运行机组氧化皮脱落的危害及处理措施|不锈钢|氧化皮|爆管|蒸汽|锅炉|高温

对于大容量机组而言，锅炉本体受热面奥氏体不锈钢管的氧化皮脱落，是导致管道堵塞、爆管的普遍性安全隐患。随着机组参数向超临界、超超临界升级，高温高压环境下，氧化皮的生成与脱落问题愈发突出。

近年来，我国火力发电厂陆续投产多台超临界、超超临界参数机组，此类爆管、堵塞事故频发，因此，强化运行机组氧化皮及异物检测，做好隐患防控，成为保障机组安全稳定运行的关键环节。

氧化皮产生的原因

锅炉不锈钢过热器、再热器管发生大面积氧化皮剥落，并非单一因素导致，而是内因、外因及历史运行积累共同作用的结果，具体可分为以下3点：

1. 内因

氧化皮过度生长：停炉前，机组长时间连续满负荷运行，会导致不锈钢管表面氧化皮持续增厚，超过材料承受极限，形成“易剥落”状态，这是事故发生的根本前提。

2. 外因

热应力突变：停炉过程中，冷却速度过快，会使管道与表面氧化皮之间产生过大热应力，导致原本已增厚的氧化皮发生大面积、集中剥落，是事故触发的直接诱因。

3. 关键辅助因素

历史运行工况影响 过往机组停炉速度偏慢、连续满负荷运行时长超标，会加速氧化皮的老化、累积，进一步降低其附着稳定性，增加后续剥落风险。

氧化皮及异物对机组的危害

氧化皮剥落及异物堵塞，不仅会导致机组非计划停机，还会损害设备寿命、降低运行经济性，具体危害主要体现在3个方面，其中爆管隐患最为突出：

1. 直接导致受热面超温爆管

大型电厂锅炉的高温过热器、再热器多采用立式布置，每级设备由数百根立式U型弯管并列组成。受进出口50℃以上温差影响，过热器出口侧直管段的氧化皮生成量远高于进口侧。

机组启停、负荷剧烈波动、温度及压力突变时，达到剥离条件的氧化皮会逐步脱落。脱落的氧化皮随蒸汽流动，启动初期蒸汽流量较小，无法及时将其带走；待蒸汽流量增大时，脱落的氧化皮已在管径较细的弯头处形成堵塞，导致管内工质流通不畅，进而引发管道超温。

统计显示，氧化皮堵塞造成的爆管，大多发生在机组启动后的短时间内，突发性极强。

2. 损伤汽轮机通流部件

从过热器、再热器管剥离的氧化皮，大部分会被高速蒸汽带出，这些氧化皮颗粒携带巨大动能，会持续撞击汽轮机喷嘴、高压级叶片，造成部件磨损、损伤，进而导致汽轮机通流效率下降，影响机组整体运行性能。

3. 降低机组运行经济性

金属管道表面形成的氧化皮，会严重影响换热效果。数据显示，当氧化皮厚度达到0.2-0.5mm时，其换热阻力相当于1500-3500g/m²的垢量，会导致机组热效率下降，增加能耗，长期运行将造成显著的经济损失。

检测方法及处理措施

针对氧化皮及异物隐患，需结合检测手段及时发现问题，配合科学处理措施防范事故，具体方法及措施如下：

1. 核心检测方法

割管检查：最直接、最直观的检测方式，通过对关键管段进行割管，可直接观察氧化皮的厚度、附着状态及管内异物堆积情况，为隐患评估提供精准依据。

射线拍片检测：非破坏性检测手段，通过射线成像，可快速排查管内氧化皮脱落、异物堵塞等隐患，适用于大面积、批量管段的初步筛查，效率较高。

超低频涡流不锈钢内壁氧化皮测量仪检测：针对性检测手段，可精准测量不锈钢管内壁氧化皮的厚度，判断其附着稳定性，提前识别氧化皮过度生长的隐患，为检修提供数据支撑，避免盲目割管。

2. 针对性处理措施

锅炉启动阶段，必须严格执行管道吹扫流程，通过吹扫及时清除管内脱落的氧化皮及残留异物，避免启动后形成堵塞；

对于氧化皮堆积、异物堵塞情况特别严重的管段，可安装临时管路进行强化吹管，通过多次吹扫，彻底清理隐患，为机组长期安全运行奠定基础；

结合检测结果，对氧化皮过度生长、附着不稳定的管段，及时进行检修更换，避免隐患累积导致爆管事故。

3. 检测设备

氧化皮检测仪：采用剩磁法和提升力法的原理可以方便快速检测到奥氏体不锈钢管屏底部弯头内部的氧化皮堆积状况，数据同步显示，检测速度快。

冷阴极数字射线技术：冷阴极数字射线技术，被曝光量小，透照时间短，不需要训机，冷却等优点；无需外接电源，靠锂电池便可拍摄上千张 X光片；配合DR 数字成像技术，能在几秒内获取检测结果；适用氧化皮检测仪检测超标后复检，确定管内氧化皮堆积的具体情况，为是否割管处理提供有效的底片依据。体积小、重量轻、携带方便，结合快速拆装工装、移动控制轨道，可快速完成对受限空间的受热面管全屏底部弯头氧化皮的检测。

典型案例

1. 某电厂高温过热器割管检查发现，管内壁附着大量氧化皮，部分区域氧化皮已出现松动、脱落迹象，若未及时处理，极易在启停过程中形成堵塞，引发爆管。

2. 某电厂1号炉B级检修期间，对再热器部分管段进行改造时发现，所有TP304H材质管道内，均有大量氧化皮脱落堆积，堆积量约占管圈截面的1/2，氧化皮呈片状，厚度约0.1mm，已严重影响管内工质流通，需彻底清理并对受损管段进行更换。

3. 某电厂1#锅炉完成B级检修后，7月16日点火，7月17日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，爆管位置如图所示(材质TP304H，规格φ57.15mm×7.2mm)。后经分析认为末级过热器在运行过程中管子发生异物堵塞，造成该管工质流通严重不畅，使管子严重超温造成爆管。