据数据统计，电站锅炉受热面泄漏事故占锅炉 总事故的86.7%^[1]。超临界机组锅炉受热面管内剥 落的氧化皮阻塞管道而造成锅炉过热器、再热器管 超温爆管，已经成为威胁超临界机组安全稳定运行 的主要问题。本文结合内蒙古京能康巴什热电有 限公司（以下简称康巴什热电厂）350 MW超临界机 组第1年C修过程中氧化皮检查及锅炉内、外壁温 测点统计结果，分析锅炉高温受热面管氧化皮剥落原因，并制订氧化皮集中剥落的防控措施，为同类 型锅炉氧化皮问题处理提供借鉴。 1 设备简介

康巴什热电厂1号机组锅炉为上海锅炉厂引进 阿尔斯通技术生产的1210 t/h超临界变压运行螺旋 管圈直流锅炉，型号为SG-1210/25.4-M4402，单炉 膛、一次再热、四角切圆燃烧、平衡通风、紧身封闭、 固态排渣、全钢构架、全悬吊Π 型结构，其主要设计 参数见表 1 所示。1 号机组于2013-12-17 正式投 产，截至本次C修，累计运行时长5108 h。

表 1(Table 1)

表 1 1号锅炉最大连续蒸发量工况及额定工况设计参数

表 1 1号锅炉最大连续蒸发量工况及额定工况设计参数

康巴什热电厂1号锅炉高温受热面主要包括末 级过热器、末级再热器和屏式过热器。由于检修时 间短，而且对屏式过热器氧化皮进行检测需搭设满 堂红架子，因此本次C修检查范围为末级过热器和 末级再热器管屏下弯处。由于机组运行已达到 5100 h，需要对高温受热面氧化皮进行全面系统的 检测，因此本次C修氧化皮检测比例为100%，末级 过热器共68屏680根管，末级再热器共27屏405根 管。 2.2 检测方法

康巴什热电厂1号锅炉末级过热器和末级再热 器管屏下弯头（ 弯管）材质有SA213-T91 和 SA213-TP347HFG两种，管屏的几何形状见图 1、图 2所示，图中红色部位材质为SA213-T91，蓝色部位 为SA213-TP347HFG。检测方法采用磁力氧化皮检 测仪检测和X射线检测^[2]。

图 1(Figure 1)

图 1 末级过热器管屏结构示意图

图 2(Figure 2)

图 2 末级再热器管屏结构示意图

SA213-TP347HFG为奥氏体耐热钢，非铁磁性 材料，无磁性，其氧化皮属于铁磁性材料，故采用磁 力氧化皮检测仪检测（检测效率高，可直接显示管 内氧化皮质量）；SA213-T91为马氏体耐热钢，属于铁磁性材料，无法使用磁力氧化皮检测仪检测，故 采用X射线检测^[3]。 3 检测结果分析 3.1 检测仪及X射线检测结果 3.1.1 末级过热器

对末级过热器680根管子下弯管部位进行氧化 皮检测，未发现氧化皮堆积现象，磁力氧化皮检测 仪显示值在0.32~1.51，换算为氧化皮质量在1 g以 下；X射线检测底片显示，管壁轮廓清晰，管内无堆 积影像。 3.1.2 末级再热器

对末级再热器405根管子下弯管部位进行氧化 皮检测，发现左数第13、15、16、17 屏的第15 号管 （共4根管）下弯处有氧化皮堆积，其他部位未发现 氧化皮堆积。

末级再热器各屏15 号管下弯处材质为 SA213-TP347HFG，磁力氧化皮检测仪显示，以上4 根管内氧化皮质量均在20 g以上，检测数据见表 2 所示。为了确定氧化皮在管内的实际堆积状态，又 对以上4根管进行X射线检测，检测结果如图 3—图 6所示。射线底片中白色弧形为管子下弯部位管壁 影像，白色发亮的不规则影像为氧化皮堆积影像， 其中第16屏15号管显示最为清晰，堆积厚度约为10 mm，为管内径的1/5，尚不会引起爆管。

表 2(Table 2)

表 2 末级再热器管氧化皮检测数据 注：1） 检测仪显示值5.1对应氧化皮质量为20 g，检测仪显示值再增加无对应数值，均为20 g以上。

表 2 末级再热器管氧化皮检测数据

图 3(Figure 3)

图 3 第13屏第15号管X射线底片

图 4(Figure 4)

图 4 第15屏第15号管X射线底片

图 5(Figure 5)

图 5 第16屏第15号管X射线底片

图 6(Figure 6)

图 6 第17屏第15号管X射线底片

根据检测结果，对末级再热器存在氧化皮堆积 的管子进行切割检查，切割顺序为第13、15、16、17 屏。在切割第13、15屏的第15根管后，取出氧化皮 （见图 7），呈黑色碎屑状。经咨询有关单位，认为该 状态为氧化皮形成的初期阶段（高发期氧化皮形貌 为长条片状，见图 8）。根据氧化皮的形状及数量判 断不会造成爆管，在机组启动时氧化皮可随蒸汽排 出，因此决定不再对第16、17屏第15根管进行割管 检查。

图 7(Figure 7)

图 7 第13屏第15号管取出的氧化皮

图 8(Figure 8)

图 8 氧化皮高发期形成的片状氧化皮

通过对末级过热器和末级再热器共1085根管 子下弯头（弯管）进行100%氧化皮检查及结果分析， 认为康巴什热电厂1号锅炉末级再热器已经处于产 生氧化皮的初级阶段，而末级过热器还未产生氧化 皮。 4 原因分析 4.1 氧化皮产生原因

