電廠鍋爐高溫腐蝕及防護(hù)技術(shù)

1、火力發(fā)電廠過(guò)、再熱器氧化皮火力發(fā)電廠過(guò)、再熱器氧化皮生成原因及防治生成原因及防治二O一四年十一月一、概述一、概述二、二、氧化皮形成氧化皮形成及脫落及脫落三、三、危害危害 四、四、預(yù)防與治理預(yù)防與治理 主主要要內(nèi)內(nèi)容容一、一、概述概述在火電機(jī)組中，由于蒸汽通流部件表面氧化層的形成與剝離，大大影響了鍋爐運(yùn)行的安全性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性, 而且還殃及汽輪機(jī)和管道部件。在我國(guó)火力發(fā)電廠曾發(fā)生過(guò)許多大機(jī)組過(guò)熱器和再熱器管的堵塞爆管、主汽門卡塞和汽輪機(jī)部件的固體顆粒侵蝕問(wèn)題。涉及的機(jī)組既有蒸汽出口設(shè)計(jì)溫度為 540 左右的亞臨界和超臨界機(jī)組,也有蒸汽出口設(shè)計(jì)溫度為 570 左右的超臨界機(jī)組；涉及的管材既有TP

2、304H、TP347H等不銹鋼管,也有 T23、T91等鐵素體類鋼管,可以預(yù)見(jiàn)，隨著機(jī)組向超臨界甚至超超臨界參數(shù)發(fā)展，此類問(wèn)題將會(huì)更為突出。早在六十至七十年代，國(guó)外就將蒸汽通流部件表面氧化層的形成與剝離作為重點(diǎn)問(wèn)題進(jìn)行過(guò)研究。結(jié)果認(rèn)為，蒸汽通流部件表面氧化皮的生成與剝離主要是由運(yùn)行工況的變化以及通流部件的選材等方面因素所決定的。近期研究還認(rèn)為，蒸汽通流部件表面氧化皮的生成與剝離問(wèn)題在不同的水工況條件下沒(méi)有區(qū)別。但由于此問(wèn)題涉及設(shè)計(jì)選材、機(jī)組運(yùn)行等多方面因素，若不能協(xié)同各專業(yè)采取有力措施，此問(wèn)題難以全面解決。 一、一、概述概述鍋爐高溫段爐管廣泛使用的鐵素體和奧氏體管材，這些管材在高溫下運(yùn)行與蒸汽

3、作用會(huì)在爐管內(nèi)壁生成一層氧化層，可以阻礙鐵和水或蒸汽間的進(jìn)一步反應(yīng)，可以防止管內(nèi)介質(zhì)中的某些成分對(duì)金屬的腐蝕，但是在一定條件下,這些氧化層會(huì)與母材脫離,大量的氧化層剝落對(duì)機(jī)組運(yùn)行的安全是極大危害。鍋爐受熱面管內(nèi)壁氧化膜剝離問(wèn)題很早就在國(guó)外的一些鍋爐上有所發(fā)現(xiàn)，但當(dāng)時(shí)因鍋爐參數(shù)較低，所使用的管材多是碳鋼或低合金鋼，這種鋼管內(nèi)壁形成的氧化膜的晶格結(jié)構(gòu)與鋼管基體的晶格結(jié)構(gòu)相近，熱膨脹系數(shù)相差不大，氧化膜與基體結(jié)合較為緊密，即使氧化膜厚度達(dá)到 1mm 與不易脫落；即使脫落也是點(diǎn)蝕狀脫落，不會(huì)是大面積片狀脫落。 一、一、概述概述近些年來(lái)隨著鍋爐參數(shù)的不斷提高，鍋爐大量采用了高合金耐熱鋼以及奧氏體不銹鋼，

