18-8系列粗晶不锈钢锅炉管内壁氧化皮大面积剥落防治对策

对18-8系列粗晶奥氏体不锈钢过热器和再热器蒸汽侧氧化皮快速生长和大面积剥落行为及其防治对策进行了研究。结果表明:超温或运行中管壁金属温度偏高是导致蒸汽侧氧化皮快速生长的最主要原因;原生氧化皮外层与基体金属间过大的热膨胀系数差异引起的热应力导致了氧化皮的开裂和剥落;大量管子内壁原生氧化皮外层厚度同时达到或超过临界剥落厚度值导致了氧化皮的大面积剥落。防止氧化皮启停炉时大面积剥落的措施应从2个方面入手:通过控制管壁金属温度水平降低氧化皮的生长速度,从而推迟氧化皮首次发生剥落的时间并减少其剥落总量;通过运行调整改变氧化皮的剥落方式,使氧化皮在运行过程中就以碎屑状陆续剥落并随蒸汽流带出管屏,避免在停炉时以大片状发生大面积剥落。

12X18H12T钢管蒸汽侧氧化皮及其剥落物的微观结构与形貌特征

通过对某电厂12X18H12T过热器和再热器割管样品内壁氧化皮及其剥落物进行金相检验、扫描电镜观察、微区能谱分析、X–射线衍射等试验分析,研究和总结了18-8系列粗晶奥氏体不锈钢过热器和再热器蒸汽侧氧化皮的宏观和微观结构与形貌特征。研究结果表明:该不锈钢原生氧化皮通常可分为内、中、外3层氧化物,其内层为结构致密的富铬尖晶石结构氧化物,中间层主要是结构疏松、多孔的Fe3O4,最外层为结构致密但厚度较薄的Fe2O3;剥落物主要是原生氧化皮的外两层铁氧化物,内层氧化物一般并不剥落。原生氧化皮外层剥落部位在后继运行过程中不会再生长出新的Fe3O4类氧化物,但会逐渐生长出新的Fe2O3层,该次生Fe2O3层生长速度十分缓慢。

锅炉过热器蒸汽侧氧化膜的应力状态分析

火电机组锅炉过热器蒸汽侧氧化膜在机组变工况时可能发生开裂甚至脱落,对受热面安全性构成严重威胁。以超临界锅炉T91过热器管材为研究对象,在考虑温度对金属和氧化膜热膨胀系数影响的基础上,采用多层空心圆柱体模型,对3种不同工况下机组停炉过程中蒸汽侧氧化膜的稳态应力进行数值计算和分析。通过对各应力分量以及Mises等效应力进行分析,阐明了蒸汽侧氧化膜2种可能的开裂模式,同时得出了停炉过程中变工况后的负荷相同时蒸汽温度过低或者变工况后的蒸汽温度一定而负荷过低都可能导致氧化膜因等效应力过大而开裂甚至脱落的结论。

停机过程中锅炉高温受热面蒸汽侧氧化膜的应力分析

电站锅炉高温受热面蒸汽侧氧化膜在机组停机降负荷时可能发生脱落,对安全性构成严重威胁。通过建立有限元分析模型,对锅炉停机过程中受热面蒸汽侧氧化膜内的应力进行了计算和分析。对铁素体合金和奥氏体合金进行了研究,其中铁素体合金以T91为代表,奥氏体合金以TP347H为代表。通过对各应力分量以及von Mises等效应力进行分析,揭示机组降负荷过程中两种合金管蒸汽侧氧化膜内应力的变化规律,阐明两种合金管蒸汽侧氧化膜可能的失效模式,同时得出了铁素体合金管和奥氏体合金管蒸汽侧氧化膜分别在负荷降低后期和初期容易发生脱落的结论。

火电厂锅炉管道金属内壁氧化膜的影响因素研究

研究给水加氧处理前后锅炉管壁金属氧化膜生成情况,以确定不同温度范围内金属氧化膜的主要影响因素。分析和比较了给水全挥发处理(AVT)工况和加氧处理(OT)工况下,省煤器和水冷壁管氧化膜的特点;通过试验台和现场研究数据,探讨了锅炉高温段氧化皮生成与剥离的成因。研究结果表明,纯水中加入的氧气使热力系统低温段(300℃以内)金属表面生成了具有保护作用的棕红色Fe2O3膜,这层Fe2O3膜需要连续供氧维持其稳定性;锅炉高温段受热面中18铬系列奥氏体不锈钢氧化皮剥落原因较为复杂,温度和材料本身应是主要影响因素。

超临界锅炉蒸汽侧氧化皮生成原因与对策

为减少和防止超临界锅炉蒸汽侧氧化皮剥落造成高温受热面爆管而停机,阐述了锅炉受热面蒸汽侧氧化皮的特征,重点分析了铁素体钢和奥氏体钢蒸汽氧化皮的生成、剥落、阻塞的机理及危害;从安全性和经济性角度进行全面剖析,从锅炉选材、设计制造、检修运行等多方面入手总结经验和教训;提出了预防和控制氧化皮剥落的具体措施,从而避免这类非计划性停机事故的频繁发生。

超(超)临界锅炉高温受热面蒸汽氧化皮的生长与剥落特性

阐述了超(超)临界锅炉高温受热面蒸汽氧化皮的晶粒特点,重点分析了铁素体钢和奥氏体钢蒸汽氧化皮的结构特征及其生成和脱落现律.指出高温受热面蒸汽氧化皮的产生是不可避免的,应进一步研究各种运行条件对氧化皮程度、结构形态和剥落时机的影响,以便从机组的运行方式、检修策略和控制理念等各方面来预测和防止氧化皮的危害.