氧化皮产生的主要原因是高温氧化，此外还受 锅炉设计结构、运行方式、运行时间、水质、高温受 热面管屏的几何形状、管子直径、管子弯头（弯管） 弯曲半径及高温受热面进出口压差等因素影响。

康巴什热电厂1号锅炉末级再热器运行时各屏 间的热偏差较大。根据锅炉炉外（大包内）壁温测 点数据（满负荷下）制作末级再热器各屏第1号管管 壁温度柱状比较图（见图 9），可以看出，末级再热器 各屏间存在较大的热偏差，最高偏差近44 ℃（最高 壁温为12屏1号管594.9 ℃，最低壁温为14屏1号 管550.69 ℃），本次检查发现氧化皮较多的4根管壁 温均偏高。

图 9(Figure 9)

图 9 1号锅炉末级再热器各屏第1号管壁温柱状比较图

氧化皮剥落有2个主要条件：氧化膜达到一定 厚度（不锈钢0.1 mm、铬钼钢0.2～0.5 mm）；温度变 化频繁、幅度大。过热器或再热器钢材的热胀系数 一般在16×10^-6~20×10^-6/℃，而氧化铁的热胀系数为 9.1×10^-6/℃。由于热胀系数的差异，在氧化皮达到一 定厚度后，如果温度发生变化（尤其是剧烈或反复 变化），氧化皮很容易从金属本体剥离，铬钼钢管的 氧化皮内外层同时剥离，剥离厚度达0.2 mm，而不 锈钢只剥离0.05 mm的外层。

康巴什热电厂2号锅炉在基建期安装了炉内壁 温测点，并在锅炉启、停过程中进行了炉内外壁温 测点对比分析，结果表明，锅炉启、停过程中受热面 炉外测点显示壁温升、降速度符合要求，但炉内壁 温测点显示升、降速度较大，在启炉升温升压初期 （炉内壁温在300 ℃以下时），升温速度达到7 ℃/ min；在停炉降温降压过程中，锅炉熄火后，虽然主 蒸汽温度及炉外壁温下降保持平稳态势，但炉内各 壁温测点温度下降很快，达到10 ℃/min，不符合康 巴什热电厂《超临界锅炉氧化皮防控措施管理标 准》中规定的“在末过壁温低于300 ℃后方可自然通 风冷却，降温速率 2 ℃/min”要求^[4]。 4.3 造成氧化皮堆积的原因

造成氧化皮堆积的主要原因是受热面管内介 质压力小、流速低；次要的影响因素包括氧化皮的 形状和大小、氧化皮剥落的数量，受热面管子内的 介质动力特性，受热面管内径、形状、变径、节流孔 等。

康巴什热电厂1号锅炉末级再热器各管屏的15 号管（与壁温测点1号管相同）下弯处为“U”形弯，介 质流速较低，这也是造成氧化皮堆积的原因之一。 另外，在本次氧化皮检查中发现4根管内有氧化皮 堆积，但不能确认其他管内无氧化皮；末级再热器 第13、15屏的第15根管并不是末级再热器中温度 最高的部位，其他管内未发现氧化皮堆积，有可能 随蒸汽排出。 5 防控措施

康巴什热电厂1号锅炉末级再热器氧化皮生成 已处于初级阶段，如果末级再热器局部温度还将长 期维持在600 ℃以上，则很快进入氧化皮高发期，届 时将危及锅炉的安全运行。因此，氧化皮防控工作应引起高度重视。本文结合康巴什热电厂实际情 况提出以下防控措施。

（1） 严格控制锅炉运行温度，建议末级过热器 出口蒸汽温度不超过571 ℃，末级再热器出口蒸汽 温度不超过569 ℃，高温受热面壁温按照表 3要求 控制，严禁锅炉超温运行。

表 3(Table 3)

表 3 高温受热面壁温控制标准 ℃ 注：1） 保护定值由上海锅炉厂给定。

表 3 高温受热面壁温控制标准

（2） 加强对高温受热面的热偏差监视及调整， 防止受热面局部长期高温运行，在末级再热器热偏 差较为严重时，必须进行燃烧调整，以保障锅炉的 安全运行。

（3） 尽可能减少锅炉启、停次数，降低升温和 降温速率（应考虑炉内壁温测点升、降温速率）；停 炉时，采用闷炉处理（约72 h），不得强制冷却，以防 止氧化皮脱落。

（4） 机组启动期间应开旁路进行受热面吹扫， 并严格进行汽水品质监测。

（5） 机组启动结束后，应维持机组在较大负荷 下稳定运行一段时间，以尽快带走过热器管内残存 的氧化皮。

（6） 在检修期间，应对高温受热面管进行氧化 皮检测和清理。 6 建议

根据康巴什热电厂1号锅炉高温受热面氧化皮 检测情况，提出以下建议。

（1） 氧化皮防控要注重解决水平烟道内管屏 壁温偏差问题，如不能有效解决管屏壁温偏差，则 局部管屏超温必然造成氧化皮大量集中脱落。

（2） 制定锅炉启停升温和降温速率时应结合 炉内壁温测点的测量数据进行，相同管子炉内壁温 测点与炉外（大包内）壁温测点显示的升、降温速率 是不同的，炉内壁温在300 ℃以下时，升、降温速率 远大于炉外壁温^{[5, 6]}。

（3） 进行氧化皮检测时，管屏“U”形弯部位应 作为检测重点，列入每次检查必检项。