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火电机组锅炉过热器蒸汽侧氧化膜在机组变工况时可能发生失效，对安全性构成严重威胁。以T91过热器管材为研究对象，在考虑温度对金属和氧化膜热膨胀系数影响的基础上，采用多层空心圆柱体模型，对3种不同工况下机组停炉过程中蒸汽侧氧化膜的稳态应力进行数值计算和分析。通过对各应力分量以及Mises等效应力进行分析，阐明了蒸汽侧氧化膜两种可能的失效模式，同时得出了停炉过程中变工况后的负荷相同时蒸汽温度过低或者变工况后的蒸汽温度一定而负荷过低都将导致氧化膜因等效应力过大而失效的结论。