外扩散，氧离子向内渗入，反应持续进行，逐渐形成以Fe3O4为主及少量α- Fe3O4的垢外层；同时，由于不断失去铁， 形成含铬较高、铬分布不均匀的内层，如下图1。