4、氧化皮脫落的問(wèn)題日益突出，尤其是奧氏體不銹鋼管，因氧化皮脫落的問(wèn)題造成的鍋爐爆管停機(jī)時(shí)有發(fā)生。奧氏體鋼的金屬基體晶格為面心立方晶格，它與氧化皮的晶格差異較大，因此造成熱膨脹系數(shù)相差較大（不銹鋼的膨脹系數(shù)約是氧化膜膨脹系數(shù)的 2 倍），氧化膜與基體結(jié)合不緊密，氧化皮較容易脫落，實(shí)際檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，氧化膜厚度達(dá)到約 0.1mm 左右即開(kāi)始脫落。（對(duì)于鐵素體鋼 ,氧化皮開(kāi)始剝落的臨界厚度是500m。）一、一、概述概述1.1.形成機(jī)理形成機(jī)理鍋爐受熱面管、高溫汽水管道及汽輪機(jī)的高壓通流部分流通的是高溫水或高壓水蒸汽，在高溫高壓環(huán)境條件下，管子內(nèi)壁鐵原子會(huì)與汽水發(fā)生反應(yīng)生成氧化膜。這種氧化膜生成過(guò)程是個(gè)自然的

5、過(guò)程，在開(kāi)始時(shí)，鐵原子與汽水直接接觸，膜形成很快，一旦膜形成后，它就阻礙了鐵原子與水或蒸汽的接觸，使氧化膜的生成速度慢了下來(lái)，但是當(dāng)條件發(fā)生變化，如超溫時(shí)，氧化膜的形成速度就會(huì)加快。氧化皮形成與溫度、時(shí)間、氧含量、蒸汽壓力和流速、鋼材成分、氧化皮成分等有關(guān)。通常認(rèn)為: 溫度愈高,時(shí)間愈長(zhǎng),介質(zhì)中氧的分壓愈高,流速愈快,氧化皮生成速度愈快。 二、二、氧化皮形成及脫落氧化皮形成及脫落二、二、氧化皮形成及脫落氧化皮形成及脫落 研究表明: 金屬表面的氧化膜并非由水汽中的溶解氧和鐵反應(yīng)形成的 ,而是由水汽本身的氧分子氧化表面的鐵所形成的。 德國(guó)科學(xué)家在研究中發(fā)現(xiàn)，金屬在高溫水汽中會(huì)發(fā)生氧化，這是一種化學(xué)

6、腐蝕,氧化所消耗的氧來(lái)源于水汽本身的結(jié)合氧，而不是來(lái)源于水汽中的溶解氧。反應(yīng)方程式如下: 3Fe+4H2OFe304+4H2二、二、氧化皮形成及脫落氧化皮形成及脫落 根據(jù)不同的溫度、pH 值和氧氣分壓力, 所形成的氧化產(chǎn)物有 FeO、Fe2O3和Fe3O43 種。實(shí)際運(yùn)行中, 氧化皮往往由多種氧化物組成。Fe3O4是爐管內(nèi)壁氧化層的主要成分, Fe2O3主要在氧濃度較高的環(huán)境下生成, 因此主要存在于氧化皮的外表面。 二、二、氧化皮形成及脫落氧化皮形成及脫落 當(dāng)溫度低于 570，氧化鐵的結(jié)構(gòu)由鋼表面起向外依次為Fe3O4、 Fe2O3 ， Fe2O3或或 Fe3O4 都比較致密，尤其是Fe3O4

7、可以保護(hù)鋼材以免其進(jìn)一步氧化。如前所述， 所生成的Fe2O3和Fe3O4 本來(lái)應(yīng)該是較致密的，對(duì)管壁可以起保護(hù)作用。事實(shí)上，當(dāng)溫度超過(guò) 450時(shí)， 由于熱應(yīng)力等因素的作用，生成的 Fe3O4不能形成致密的保護(hù)膜， 使水蒸汽和鐵不斷發(fā)生反應(yīng)。 二、二、氧化皮形成及脫落氧化皮形成及脫落 在溫度高于 570時(shí)，水分子會(huì)分解為氫氧原子結(jié)構(gòu) ,大量的氧原子充分滿足了氧化反應(yīng)的需要。而 570也正是形成不致密的FeO的關(guān)鍵溫度值 ,氧化膜由 Fe2O3 、 Fe3O4 、FeO 三層組成，如圖。與金屬機(jī)體相連的FeO致密性差，其結(jié)構(gòu)疏松、晶格缺陷多，當(dāng)金屬氧化皮厚度增加后易發(fā)生氧化皮剝落的問(wèn)題。 二、二、

