高溫氧化皮的生成原因及防范措施

,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二層,第三層,第四層,第五層,*,高溫氧化皮的生成及防范,高溫氧化皮的生成及危害,高溫氧化皮的停爐檢測及清理技術(shù),高溫氧化皮的受控剝落探索,徹底解決氧化皮困擾的方向,高溫氧化皮的生成及危害,高溫氧化皮的形態(tài),高溫氧化皮的危害,高溫氧化皮的生成機理,高溫氧化皮的形態(tài),管子內(nèi)壁附著氧化皮及其剝落形貌,高溫氧化皮的形態(tài),不銹鋼管內(nèi)壁氧化皮剝落物,高溫氧化皮的形態(tài),已經(jīng)發(fā)生開裂和起層但并未斷裂剝落的氧化皮形貌,高溫氧化皮的危害,堵塞受熱面管造成爆管,高溫氧化皮的危害,造成汽輪機葉片顆粒磨損和受熱面管的減薄失效,高溫氧化皮的危害,造成凝泵率網(wǎng)堵塞和水質(zhì)惡化,高溫氧化皮的生成及剝落機理,高溫氧化皮的微觀結(jié)構(gòu),Inner layer,(Fe,Cr),3,O,4,middle layer,Fe,3,O,4,outer layer,Fe,2,O,3,middle layer,Fe,3,O,4,outer layer,Fe,2,O,3,高溫氧化皮的生成及剝落機理,高溫氧化皮是奧氏體不銹鋼管內(nèi)壁和高溫水蒸汽氧化的產(chǎn)物，其一般有三層物質(zhì)構(gòu)成,即最內(nèi)層,(,靠近基材面,),的,(,Fe,Cr),2,O,3,、,中間層的,Fe,3,O,4,和最外層的,Fe,2,O,3,。,氧化皮,隨,運行時間的增長逐漸增,厚。,奧氏體不銹鋼,氧化皮隨運行管壁溫度的升高厚度增長加快，金屬,溫度和氧化速度間呈指數(shù)關(guān)系，,受熱面金屬溫度運行偏高是導(dǎo)致,18-8,型奧氏體不銹鋼管內(nèi)壁氧化皮生長過快的最根本原因。,氧化皮和基材以及氧化皮的不同構(gòu)成物質(zhì)的熱膨脹系數(shù)不同，在鍋爐運行或啟、停機時受熱面管的溫度變化造成氧化皮之間以及基材因受熱應(yīng)力而剝落。,當(dāng)氧化皮大量剝落后原氧化皮內(nèi)層,(,Fe,Cr),2,O,3,在一定時間范圍內(nèi)具有阻礙氧化皮形成的作用，同時，氧化皮需要生長達(dá)到一定的厚度才容易受熱應(yīng)力剝落，因此，氧化皮的大量剝落存在一定的周期性。,高溫運行工況下，實際運行中,奧氏體不銹鋼管,氧化皮的生成和剝落是不可避免的，并且在鍋爐運行中（包括運行、啟停機）氧化皮在不斷的生成和剝落。避免和減輕氧化皮大量剝落造成的危害，實現(xiàn)氧化皮的受控剝落是今后需要研究解決的現(xiàn)實問題。,高溫氧化皮的停爐檢測及清理技術(shù),鍋爐正常運行中，受熱面管內(nèi)的部分氧化皮生長到一定厚度，也會不斷地剝落，但由于受熱面管內(nèi)蒸汽的沖擊和攜帶，氧化皮被帶出受熱面管，會造成汽輪機通流部分的顆粒磨損和水質(zhì)變差，一般不會造成受熱面管的堵塞并對鍋爐造成運行危害。,鍋爐停爐時如果受熱面氧化皮生長達(dá)到一定的厚度，在停爐降溫時降溫速率過快會造成氧化皮大量剝落并堵塞受熱面管，如果停爐后不對受熱面管進行檢查清理，再次啟動后受熱面管便會短期超溫爆管。,機組啟動時，受熱面也存在較大的溫變幅度。一般情況下如停爐后受熱面進行了比較徹底的清理，在鍋爐啟動時產(chǎn)生的氧化皮會被汽流帶出受熱面，如果原來受熱面管內(nèi)積存氧化皮較多，受熱面通流量不足，再次剝落的氧化皮會造成受熱面管的徹底堵塞，造成啟動后受熱面短期超溫爆管。,停爐后受熱面的檢測和清理是氧化皮危害防范的有效重要手段。,高溫氧化皮的停爐檢測及清理技術(shù),目前常用的氧化皮檢測技術(shù),磁感應(yīng)探測檢查,用氧化皮和奧式體母材的磁性差異來判斷受熱面管內(nèi)氧化皮的堆積和生成情況，該種檢測方法方便快捷，但對檢測人員的經(jīng)驗要求較高。,射線拍片檢查,射線拍片檢查直觀，可靠性高，但費工費時。,割管檢查,現(xiàn)場一般通過上述兩種檢查對發(fā)現(xiàn)異常的管子進行割管檢查和清理，為保險起見通常對氧化皮堵塞超過管子截面,1/3,的管子全部割管進行清理。,高溫氧化皮的停爐檢測及清理技術(shù),氧化皮在受熱面管內(nèi)的堆積部位,高溫氧化皮的停爐檢測及清理技術(shù),高溫氧化皮的清理技術(shù),割管清理,割管清理是通過檢測發(fā)現(xiàn)氧化皮超過危險程度割開受熱面管進行清理。