1000 MW超超临界锅炉受热面蒸汽侧金属管道的氧化分析及防治措施

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1、第36卷第3期华电技术Vo1．36No．32014年3月HuadianTechnologyMar．20141000MW超超临界锅炉受热面蒸汽侧金属管道的氧化分析及防治措施蒋国辉(阿尔斯通武汉锅炉股份有限公司，武汉430205)摘要：分析了1000MW超超临界锅炉参数下受热面蒸汽侧金属管道氧化层生成及脱落机制，提出了适用于该超超临界锅炉管道的抗氧化金属材料应用、受热面的布置形式、对受热面管增加内喷丸工艺、加强管道洁净化管理和通过合理的运行手段调整氧化层剥落方式等防治措施，从而达到控制蒸汽侧氧化层生成、延长高温侧蒸汽管道使用寿命的目的。关

2、键词：1000MW超超临界锅炉；蒸汽侧氧化；分析；防治措施；处理工艺；洁净化管理中图分类号：TK223．3文献标志码：B文章编号：1674—1951(2014)03—0054—03薄，从而引发爆管停机。因此，过热器、再热器高温1问题的提出金属管道成为超超临界锅炉新材料应用的重点区追求发电机组的高效率、低污染是世界各国共域。本文根据1000MW超超临界锅炉的运行参数同的发展目标。目前，超超临界锅炉技术已成为提对蒸汽侧高温氧化腐蚀产生机制进行分析，并结合高机组效率的发展方向，效率最高的已达到49％，设计、施工及运行过程提出防治措施。充分显

3、示了超超临界技术的成熟性。国内一般将超2金属管道的高温氧化分析超临界锅炉定义为：蒸汽压力大于25MPa，蒸汽温度高于580oC。超超临界参数的概念实际为一种商2．1氧化层形成的机制业性称谓，以表示其较超临界机组具有更高的压力对于超超临界锅炉受热面采用铁素体和奥氏体和温度的技术，而在整个锅炉技术发展过程中，由于的金属管道而言，在低温运行状态下(介质温度低受管道内壁及外侧的高温蒸汽及烟气腐蚀，因材料于570℃)，蒸汽中的氧离子附着在金属表面，通过因素限制了不同时期的火电站的运行参数。对于在金属表层的扩散与管材中的Fe元素发生氧化反1000

4、MW超超临界锅炉而言，由于其蒸发量大，单应，在受热面管道内壁生成一层氧化层，它主要由位热容积负荷高，而过热器和再热器的吸热量占工Fe2O+Fe3O4组成，如图1所示。Fe2O3和Fe3O4质总吸热量的50％以上，因此，须采用辐射式、半辐都是比较致密(尤其是FeO)的氧化层，因而可以射式过热器和再热器相结合的布置形式。在设计过保护管子以免进一步氧化。在超超临界锅炉中，可程中，为了降低锅炉成本，应尽量少用高级别的合金以使用铁素体或珠光体管材应用于介质温度水平较钢。在设计过热器和再热器时，选用的金属管道几低的省煤器和一级过热器蒸发段等位置。

5、但在高温乎接近其温度的极限值工作。目前，国内1000MW状态(介质温度高于570oC)时，由于水分子会分解超超临界锅炉低温段(省煤器、受热面蒸发段)一般为氢氧原子结构，若继续使用低合金铁素体管，管子采用SA一213T12至SA一213T23级的低碳微合内壁面铁离子会与水蒸气本身的氧分子发生反应，金，以铁素体与珠光体钢管为主，出口介质温度维持生成氧化物，大量的O与Fe生成FeO。此时，管材在500oC以下。而高温段(二级过热器、三级过热器内壁上的氧化膜由FeO。+FeO4+FeO组成，其厚及再热器)一般采用SA一213，I91，T92，

6、TP304H度比为1：10：100，氧化层构成情况如图2所示。Super或HR3C等高级别的奥氏体或马氏体钢管，出由图2可知，氧化层主要是由FeO组成，虽然FeO口温度在557～605oC，最高不超过650℃。在最内层，但因FeO致密性差，会破坏整个氧化膜由于1000Mw超超临界锅炉参数下受热面的的稳定性，致使氧化层脱落，造成氧化过程进一步金属管道在高温、高压的条件下运行，水或水蒸气的加剧。高温腐蚀现象较为严重，致使管内壁氧化，管壁减2．2氧化层脱落的机制每种金属要在其设计许用温度下运行，才能达收稿日期：2013—08—22；修回日期

7、：2014—02—12到其设计使用寿命。碳钢温度为300～400oC时，在第3期蒋国辉：1000MW超超临界锅炉受热面蒸汽侧金属管道的氧化分析及防治措施·55·分析，可采取如下措施防止和减缓金属管道内氧化层的生成和剥落。3．1使用高等级抗氧化性能好的材料1000MW超超临界锅炉的高温段金属管道宜使用高级别奥氏体或马氏体等耐高温合金钢，由于合金中加入了铬、铝、镍等元素，在运行过程中蒸汽温度高于570℃时，管内壁会生成一层致密的Cr20与A1：O，膜，该氧化膜与金属的结合是高低不平的，因此它不容易剥落。同时，晶间cr与Al原子的渗入提高了

8、合金钢的高温组织稳定性，可抵制金属球化(球化后持久强度降低约1／3)与石墨化，抗高温氧化的能力会有明显的提升。Ni元素的加入使合金钢获得很好的奥氏体组织，可提高合金钢的抗蠕变能力，减小蠕变过程中层间拉应力，延缓氧化层的蒸