8、氧化皮形成及脫落氧化皮形成及脫落二、二、氧化皮形成及脫落氧化皮形成及脫落 2.影響氧化皮生成的因素影響氧化皮生成的因素 相關(guān)試驗(yàn)表明，金屬超溫運(yùn)行和材料的特性是影響金屬氧化皮形成及增長(zhǎng)的主要因素。 二、二、氧化皮形成及脫落氧化皮形成及脫落 在火電機(jī)組運(yùn)行期間，鍋爐受熱面表面氧化層會(huì)逐漸增厚。當(dāng)管壁超溫時(shí)，過(guò)熱器管和再熱器管表面氧化層會(huì)迅速增厚。氧化皮厚度和材料特性、運(yùn)行時(shí)間和運(yùn)行溫度有密切的關(guān)系。運(yùn)行時(shí)間和氧化皮的厚度基本呈線性關(guān)系。溫度對(duì)氧化皮厚度的影響呈加速上升的趨勢(shì)，當(dāng)金屬材料在接近和達(dá)到其許用溫度區(qū)域時(shí)，影響極為顯著。超溫或運(yùn)行中管壁金屬溫度偏高是導(dǎo)致鋼管內(nèi)壁氧化皮快速生長(zhǎng)的主要原因。

9、二、二、氧化皮形成及脫落氧化皮形成及脫落 不同材料的氧化層抗剝落能力有較大差別，因此材料的選用是否合理，是影響氧化皮剝落的重要因素。金屬材質(zhì)中鉻含量的增加有助于提高金屬的抗氧化性能。 含Cr22%以上高鉻鋼表明冷加工變形18-8鋼細(xì)晶18-8不銹鋼粗晶18-8不銹鋼二、二、氧化皮形成及脫落氧化皮形成及脫落 在鍋爐正常運(yùn)行中，受熱面的溫度變化相對(duì)較小，并不會(huì)大量剝落，其大量剝落的主要原因是機(jī)組啟?；驕囟却蠓▌?dòng)所產(chǎn)生的溫差熱應(yīng)力。尤其是氧化膜膨脹系數(shù)與基體鋼材差別很大，與奧氏體材料差異更大，應(yīng)力超過(guò)一定的限值時(shí)，氧化皮即剝落。尤其是在停爐過(guò)程中剝落的氧化皮在底部堆積，在遇有蒸汽冷凝存有積水情況下

10、，氧化皮粘結(jié)在一起，在下次鍋爐啟動(dòng)時(shí)鍋爐蒸汽流量不大，流通蒸汽很難將其帶走，極易引發(fā)受熱面管過(guò)熱爆管。二、二、氧化皮形成及脫落氧化皮形成及脫落 氧化皮的剝離有兩個(gè)主要條件：其一是氧化層達(dá)到一定厚度；其二是溫度變化幅度大、速度快、頻度大。由于母材與氧化層之間熱脹系數(shù)的差異，當(dāng)垢層達(dá)到一定厚度后，在溫度發(fā)生變化尤其是發(fā)生反復(fù)或劇烈的變化時(shí)，氧化皮很容易從金屬本體剝離。 蒸汽側(cè)氧化皮的剝落傾向-鐵素體鋼對(duì)于鐵素體鋼蒸汽側(cè)氧化皮，由于氧化皮的膨脹系數(shù)和基體金屬相近，兩者間緊密結(jié)合。一般情況下不易脫落。有時(shí)鐵素體鋼內(nèi)壁較厚的有時(shí)鐵素體鋼內(nèi)壁較厚的氧化皮也會(huì)發(fā)生層狀剝落氧化皮也會(huì)發(fā)生層狀剝落現(xiàn)象現(xiàn)象日照電

