1.氧化膜生长研究

氧化膜的生长研究是寻求金属的氧化动力学规律。金属的腐蚀程度一般采用氧化膜厚度或单位面积增重Δm用金属氧化动力学曲线来表示氧化皮的生长规律。研究表明，金属氧化动力学曲线一般符合直线、抛物线、对数和反对数。金属氧化动力学的规律与温度时间、钢材成分和外部环境氛围密切相关。直线规则表明，随着时间的推移，钢氧化皮的厚度不断增加，间接揭示了这种氧化膜松散多孔，没有形成相对稳定的保护层，不能抑制金属的腐蚀。大多数金属或合金的氧化动力学曲线基本符合抛物线的规律，表明氧化膜的生长率与氧化膜的厚度成反比，主要是由于金属或合金表面的保护性氧化膜。氧化反应的速率主要取决于合金中金属离子和氧离子的扩散速率。当机组停炉或负荷变化较大时，温度变化过大，氧化动力学曲线会发生畸变，偏离平方抛物线。低温氧化膜的生长符合对数或反对数曲线的规律，此时氧化膜的厚度相对较薄。

目前，国内外几乎所有的学者都模拟了电厂在实验室条件下的运行情况，并进行了氧化动力学研究。主要仪器设备为高温氧化热分析仪。虽然氧化皮的增重曲线和氧化皮厚度方程可以在实验室获得，但这并不能充分证明锅炉管道内壁的氧化动力学规律符合这些曲线和方程。这主要是因为在实验室条件下难以调节蒸汽流量和压力，反应时间相对较短，远远不是锅炉的实际运行条件。这些实验结论只能为氧化皮的形成和剥落提供理论参考。

2.氧化皮剥落机理

研究人员提出了两种典型的类型：压应力下平板样品上氧化膜的开裂和剥落。第一种类型是：膜/基体的结合强度大于氧化膜本身的强度。初期氧化膜内形成剪切裂纹，膜/基体界面非粘附区剥落。剥落后，残留氧化膜局部应力松弛，热应力释放。这是由于金属基体与氧化膜的线性膨胀系数差异较大造成的。

第二种类型是：膜/基体界面的结合力弱于氧化膜本身的强度。在压应力作用下，膜与基体的局部非接触区在应力下沿边缘扩散。同时，氧化膜发生塑性变形，导致氧化膜起皱形成空泡，局部产生拉应力，最后气泡开裂，氧化膜剥落。这是由于氧化皮中形成连接孔，导致氧化皮附着在基体上的应力降低，导致剥落。

目前，大多数学者都是基于第一种类型的理论来研究氧化剥落机制的。他们认为，金属基体与蒸汽侧氧化皮和氧化皮各层氧化物之间的线性膨胀系数差异很大，氧化皮的脆性也很大。由于机组停机或负荷变化较大，容易引起热应力差异，导致氧化层开裂脱落。但目前对氧化皮剥落的本质原因的讨论还不够成熟，各种影响因素的作用需要进一步的实验模拟。

综上所述，超临界锅炉高温受热面氧化皮的防治要从容易产生氧化皮的因素入手，及时检查维护锅炉系统，尽量减少管内氧化物积垢，影响锅炉运行效率。