該方法最直觀和可靠，但清理工作量大，對受熱面管損害大。,蒸汽吹管,蒸汽吹管是在停爐后將鍋爐冷卻，待氧化皮脫落后再點火，利用蒸汽通過旁路對受熱面氧化皮進行吹掃后再停爐進行檢查?；蛑苯釉谙麓螁C沖車前通過旁路進行氧化皮吹掃。上述方法能減少割管檢查的數(shù)量，但由于不能保證所有受熱面內(nèi)的氧化皮均能吹掃干凈。前一種方法還需要消耗大量的燃油并且延長檢修工期。后一種方法可靠性不高。,壓縮空氣吹掃,在國外有應(yīng)用，需要另外增加系統(tǒng)，初投資大。實際應(yīng)用效果不詳。,高溫氧化皮的受控剝落探索,既然鍋爐運行中高溫受熱面奧式體不銹鋼材料水蒸氣氧化以及氧化皮的剝落不可避免，如何減輕和消除氧化皮剝落造成的危害，實現(xiàn)氧化皮的受控剝落，即讓已生成的一定厚度的氧化皮在不造成危害時盡量多的剝落，在有危害的工況下盡量少剝落。需要各科研單位和電廠長期不懈的深入研究并獲取經(jīng)驗，主要是量化不同材質(zhì)、不同運行溫度、不同溫變速率、不同的材質(zhì)運行時間氧化皮剝落的規(guī)律。這是當(dāng)前條件下減輕和消除氧化皮危害的最根本的出路。,由于徹底攻克氧化皮受控剝落的難題在短期內(nèi)難以實現(xiàn)，但我們還是能通過已了解的氧化皮生成和剝落的機理和相關(guān)因素，通過盡量避免受熱面超溫運行，盡量降低受熱面區(qū)域的煙氣溫度和提高蒸汽的流速，在檢修周期允許的情況下盡量減緩受熱面冷卻速率，在機組啟動時盡量使升溫速率平穩(wěn)等手段來延長氧化皮大量脫落的周期和減輕氧化皮在危險工況脫落的可能。,盡量為停爐氧化皮的檢查和清理創(chuàng)造條件。包括防止受熱面內(nèi)積水、盡可能在停爐蒸汽溫度可控時對受熱面進行冷卻等。,高溫氧化皮的受控剝落探索,運行中防止受熱面金屬超溫,鍋爐廠提供的受熱面金屬報警溫度高溫過熱器、屏式過熱器、高溫再熱器（爐內(nèi)部分管材,SA-213TP347H,）分別是相應(yīng)壓力按照管材強度計算的報警溫度（最高達(dá)到,648,），在上述計算中沒有考慮管材高溫氧化的問題。實際,SA-213TP347H,管材的加速氧化溫度金屬壁溫不應(yīng)高于,590,。,防止受熱面金屬超溫的措施,防止受熱面蒸汽超溫。,在安全的情況下盡量降低一、二級減溫水流量。（設(shè)置合理的分離器入口過熱度）,盡量降低爐膛出口的煙氣溫度。（加強爐膛吹灰、合理配置燃燼風(fēng)量、控制合理的一次風(fēng)量）,控制合理的升降負(fù)荷速率，蒸汽吹灰，啟、停磨煤機和處理磨煤機故障時注意超前控制汽溫。,高溫氧化皮的受控剝落探索,機組停機后按要求進行悶爐冷卻,經(jīng)過摸索和試驗，我們總結(jié)的悶爐冷卻經(jīng)驗基本能保證防止氧化皮在停爐時大量剝落同時使檢修工期盡量短。,非計劃停爐冷卻,高溫氧化皮的受控剝落探索,計劃停爐冷卻,高溫氧化皮的受控剝落探索,盡量為停爐受熱面的氧化皮檢查和清理創(chuàng)造良好的條件,停爐后受熱面檢查除需要將爐膛溫度降低到人員工作舒適的溫度外，還應(yīng)防止受熱面管內(nèi)積水。因受熱面管內(nèi)積水后會影響氧化皮檢測的準(zhǔn)確性，同時受熱面管積水后部分已脫落的氧化皮被水粘附在管壁上難以集中清除，在鍋爐點火蒸汽流速不夠時掉落容易將受熱面管堵塞。,有效的辦法時進行熱爐烘干，受熱面抽真空置換后封閉鍋爐，防止外部的水汽進入受熱面內(nèi),徹底解決氧化皮困擾的方向,氧化皮的生成在奧式體鋼材高溫運行中難以避免，給電廠的運行帶來極大的安全隱患，也給機組停機檢修增加了極大的工作難度并使檢修費用大幅度增加。要徹底解決高溫氧化皮的困擾，最終還應(yīng)在高溫受熱面的材料上找出路。目前同樣的奧式體鋼材通過晶粒細(xì)化處理的,TP347HFG,的抗蒸汽氧化性能要高于,TP347H,，同樣的奧式體鋼材通過噴丸表面硬化處理后抗蒸汽氧化性能也能得到提高，目前上述方案都需要增加設(shè)備的制造成本。,鍋爐設(shè)計時充分考慮氧化皮的問題，使用相同材料的不同鍋爐出現(xiàn)氧化皮的嚴(yán)重程度存在不同。主要是鍋爐設(shè)計時的高溫受熱面的溫壓不同，相同的蒸汽溫度，爐膛煙氣溫度越低，受熱面金屬溫度越低，氧化皮的生長速度就越慢。同時，增大高溫受熱面管屏的彎管半徑也能減輕相同氧化皮堵塞管子的截面積。,在當(dāng)前的設(shè)計環(huán)境下積極探索氧化皮的檢測和清理技術(shù)，研究氧化皮的可控剝落參數(shù)也是比較實用的方式。,