目前国内电站锅炉应用的奥氏体不锈钢管材牌号主要有TP304H、TP347H、TP310HNbN、Super304等。奥氏体不锈钢的抗氧化温度达到700℃以上,有良好的加工工艺性能、焊接工艺性能、组织稳定性、抗高温腐蚀性和高的热强性在锅炉管蒸汽出口温度不变的情况下,氧化物的存在可能引起锅炉管金属的长期过热,导致氧化加剧等一系列不利后果,使锅炉受热面奥氏体不锈钢锅炉管的失效提前。为减少电站锅炉因锅炉管失效导致的事故,增加发电机组安全运行时间,就需要控制奥氏体不锈钢管内壁氧化皮生成与剥落,本课题即对管内壁氧化物的生长及剥落行为进行研究。本课题共收集1 0个电厂19台机组的奥氏体不锈钢管样,通过氧化物的宏观形态、化学成分、机械性能、金相分析、脱落氧化层的形貌与物相分析、电镜与X射线能谱分析,对比分析不同钢管氧化物/金属界面的形貌和化学成份特征,分析18-8型材料类别对锅炉管蒸汽氧化行为和剥落倾向的影响;锅炉管内壁氧化物生长模式和可能影响因素,18-8型奥氏体不锈钢锅炉管内壁氧化物剥落模式和可能影响因素。通过课题分析,过热器和再热器奥氏体钢管内壁氧化物有四种结构,即原生氧化物二层结构(内层尖晶石+外层四氧化三铁)、原生氧化物三层结构(内层尖晶石+外层四氧化三铁+最外层三氧化二铁)、残留内层结构(原生外层或继生外层脱落后的残余氧化物)、继生氧化物二层结构(内层+新生外层)。原生氧化物的生长行为特点有:1)随着运行时间增加,原生氧化物厚度不断增厚。2)当原生氧化物厚度较薄时,易形成二层氧化物结构;随着原生氧化物厚度增大,逐渐形成三层氧化物结构。3)原生氧化物厚度很厚时,氧化物/金属界面的抑制膜会逐渐蜕化。4)Fe2O3层对氧扩散阻力大于Fe3O4层对氧扩散阻力。5)原生氧化物内层厚度往往大于外层厚度(或外层和最外层厚度之和)。继生氧化物的生长行为特点:1)原生氧化物外层剥落后,在残留内层表面生成致密的含铬镍的新生外层氧化物。2)继生氧化物的生长速度比原生氧化物的生长速度慢。3)原生氧化物外层脱落有利于内壁氧化物/金属界面形成抑制膜。继生氧化物厚度较厚时,氧化物/金属界面抑制膜的铬含量较低;随着继生氧化物厚度变薄,继生氧化物的氧化物/金属界面比原生氧化物的氧化物/金属界面易于形成铬含量高的抑制膜。4)继生氧化物外层反复生长和剥落,残留内层厚度可能趋向变薄。随着长期稳定运行,经过多次继生氧化物外层脱落—新继生外层生长的循环,稳定继生氧化物的内层氧化物厚度逐渐变薄、铬分布趋向均匀、平均铬含量升高,从而使抗蒸汽氧化能力提高。18-8型奥氏体不锈钢抗蒸汽氧化能力主要取决于晶粒度和合金元素(铬和碳化物形成元素)。晶粒度越细、形成的碳化物越稳定、固溶体溶解的铬越多,就越容易在氧化物/金属界面形成保护性的抑制膜,提高钢管抗蒸汽氧化能力。通过对试验结果综合分析,奥氏体钢材料类型对氧化物/金属界面形成抑制膜的能力按以下顺序增强:TP316H→X8CrNiNb 1613→TP304H→12X18H12T→TP347H。通过本课题的试验研究,初步了解了 12X18H12T、TP304H、TP347H、X8CrNiNb1613和TP316H等5种18-8型奥氏体不锈钢的内壁氧化结构、内壁原生氧化物结构和生长行为、内壁继生氧化物生长行为和内壁氧化物剥落行为。研究结果对电站机组的安全运行提供一些参考和帮助。