电站锅炉高温受热面蒸汽侧氧化膜的存在会减小部件的有效承载厚度，引起管壁温度上升，从而缩短部件的使用寿命。脱落后的氧化膜有可能在受热管下部弯头处沉积，阻碍蒸汽流动，导致发生超温爆管事故;也有可能进入到汽机主汽阀本体，引起主汽阀门卡涩;还有可能被蒸汽携带进入汽轮机，对汽轮机部件造成固体颗粒侵蚀;脱落后的氧化膜还会造成汽水污染，影响汽水品质。　　 本文采用理论分析、数值模拟和实际运行相结合的方法，围绕蒸汽侧氧化膜问题从以下五个方面展开了深入研究。　　 (1)基于受热面蒸汽侧氧化膜的生长动力学和传热学基本理论，建立蒸汽侧氧化膜的生长预测模型以及受热管的传热分析模型。研究蒸汽侧氧化膜生长过程中管壁温度的变化，揭示蒸汽侧氧化膜对管壁温度的影响规律，在此基础上提出了氧化膜“临界超温厚度”的概念，给出一种受热面超温运行的预测方法，用于预测由于蒸汽侧氧化膜的不断生长而导致管壁温度超温运行的时间。该方法既可以应用于锅炉受热面的安全性评价，也可以为受热面的设计选材提供理论依据。　　 (2)依据T91合金的高温蠕变特性，建立T91受热管蠕变断裂寿命的计算模型，从蒸汽侧氧化膜导致管壁温度升高和增大部件受力两方面定量分析蒸汽侧氧化膜对受热管蠕变断裂寿命的影响。发现蒸汽侧氧化膜导致部件蠕变断裂寿命缩短的主要原因是管壁温度升高，等效应力增大属于次要原因;受热管的蠕变断裂寿命随蒸汽侧氧化膜厚度的增加呈抛物线减小，且随管子热负荷的增加，蒸汽侧氧化膜对受热管蠕变断裂寿命的影响程度加剧;蒸汽侧氧化膜对外径较小的厚壁管子的蠕变断裂寿命影响较大。研究表明在高温受热面的设计中应该合理考虑蒸汽侧氧化膜对部件蠕变断裂寿命的影响。　　 (3)建立稳态热应力有限元分析模型，对机组降负荷过程中受热管蒸汽侧氧化膜内的热应力进行计算和分析。鉴于铁素体合金和奥氏体合金的热膨胀系数有明显差异，文中分别对以T91合金为代表的铁素体合金和以TP347H为代表的奥氏体合金进行了计算分析。揭示了机组降负荷过程中两种合金管蒸汽侧氧化膜内热应力的变化规律，为锅炉高温受热面的设计和运行控制系统优化提供了重要依据。　　 (4)建立瞬态热应力有限元分析模型，确定不同蒸汽温度扰动速度下蒸汽侧氧化膜内热应力的响应特征。分别对铁素体合金（以T91合金为代表）和奥氏体合金（以TP347H为代表）进行了计算分析。计算发现，两种合金管蒸汽侧氧化膜内环向应力和轴向应力在响应过程中都存在峰值，且蒸汽温度降低速率越大，扰动过程中氧化膜内环向应力和轴向应力的增大速度就越快，扰动结束时所达到的峰值就越高。这些特征表明，为防止蒸汽侧氧化膜脱落，在运行过程中必须严格限制蒸汽温度的变化速率。　　 (5)提出了一种基于蒸汽侧氧化膜临界脱落厚度的安全性评价方法。该评价方法依据蒸汽侧氧化膜的临界脱落厚度，利用现有的蒸汽侧氧化膜生长预测模型，对蒸汽侧氧化膜发生脱落的时间进行预测，并将预测得到的脱落时间作为一个评价指标，对受热面的安全性进行评价。该方法可以与传统的基于蠕变分析的安全性评价方法相结合，实现对高温受热面的综合评价。当受热面蒸汽侧氧化膜脱落问题严重时，这种方法可以为受热面的设计、运行和改造提供更准确的依据。　　 本文的研究成果不仅对提高电站锅炉的安全性有重要应用价值，而且在核电、石油、化工等领域也有很好的应用前景。