不同水工况对过热器TP347管内氧化皮生长与剥落的影响

火电厂超临界机组末级过热器TP347不锈钢管氧化皮的生长与脱落问题是困扰全厂安全与经济运行的难题。采用SEM，EDS和XRD等手段，分析了现场实际运行5000～50000h的末级过热器TP347管的腐蚀形貌与特征，比较研究了3种水化学工况（还原性全挥发处理工况AVT（R）、氧化性全挥发处理工况AVT（0）、加氧水工况（0T）下不同运行时氧化皮特征。研究结果表明，在相同的氧化时间下，氧化皮厚度的大小依次为：AVT（0）工况〉AVT（R）工况〉0T工况，0T工况中氧化皮剥落现象最为严重，AVT（O）工况中氧化皮最不易剥落。XRD分析表明，材料表面形成了微米级腐蚀产物膜层，其氧化皮为双层结构，内层为铁铬尖晶石结构FeCr2O4，外层为Fe3O4和Fe2O3氧化物；在OT工况下，氧化皮外层最先形成疏松多孔结构Fe2O3；给水加氧是氧化皮脱落的促进因素。

锅炉高温受热面蒸汽氧化皮微观结构和剥落敏感性研究

氧化皮的微观结构包含了平面晶粒形貌和剖面分层结构等多维信息。氧化皮剥落敏感性与微观结构有着密不可分的联系。通过对多种材料、运行工况(运行时间、温度和方式)和化学工况下氧化皮微区结构进行对比分析,氧化皮的平面晶粒形貌特征可以提炼出晶粒类型和大小、柱状和切面特性等特征描述晶粒的镶嵌性能,剖面分层结构特征可以通过厚度、分层程度、空洞含量等加以表征。两个维度信息的结合,可以综合判断氧化皮状态、生长阶段和剥落敏感性,为预测、预防氧化皮危害提供决策依据。

超(超)临界锅炉机组高温氧化案例分析与启示

通过分析影响高温氧化的各项因素,研究了2013年国内600 MW以上等级超(超)临界锅炉机组高温氧化的典型实例。从材料、温度及介质3个方面对锅炉高温氧化及氧化皮剥落的影响进行了梳理和总结。研究发现:1 TP347H材质在晶粒度较低的情况下抗水蒸气氧化性能差;2存在汽温欠温问题的锅炉,往往也容易出现氧化皮早期剥落的问题;3制造厂家给出的壁温控制报警值不能有效指导电厂运行控制以防止氧化皮带来的问题;4锅炉采用的给水加氧处理工艺与氧化皮大面积剥落没有直接关联。最后,提出了今后高温氧化问题的研究方向和改进措施。

给水加氧处理引发蒸汽通道氧化皮剥落的机理

提出用"环境破坏说"来阐释锅炉给水加氧处理(OT)引发蒸汽通道氧化皮剥落的机理,即高温蒸汽通道双层金属氧化皮中的次层尖晶石化合物可与高温含氧蒸汽反应生成气态羟基氧化铬,导致蒸汽中氢电导率显著升高.双层氧化皮界面由于铬蒸发散逸形成空穴,随着空穴逐步增多,双层氧化皮界面结合强度逐步降低,最终发生灾难性的氧化皮剥落事故."环境破坏说"还可以预测运行锅炉采用OT工艺可能带来的风险:采用给水加氧处理的起始时间距锅炉投运时间越长,风险越大;蒸汽含氧量越高,风险越大;蒸汽参数越高,风险越大.新建锅炉投运后越早采用OT工艺,风险就越小.

基于“环境破坏说”的氧化皮剥落理论

在"环境破坏说"的基础上阐释了锅炉高温受热面氧化皮剥落的理论.双层氧化皮内、外层界面存在的空穴是氧化皮剥落的内因,氧化皮承受的应力是氧化皮剥落的外因.氧化皮空穴的成因又可分为内因和外因,内因主要是金属含铬量,外因主要包括蒸汽参数和蒸汽含氧量等.主蒸汽含氧量与铬酸根含量之间具有显著的正相关性,而主蒸汽氢电导率是反映氧化皮铬蒸发的特征指标.外层氧化皮剥落以后,内层氧化皮会继续增厚,但难以剥落.对于已经发生了氧化皮大面积剥落的超(超)临界锅炉,如果检查确认高温受热面氧化皮剥落比较完全,剥落之氧化皮清理比较彻底,则在相当长时期内氧化皮剥落问题都将不再是运行忧患.