11、廠日照電廠#1爐高再超溫爐高再超溫管內(nèi)壁氧化皮厚度已達(dá)管內(nèi)壁氧化皮厚度已達(dá)0.84mm仍未剝落的形仍未剝落的形貌貌石洞口二廠 F12再熱器管內(nèi)壁氧化皮形貌 日照#1爐再熱器爐TP304奧氏體不銹鋼蒸汽側(cè)氧化皮很容易剝落，主要是氧化皮的膨脹系數(shù)和基體金屬差別較大，在氧化皮厚度僅20203030微米以上時(shí)就可能因溫度變化而產(chǎn)生剝落現(xiàn)象。蒸汽側(cè)氧化皮的剝落傾向-奧氏體鋼伊敏高溫過(guò)熱器管堵塞部位氧化皮的宏觀形貌二、二、氧化皮形成及脫落氧化皮形成及脫落 在機(jī)組啟停過(guò)程中，管子的溫度變化幅度是最大的，管內(nèi)的氧化皮也最容易剝落。加之在啟動(dòng)初期蒸汽流量較小，不能迅速地將剝落下來(lái)的氧化皮帶走，大流量時(shí)，氧化皮已

12、經(jīng)在管徑較小的彎頭處形成堵塞，引起管子超溫。所以氧化皮堵塞造成爆管大多發(fā)生在機(jī)組啟動(dòng)后的短時(shí)間內(nèi)。 二、二、氧化皮形成及脫落氧化皮形成及脫落 鍋爐受熱面氧化皮最容易剝落的位置為U形立式管的上端，尤其是出口端。因?yàn)槌隹诙螠囟茸罡撸趸ず穸茸詈?。而立式管的上端承受著管屏的自重，產(chǎn)生很大的拉應(yīng)力。當(dāng)溫度變化大的時(shí)候，在這個(gè)部位產(chǎn)生拉伸程度的變化，加上熱脹系數(shù)的差異，使得附著在管壁上的氧化皮與金屬本體間的伸縮變化的差異更大。所以，U形管的上端，尤其是出口段，是氧化皮最易剝落的部位。二、二、氧化皮形成及脫落氧化皮形成及脫落 機(jī)組頻繁地啟停，是誘發(fā)爆管的重要因素。當(dāng)大修以后，多次地啟動(dòng)-試驗(yàn)-停機(jī)-再啟

13、動(dòng)，尤其當(dāng)不僅啟停次數(shù)多，而且其間停機(jī)時(shí)間長(zhǎng)時(shí)（剝落物堆積增加，停爐腐蝕機(jī)會(huì)增加），爆管的危險(xiǎn)會(huì)大大增加。 三、三、危害危害1阻礙管內(nèi)蒸汽流動(dòng)阻礙管內(nèi)蒸汽流動(dòng),導(dǎo)致受熱面泄漏導(dǎo)致受熱面泄漏（爆管）；（爆管）； 大型電站鍋爐的高溫過(guò)熱器和再熱器多為立式布置。每級(jí)過(guò)熱器由數(shù)百根豎立的形管并列組成。因?yàn)檫M(jìn)出口有 50以上的溫差，這種過(guò)熱器出口側(cè)直管段的氧化皮數(shù)量明顯地大于進(jìn)口側(cè)。從形管垂直管段剝離下來(lái)的氧化皮垢層，一部分被高速流動(dòng)的蒸汽帶出過(guò)熱器，另有一些會(huì)落到形管底部彎頭處。由于底部彎頭處氧化皮剝離物的堆積，使得管內(nèi)通流截面減小，流動(dòng)阻力增加。這導(dǎo)致了管內(nèi)的蒸汽通過(guò)量減少，使管壁金屬溫度升高。當(dāng)堆

14、積物數(shù)量較多時(shí)，管壁大幅超溫，引起爆管。三、三、危害危害 在實(shí)際運(yùn)行中，引起爆管的原因比上述過(guò)程要更復(fù)雜一些，除了直接的氧化皮堆積這個(gè)根源以外，還必須有其它某一個(gè)或多個(gè)重要因素同時(shí)作用：當(dāng)某一根管子開(kāi)始有了一些脫落物堆積，由于流動(dòng)阻力增加，它的管壁溫度就會(huì)比周圍的管子高，高溫水蒸汽腐蝕速率更高，氧化剝皮問(wèn)題愈加嚴(yán)重。這是一種惡性循環(huán)。 三、三、危害危害 形管底部彎頭容易遭停運(yùn)腐蝕。由于積水，接觸大氣，尤其是已有氧化皮剝落物堆積的彎頭處，會(huì)遭受水、氧氣及電化學(xué)過(guò)程等多種腐蝕因素的侵蝕，其腐蝕速率、腐蝕產(chǎn)物的量都將非?？捎^。而腐蝕產(chǎn)物的堆積，加劇了運(yùn)行中管壁溫度的升高，使氧化剝皮問(wèn)題愈加嚴(yán)重，同樣

