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有关热力系统金属高温氧化问题的调查报告
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1 有关热力系统金属 高温氧化问题的调查报告 华能上海石洞口第二电厂,沈保中 在我国的火力发电厂中由于热力系统蒸汽通流部件表面氧化层的形成和剥离,曾造成过许多大机组过热 器和再热器管的堵塞爆管、主汽门卡塞、汽轮机部件的固体颗粒侵蚀和汽机本体热工测量仪表堵塞等安全问 题;同时也造成了机组可用率的降低和经济损失。早在六十至七十年代,国外就将蒸汽通流部件表面氧化层 的形成与剥离作为重点问题进行过研究,结果认为,蒸汽通流部件表面氧化皮的生成与剥离主要是由运行工 况的变化以及通流部件的选材等方面因素所决定的。近期研究还认为,蒸汽通流部件表面氧化皮的生成与剥 离问题在不同的水工况条件下没有区别,但此问题涉及设计选材、机组运行等多方面因素,需要协同各专业 采取有力措施,才有可能全面改善或解决此问题。 石洞口二厂的二台机组汽机高、中压缸和转子、锅炉再热器管及过热器管在历年的检修过程中也发现均 有不同程度的高温氧化现象,为了了解不同参数机组蒸汽通流部件金属表面氧化的情况,化学专业对十三台 亚临界汽包锅炉机组和四台超临界机组进行了调查;同时收集了一些有关不锈钢等合金钢的高温水蒸气氧化 的研究报告。通过调查和资料的收集与总结,使我们初步了解蒸汽通流部件表面氧化层形成与剥离的原理和 规律,同时提出了一些预防、减少或解决此问题的措施。 1、有关钢材高温氧化的资料 1.1、不同钢材在高温水蒸气中氧化皮的生长规律 钢材表面在蒸汽中生成氧化膜是个自然的过程。但是由于不同钢材中所含的合金元素的不同和钢材内部 晶体形式的不同,在氧化过程中氧化膜的生长规律也有所不同。 1.1.1、铁素体钢在高温水蒸气中氧化皮的生长规律 当铁素体钢接触高温蒸汽时,开始时氧化膜形成很快,随着时间的延长表面最初形成双层的氧化膜,外 层为 Fe2O3、内层为 Fe3O4,一旦膜形成后,进一步的氧化速度就与所处的环境状态有关。但在某些不利的运行 条件下,如超温或温度压力波动条件下, 在最初的双层氧化皮的内侧会再次生成新的双层氧化膜,随着运行 时间的不断增加,第二次形成的双层氧化膜也不断生长,当生长到一定厚度后,在第二次形成的双层氧化膜 的内侧会再次生成新的双层氧化膜。这样双层膜先是变为二个双层膜,然后再进一步发展成为多个双层膜的 多层氧化膜结构。当多层氧化膜生长到一定程度后,如果所处的条件发生变化时便开始会发生剥离。这种多 层膜的形态如图一所示。 钢在蒸汽中形成的多层氧化层钢在蒸汽中形成的多层氧化层 图一 铁素体钢在高温水蒸气中形成氧化膜的形态

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