運行機組氧化皮脫落的危害及處理措施

對于大容量機組而言，鍋爐本體受熱面奧氏體不銹鋼管的氧化皮脫落，是導致管道堵塞、爆管的普遍性安全隱患。隨著機組參數向超臨界、超超臨界升級，高溫高壓環境下，氧化皮的生成與脫落問題愈發突出。

近年來，我國火力發電廠陸續投產多臺超臨界、超超臨界參數機組，此類爆管、堵塞事故頻發，因此，強化運行機組氧化皮及異物檢測，做好隱患防控，成為保障機組安全穩定運行的關鍵環節。

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氧化皮產生的原因

鍋爐不銹鋼過熱器、再熱器管發生大面積氧化皮剝落，并非單一因素導致，而是內因、外因及歷史運行積累共同作用的結果，具體可分為以下3點：

1. 內因

氧化皮過度生長：停爐前，機組長時間連續滿負荷運行，會導致不銹鋼管表面氧化皮持續增厚，超過材料承受極限，形成“易剝落”狀態，這是事故發生的根本前提。

2. 外因

熱應力突變：停爐過程中，冷卻速度過快，會使管道與表面氧化皮之間產生過大熱應力，導致原本已增厚的氧化皮發生大面積、集中剝落，是事故觸發的直接誘因。

3. 關鍵輔助因素

歷史運行工況影響 過往機組停爐速度偏慢、連續滿負荷運行時長超標，會加速氧化皮的老化、累積，進一步降低其附著穩定性，增加后續剝落風險。

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氧化皮及異物對機組的危害

氧化皮剝落及異物堵塞，不僅會導致機組非計劃停機，還會損害設備壽命、降低運行經濟性，具體危害主要體現在3個方面，其中爆管隱患最為突出：

1. 直接導致受熱面超溫爆管

大型電廠鍋爐的高溫過熱器、再熱器多采用立式布置，每級設備由數百根立式U型彎管并列組成。受進出口50℃以上溫差影響，過熱器出口側直管段的氧化皮生成量遠高于進口側。

機組啟停、負荷劇烈波動、溫度及壓力突變時，達到剝離條件的氧化皮會逐步脫落。脫落的氧化皮隨蒸汽流動，啟動初期蒸汽流量較小，無法及時將其帶走；待蒸汽流量增大時，脫落的氧化皮已在管徑較細的彎頭處形成堵塞，導致管內工質流通不暢，進而引發管道超溫。

統計顯示，氧化皮堵塞造成的爆管，大多發生在機組啟動后的短時間內，突發性極強。

2. 損傷汽輪機通流部件

從過熱器、再熱器管剝離的氧化皮，大部分會被高速蒸汽帶出，這些氧化皮顆粒攜帶巨大動能，會持續撞擊汽輪機噴嘴、高壓級葉片，造成部件磨損、損傷，進而導致汽輪機通流效率下降，影響機組整體運行性能。

3. 降低機組運行經濟性

金屬管道表面形成的氧化皮，會嚴重影響換熱效果。數據顯示，當氧化皮厚度達到0.2-0.5mm時，其換熱阻力相當于1500-3500g/m2的垢量，會導致機組熱效率下降，增加能耗，長期運行將造成顯著的經濟損失。

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檢測方法及處理措施

針對氧化皮及異物隱患，需結合檢測手段及時發現問題，配合科學處理措施防范事故，具體方法及措施如下：

1. 核心檢測方法

割管檢查：最直接、最直觀的檢測方式，通過對關鍵管段進行割管，可直接觀察氧化皮的厚度、附著狀態及管內異物堆積情況，為隱患評估提供精準依據。

射線拍片檢測：非破壞性檢測手段，通過射線成像，可快速排查管內氧化皮脫落、異物堵塞等隱患，適用于大面積、批量管段的初步篩查，效率較高。

超低頻渦流不銹鋼內壁氧化皮測量儀檢測：針對性檢測手段，可精準測量不銹鋼管內壁氧化皮的厚度，判斷其附著穩定性，提前識別氧化皮過度生長的隱患，為檢修提供數據支撐，避免盲目割管。

2. 針對性處理措施

鍋爐啟動階段，必須嚴格執行管道吹掃流程，通過吹掃及時清除管內脫落的氧化皮及殘留異物，避免啟動后形成堵塞；

對于氧化皮堆積、異物堵塞情況特別嚴重的管段，可安裝臨時管路進行強化吹管，通過多次吹掃，徹底清理隱患，為機組長期安全運行奠定基礎；

結合檢測結果，對氧化皮過度生長、附著不穩定的管段，及時進行檢修更換，避免隱患累積導致爆管事故。

3. 檢測設備

氧化皮檢測儀：采用剩磁法和提升力法的原理可以方便快速檢測到奧氏體不銹鋼管屏底部彎頭內部的氧化皮堆積狀況，數據同步顯示，檢測速度快。

冷陰極數字射線技術：冷陰極數字射線技術，被曝光量小，透照時間短，不需要訓機，冷卻等優點；無需外接電源，靠鋰電池便可拍攝上千張 X光片；配合DR 數字成像技術，能在幾秒內獲取檢測結果；適用氧化皮檢測儀檢測超標后復檢，確定管內氧化皮堆積的具體情況，為是否割管處理提供有效的底片依據。體積小、重量輕、攜帶方便，結合快速拆裝工裝、移動控制軌道，可快速完成對受限空間的受熱面管全屏底部彎頭氧化皮的檢測。

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典型案例

1. 某電廠高溫過熱器割管檢查發現，管內壁附著大量氧化皮，部分區域氧化皮已出現松動、脫落跡象，若未及時處理，極易在啟停過程中形成堵塞，引發爆管。

2. 某電廠1號爐B級檢修期間，對再熱器部分管段進行改造時發現，所有TP304H材質管道內，均有大量氧化皮脫落堆積，堆積量約占管圈截面的1/2，氧化皮呈片狀，厚度約0.1mm，已嚴重影響管內工質流通，需徹底清理并對受損管段進行更換。

3. 某電廠1#鍋爐完成B級檢修后，7月16日點火，7月17日末級過熱器發生爆管，檢查發現末級過熱器前段左數第7屏西數第2根爆管損壞，爆管位置如圖所示(材質TP304H，規格φ57.15mm×7.2mm)。后經分析認為末級過熱器在運行過程中管子發生異物堵塞，造成該管工質流通嚴重不暢，使管子嚴重超溫造成爆管。

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總結

氧化皮脫落及異物堵塞是超臨界、超超臨界機組運行過程中的高頻隱患，其產生與機組運行工況、啟停操作密切相關，且危害貫穿鍋爐、汽輪機等核心設備，直接影響機組安全、經濟、穩定運行。

因此，電廠需建立完善的氧化皮（含異物）檢測機制，結合割管檢查、射線拍片、超低頻渦流檢測等多種手段，定期排查隱患；同時規范啟停操作，強化吹掃處理，及時整改問題管段，才能有效防范爆管、設備損傷等事故，保障機組長期安全穩定運行。

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