15、是一種惡性循環(huán)。 三、三、危害危害 很多電廠再熱器的氧化皮厚度和剝離程度不比過(guò)熱器差，但爆管的機(jī)會(huì)要比過(guò)熱器小得多，這是因?yàn)樵贌崞鞴艿墓軓奖冗^(guò)熱器管大很多，因堆積物過(guò)多引起超溫的機(jī)會(huì)也就小了很多。三、三、危害危害 蒸汽側(cè)氧化層剝落堵塞爐管而造成爆管主要有以下特點(diǎn): ( 1) 從爆口的特性和金屬材料分析結(jié)果看, 爆漏都是由于超溫引起, 多數(shù)爆管有典型的短期 超溫特征。爆口通常為“魚嘴”狀, 開(kāi)口較大, 爆口附近爐管脹粗顯著, 爆口邊緣減薄明顯。 ( 2) 爆管發(fā)生有特定時(shí)段, 大多數(shù)爆管均發(fā) 生在機(jī)組啟動(dòng)后的不長(zhǎng)時(shí)間內(nèi), 從十幾 h 到四十幾 h。 ( 3) 在爆漏管的流通回路中,特別是在彎頭、

16、 焊縫、變徑管等位置發(fā)生金屬氧化皮等雜物堆積。三、危害三、危害- -案例案例1、600MW超臨界鍋爐末級(jí)過(guò)熱器氧化超臨界鍋爐末級(jí)過(guò)熱器氧化皮剝落爆管皮剝落爆管 華電貴港發(fā)電有限公司#2鍋爐由上海鍋爐廠有限公司在引進(jìn)ALSTOM 美國(guó)公司超臨界鍋爐技術(shù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合上海鍋爐廠有限公司燃用煙煤的經(jīng)驗(yàn)，并根據(jù)用戶的一些特殊要求進(jìn)行設(shè)計(jì)生產(chǎn)的。鍋爐型號(hào)為SG-191325.4-M965，過(guò)熱器出口壓力為25.4 MPa，過(guò)熱器出口溫度為571 。鍋爐型式為超臨界參數(shù)變壓運(yùn)行螺旋管圈直流爐，單爐膛、一次中間再熱、采用四角切圓燃燒方式、平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣、全鋼懸吊結(jié)構(gòu)型、露天布置燃煤鍋爐。爐膛寬度1881

17、6mm，爐膛深度16576mm，水冷壁下集箱標(biāo)高為8300mm，爐頂管中心標(biāo)高為71050mm，大板梁底標(biāo)高78350mm。爐膛上部布置有分隔屏過(guò)熱器和后屏過(guò)熱器，水平煙道依次布置末級(jí)再熱器和末級(jí)過(guò)熱器，尾部煙道布置有低溫再熱器和省煤器。末級(jí)過(guò)熱器為逆流布置，共計(jì)82排，每排12根u形管，為冷熱段布置。末級(jí)過(guò)熱器規(guī)格為38.17.00、38.17.5、38.17.96、38.19.00，材質(zhì)為TP347H、T91、T23。末級(jí)過(guò)熱器的結(jié)構(gòu)如圖1所示。#2爐至2010年3月已累計(jì)運(yùn)行14400小時(shí)。2010年3月，#2鍋爐發(fā)生了一起嚴(yán)重的末級(jí)過(guò)熱器爆管事故。第1根TP347H，第2-6根T91，