超(超)临界锅炉高温受热面氧化皮产生与剥落的影响因素及防护措施

综合阐述了超(超)临界锅炉高温受热面奥氏体不锈钢管蒸汽侧氧化皮产生与剥落的机理,重点分析了奥氏体不锈钢氧化皮产生与剥落的影响因素,指出影响因素主要有铬含量、晶粒度、蒸汽参数、蒸汽中氧含量、机组运行时间等,并在防止氧化皮产生与剥落方面提出了几点建议,为锅炉设计及运行方面提供参考。

外加溶氧对锅炉过热器管内氧化皮生长及剥落的影响

火电厂超临界机组过热器管内氧化皮的生长与脱落问题是困扰全厂安全与经济运行的难题,而外加溶氧对锅炉过热器管内氧化皮生长及剥落是否有影响已经受到广泛关注。文章阐述了Fe系合金的氧化机理,给出的外加氧分压与蒸汽自身分解氧分压间的函数关系,表明随着外加溶氧的增大,蒸汽中总的氧分压增大,而蒸汽分解的氧分压减小,即外加溶氧抑制蒸汽分解的氧分压,从热力学角度证明外加溶氧对金属高温蒸汽氧化有贡献作用;探讨了不同的外加溶氧浓度下过热器管氧化皮形成过程中的形貌、厚度、成分等理化特性,分析了外加溶氧对氧化皮生长及剥落的影响,具体表现为:在外加溶氧状态下,氧化膜表面更容易形成不连续、疏松多孔的氧化物,氧化层外层氧化物内及内外层界面处有较多孔洞等缺陷,氧化层厚度也比不加氧的状态下的厚,且外加溶氧加快形成CrO_2(OH)_2,由于CrO_2(OH)_2的蒸发散逸在氧化层中形成空洞,破坏氧化皮的结构,此外,外加溶氧也促进了氧化皮外层生成不致密的Fe_2O_3氧化物。上述结果表明外加溶氧对过(再)热器管内壁氧化皮的生长及剥落有影响,为电厂水化学工况的改进提供技术参考。

超、超超临界机组氧化皮脱落及运行技术浅析

本文针对超、超超临界机组氧化皮脱落的原因进行分析,并对影响其脱落的因素和危害进行探讨,着重在运行措施上提出一些建议抑制其脱落。超、超超临界机组;氧化皮脱落;

超超临界锅炉高温管道内壁氧化皮的研究进展

分析了国内外超超临界锅炉高温管内氧化皮的研究现状,对高温受热面管内氧化皮的分析方法进行了归类,指出了目前的研究存在的不足之处。对目前的试验研究给予了建议,为进一步对高温管道的抗氧化性研究提供了发展方向,同时对提高机组的安全稳定运行具有重要的意义。

超临界机组锅炉受热面管内壁结垢和氧化层剥离问题

本文就影响超临界机组锅炉安全运行的管子内壁结垢和氧化层剥离问题的探析。在对这2种锅炉运行故障现象的定义、发生机理及表现和不利影响做讨论分析的基础上,对所应采取的锅炉安全运行措施及其检修方法也作了探析。

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

综合分析了各种类型的锅炉耐热钢管蒸汽侧氧化皮的微观形貌、氧化皮的层结构和成分组成。锅炉耐热钢蒸汽侧所生成的氧化皮有双层和3层结构,双层和3层结构的氧化皮的剥落位置发生在不同的亚层。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,可以得到氧化皮进一步生长的规律。氧化皮各层氧化物与基体金属间由于线性热膨胀系数差异所产生的热应力是导致氧化皮产生开裂和剥落的最根本原因,防治氧化皮大面积剥落的措施主要是抑制氧化皮生长速率和减少热应力的大幅度变化。由于实验室的试验条件难以模拟实际锅炉的蒸汽参数和应力变化,开发实验条件接近实际锅炉的蒸汽氧化试验是研究新型耐热钢内壁氧化皮生长及剥落机理的发展方向。

火力发电机组过热器/再热器氧化皮剥落问题分析与预防

过(再)热器氧化皮剥落的机理、影响因素和治理是研究热点之一。对某600 MW机组过热器、再热器氧化皮脱落问题进行了原因分析。结果表明,给水加氧造成的蒸汽中外加溶氧是造成氧化皮中合金元素流失、氧化皮结构劣化和分层的主要原因,Fe2O3和金属基底膨胀系数的差异加剧了氧化皮的脱落。通过执行分段控制机组热力系统溶氧浓度等运行控制措施,效果良好。

超临界锅炉高再管氧化皮脱落分析与解决措施

根据现场检修情况及日常超温统计,提出超临界锅炉高再管氧化皮脱落的原因。从检修及运行两方面采取措施,防止高再管的超温,及因氧化皮脱落引起的爆管。