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(dǎo)致管道堵塞、爆管的普遍性安全隱患。隨著機組參數(shù)向超臨界、超超臨界升級，高溫高壓環(huán)境下，氧化皮的生成與脫落問題愈發(fā)突出。

近年來，我國火力發(fā)電廠陸續(xù)投產(chǎn)多臺超臨界、超超臨界參數(shù)機組，此類爆管、堵塞事故頻發(fā)，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(wěn)定運行的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

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氧化皮產(chǎn)生的原因

鍋爐不銹鋼過熱器、再熱器管發(fā)生大面積氧化皮剝落，并非單一因素導(dǎo)致，而是內(nèi)因、外因及歷史運行積累共同作用的結(jié)果，具體可分為以下3點：

1. 內(nèi)因

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

2. 外因

熱應(yīng)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(chǎn)生過大熱應(yīng)力，導(dǎo)致原本已增厚的氧化皮發(fā)生大面積、集中剝落，是事故觸發(fā)的直接誘因。

3. 關(guān)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(xù)滿負(fù)荷運行時長超標(biāo)，會加速氧化皮的老化、累積，進一步降低其附著穩(wěn)定性，增加后續(xù)剝落風(fēng)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(dǎo)致機組非計劃停機，還會損害設(shè)備壽命、降低運行經(jīng)濟性，具體危害主要體現(xiàn)在3個方面，其中爆管隱患最為突出：

1. 直接導(dǎo)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(shè)備由數(shù)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(cè)直管段的氧化皮生成量遠高于進口側(cè)。

機組啟停、負(fù)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(xì)的彎頭處形成堵塞，導(dǎo)致管內(nèi)工質(zhì)流通不暢，進而引發(fā)管道超溫。

統(tǒng)計顯示，氧化皮堵塞造成的爆管，大多發(fā)生在機組啟動后的短時間內(nèi)，突發(fā)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(xù)撞擊汽輪機噴嘴、高壓級葉片，造成部件磨損、損傷，進而導(dǎo)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(jīng)濟性

金屬管道表面形成的氧化皮，會嚴(yán)重影響換熱效果。數(shù)據(jù)顯示，當(dāng)氧化皮厚度達到0.2-0.5mm時，其換熱阻力相當(dāng)于1500-3500g/m2的垢量，會導(dǎo)致機組熱效率下降，增加能耗，長期運行將造成顯著的經(jīng)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(jié)合檢測手段及時發(fā)現(xiàn)問題，配合科學(xué)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(guān)鍵管段進行割管，可直接觀察氧化皮的厚度、附著狀態(tài)及管內(nèi)異物堆積情況，為隱患評估提供精準(zhǔn)依據(jù)。

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(nèi)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(nèi)壁氧化皮測量儀檢測：針對性檢測手段，可精準(zhǔn)測量不銹鋼管內(nèi)壁氧化皮的厚度，判斷其附著穩(wěn)定性，提前識別氧化皮過度生長的隱患，為檢修提供數(shù)據(jù)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(yán)格執(zhí)行管道吹掃流程，通過吹掃及時清除管內(nèi)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(yán)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(chǔ)；

結(jié)合檢測結(jié)果，對氧化皮過度生長、附著不穩(wěn)定的管段，及時進行檢修更換，避免隱患累積導(dǎo)致爆管事故。

3. 檢測設(shè)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(nèi)部的氧化皮堆積狀況，數(shù)據(jù)同步顯示，檢測速度快。

冷陰極數(shù)字射線技術(shù)：冷陰極數(shù)字射線技術(shù)，被曝光量小，透照時間短，不需要訓(xùn)機，冷卻等優(yōu)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(shù)字成像技術(shù)，能在幾秒內(nèi)獲取檢測結(jié)果；適用氧化皮檢測儀檢測超標(biāo)后復(fù)檢，確定管內(nèi)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(jù)。體積小、重量輕、攜帶方便，結(jié)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(fā)現(xiàn)，管內(nèi)壁附著大量氧化皮，部分區(qū)域氧化皮已出現(xiàn)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(fā)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(fā)現(xiàn)，所有TP304H材質(zhì)管道內(nèi)，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(yán)重影響管內(nèi)工質(zhì)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(fā)生爆管，檢查發(fā)現(xiàn)末級過熱器前段左數(shù)第7屏西數(shù)第2根爆管損壞，爆管位置如圖所示(材質(zhì)TP304H，規(guī)格φ57.15mm×7.2mm)。后經(jīng)分析認(rèn)為末級過熱器在運行過程中管子發(fā)生異物堵塞，造成該管工質(zhì)流通嚴(yán)重不暢，使管子嚴(yán)重超溫造成爆管。

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總結(jié)

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(chǎn)生與機組運行工況、啟停操作密切相關(guān)，且危害貫穿鍋爐、汽輪機等核心設(shè)備，直接影響機組安全、經(jīng)濟、穩(wěn)定運行。

因此，電廠需建立完善的氧化皮（含異物）檢測機制，結(jié)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(guī)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(shè)備損傷等事故，保障機組長期安全穩(wěn)定運行。

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