18、第7-12根T23經(jīng)詳細(xì)檢查，確認(rèn)末級(jí)過(guò)熱器第26排第二根T91管（規(guī)格為38.17.5）下彎頭及彎頭上方直管段約1.5m處泄漏發(fā)生爆管（圖2、圖3、）。下彎頭爆口吹損相鄰的管排，上方爆口吹損與下彎頭情況相似。經(jīng)對(duì)末級(jí)過(guò)熱器所有管排詳細(xì)檢查，發(fā)現(xiàn)末級(jí)過(guò)熱器有6根管已超溫變色（圖4），所有超溫管子均為T91管，初步估計(jì)是由于管內(nèi)氧化皮脫落堵塞造成管子超溫爆管。圖2 26-2下彎頭裂口 圖3 26-2直管裂口 圖1 末級(jí)過(guò)熱器結(jié)構(gòu) 圖4 超溫變色的管 圖5 變色管中倒出的氧化皮 圖6 變色管高溫蠕變現(xiàn)象 經(jīng)對(duì)變色管割管驗(yàn)證，從變色管彎頭處倒出片狀氧化皮125g、163g（圖5），其中有一根管彎頭處

19、氧化皮已經(jīng)完全堵塞。經(jīng)測(cè)量氧化皮厚度在0.15-0.20mm之間，爆管管子漲粗率已達(dá)到3%，變色管已發(fā)生漲粗現(xiàn)象，漲粗率在1%左右（圖6）。 三、三、危害危害2.引起受熱面管金屬壁溫上升引起受熱面管金屬壁溫上升, 影影響管材壽命響管材壽命 氧化皮的絕熱作用引起受熱面管金屬壁溫上升，影響管材壽命； 每增加0.025 mm氧化物, 再熱器管壁溫度約增加 0.28 ，過(guò)熱器管壁溫度約增加1.67 。 三、三、危害危害 3. 剝落的氧化皮若帶入汽機(jī)剝落的氧化皮若帶入汽機(jī),會(huì)會(huì)損傷葉片、噴嘴和調(diào)門。損傷葉片、噴嘴和調(diào)門。 從高溫過(guò)熱器和再熱器管剝離的氧化皮，很大一部份會(huì)被有著極高流速的蒸汽攜帶出過(guò)熱器和

20、再熱器。至調(diào)門以后、或再經(jīng)噴嘴后，獲得更大的速度，這些被攜帶的氧化皮剝離物顆粒具有極大的動(dòng)能，它們?cè)丛床粩嗟刈矒羝啓C(jī)葉片，使得汽輪機(jī)高壓缸和中壓缸的前幾級(jí)葉片受到很大的損傷。損傷嚴(yán)重時(shí)，前二級(jí)葉片會(huì)變小、缺損， 降低機(jī)組出力。 汽輪機(jī)葉片固體顆粒侵蝕汽輪機(jī)葉片固體顆粒侵蝕是超（超）臨界機(jī)組面臨的主要問(wèn)題，并且隨壓力和溫度參數(shù)越高，這一問(wèn)題越嚴(yán)重。該問(wèn)題較多發(fā)生在鍋爐啟動(dòng)階段，因鍋爐受熱面受熱沖擊引起管子汽側(cè)氧化鐵剝離，剝離的氧化物根據(jù)其質(zhì)量及形狀的不同以及該處蒸汽動(dòng)量的大小，或在管內(nèi)沉積，或隨蒸汽運(yùn)動(dòng)并形成固體顆粒，使汽輪機(jī)調(diào)節(jié)級(jí)和高、中壓缸第1級(jí)葉片產(chǎn)生侵蝕。圖圖1 被固體顆粒侵蝕被固體顆

21、粒侵蝕的葉片的葉片美、日等國(guó)在這方面都有很多經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，許多超（超）臨界大機(jī)組在投產(chǎn)若干年后，由于嚴(yán)重的SPE而不得不更換調(diào)節(jié)級(jí)和中壓缸第1級(jí)動(dòng)、靜葉。三、危害三、危害- -案例案例2、汽輪機(jī)葉片固體顆粒侵蝕、汽輪機(jī)葉片固體顆粒侵蝕（SPE）圖圖 脫落的氧化脫落的氧化皮皮有一定厚度的氧化皮脫落時(shí)一般呈片狀（見(jiàn)圖），若能被蒸汽吹離，則會(huì)沿蒸汽流向運(yùn)動(dòng)并逐步加速。在管子彎頭處蒸汽轉(zhuǎn)向時(shí)，氧化皮在離心力的作用下會(huì)徑直撞向管壁，產(chǎn)生變形或破碎。從過(guò)熱器、再熱器到汽輪機(jī)，脫落的氧化皮跟隨著蒸汽，要經(jīng)過(guò)很多次的轉(zhuǎn)向。在此過(guò)程中不斷的重復(fù)上述運(yùn)動(dòng)，最終成為許多呈顆粒狀的氧化金屬。一般情況下，管內(nèi)的蒸汽設(shè)計(jì)流速

22、60m/s。蒸汽中所攜帶的金屬顆粒的動(dòng)能及對(duì)管道內(nèi)壁的侵蝕較為有限。但當(dāng)金屬顆粒進(jìn)入汽輪機(jī)的靜葉后，流道內(nèi)的蒸汽熱能（焓）轉(zhuǎn)換為速度能，出口流速可達(dá)甚至超過(guò)音速，導(dǎo)致金屬顆粒被大大加速，造成汽輪機(jī)葉片固體顆粒侵蝕。三、危害三、危害-案例案例形成機(jī)形成機(jī)理理三、三、危害危害 4.水汽系統(tǒng)二次污染水汽系統(tǒng)二次污染 過(guò)熱器和再熱器的高溫氧化剝皮，是熱力設(shè)備水汽系統(tǒng)Fe的重要來(lái)源，是水冷壁管沉積速率高居不下的重要原因之一。三、三、危害危害 被高速蒸汽帶出過(guò)熱器和再熱器的氧化皮剝離物顆 粒， 在汽輪機(jī)內(nèi)完成對(duì)葉片的撞擊和沖蝕以后， 顆粒本身會(huì)破碎、變小、變細(xì)（90%在5m50m），并增加了一些葉片本身被

23、沖蝕的產(chǎn)物，進(jìn)入凝結(jié)水系統(tǒng)。如無(wú)凝結(jié)水過(guò)濾或除鹽裝置或投運(yùn)不正常，這些細(xì)小氧化鐵顆粒進(jìn)入系統(tǒng)后會(huì)在鍋爐水冷壁管、靠近省煤器端的高加水側(cè)加熱管沉積，導(dǎo)致水汽系統(tǒng)二次污染。 四、四、預(yù)防與治理預(yù)防與治理 防止氧化皮剝離最重要的措施是正確選材、保持不超溫的運(yùn)行條件和盡可能減緩機(jī)組溫度變 化的速率。 四、四、預(yù)防與治理預(yù)防與治理 對(duì)于預(yù)防氧化皮導(dǎo)致受熱面爆管，化學(xué)專業(yè)主要應(yīng)在以下幾個(gè)方面做好基礎(chǔ)工作，加強(qiáng)監(jiān)督。 四、四、預(yù)防與治理預(yù)防與治理 嚴(yán)格執(zhí)行DL/T 1115-2009火力發(fā)電廠熱力設(shè)備大修化學(xué)檢查導(dǎo)則，做好氧化皮定期檢測(cè)工作，對(duì)高溫過(guò)熱器和再熱器， 在每次 機(jī)組大修和有條件的小修時(shí)割管， 測(cè)

24、取垢量，分析氧化皮的嚴(yán)重程度和生成趨勢(shì)。 四、四、預(yù)防與治理預(yù)防與治理 氧化皮的測(cè)量是狀態(tài)評(píng)估的重要方法之一，內(nèi)壁氧化皮的厚度狀況反映了金屬管壁實(shí)際使用溫度的高低，因而通過(guò)內(nèi)壁氧化皮的精確測(cè)量可定量評(píng)估金屬的使用溫度，掌握部件超溫程度，同時(shí)對(duì)管材進(jìn)行壽命評(píng)估并及時(shí)更換氧化較嚴(yán)重的管材。當(dāng)氧化皮應(yīng)變所積蓄的能量大于該氧化皮脫層而產(chǎn)生新的內(nèi)表面所需的能量時(shí), 就會(huì)發(fā)生剝落。隨著氧化皮厚度的增加即運(yùn)行時(shí)間的增長(zhǎng),允許的應(yīng)變值減小,應(yīng)變值一旦超出允許應(yīng)變極限,剝落就會(huì)發(fā)生，這時(shí)的厚度就稱為臨界厚度,它與管材的溫度、材質(zhì)和運(yùn)行條件有關(guān)。四、四、預(yù)防與治理預(yù)防與治理 由于對(duì)于運(yùn)行爐蒸汽流通部位（過(guò)熱器、再

25、熱器）的化學(xué)清洗，火力發(fā)電廠鍋爐化學(xué)清洗導(dǎo)則未作明確規(guī)定，實(shí)施難度及風(fēng)險(xiǎn)較大。因此積累基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，盡快摸清規(guī)律，根據(jù)不同的爐型及材質(zhì)確立相關(guān)臨界值（清洗、換管）顯得尤為重要。所以必須建立長(zhǎng)期的受熱面管監(jiān)視制度，包括定期氧化皮測(cè)量、割管檢查、壁溫測(cè)量和監(jiān)視。各火電廠應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行DL/T 1115-2009火力發(fā)電廠熱力設(shè)備大修化學(xué)檢查導(dǎo)則，利用停爐機(jī)會(huì)對(duì)受熱面管內(nèi)壁氧化皮狀況及剝落情況進(jìn)行檢查，分析氧化皮的嚴(yán)重程度和生成趨勢(shì)，并建立健全設(shè)備臺(tái)賬。 四、預(yù)防與治理四、預(yù)防與治理 例： 某廠機(jī)組大修，化學(xué)專業(yè)按火力發(fā)電廠熱力設(shè)備大修化學(xué)檢查導(dǎo)則進(jìn)行割管檢查及垢量測(cè)定，發(fā)現(xiàn)過(guò)熱器存在明顯高溫水汽腐蝕，F(xiàn)e

26、3O4垢層厚度近0.5mm，如圖1、2，經(jīng)軋管法測(cè)定垢量達(dá)1600g/m2；然而該機(jī)組曾于2009年6月進(jìn)行過(guò)大修，當(dāng)初大修檢查記錄為“過(guò)熱器無(wú)腐蝕結(jié)垢”。 四、預(yù)防與治理四、預(yù)防與治理四、預(yù)防與治理四、預(yù)防與治理四、預(yù)防與治理四、預(yù)防與治理四、預(yù)防與治理四、預(yù)防與治理 火力發(fā)電廠熱力設(shè)備大修化學(xué)檢查導(dǎo)則是2009年7月發(fā)布，2009年12月正式實(shí)施，之前無(wú)相關(guān)規(guī)范對(duì)過(guò)熱器、再熱器割管及垢量檢查作全面、細(xì)致的規(guī)定，系統(tǒng)內(nèi)在鍋爐大修化學(xué)檢查方面在取垢困難的情況下，在檢查過(guò)程中往往采取目測(cè)表面狀況，如管內(nèi)氧化皮無(wú)脫落和起層現(xiàn)象，表面狀況表現(xiàn)為干凈、平整，則評(píng)定為“基本無(wú)腐蝕、無(wú)垢”。而對(duì)于2009年割取的當(dāng)初評(píng)定為“基本無(wú)腐蝕、無(wú)垢”的過(guò)熱器管樣， 重新按“軋管法”進(jìn)行垢量分析，結(jié)果為288 g/m2。 四、四、預(yù)防與治理預(yù)防與治理 針對(duì)割管測(cè)量精確度高，缺點(diǎn)也很明顯的特點(diǎn)（不能大面積割管，測(cè)量末級(jí)再熱器和末級(jí)過(guò)熱器部件，經(jīng)常存在某個(gè)區(qū)域或某個(gè)標(biāo)高部位存在溫度偏差的情況，割管檢驗(yàn)方法有相當(dāng)?shù)木窒扌浴?），及超聲波測(cè)厚