随着锅炉等级的不断提高,影响锅炉运行可靠性的因金属材料高温氧化及高温腐蚀而导致锅炉爆管或泄露问题日益受到关注。由于业内缺乏统一的评价受恒应力作用下金属材高温抗氧化性能评价的方法,为此,本论文根据金属材料在锅炉系统内运行的实际情况,设计了一种新型可加载应力的高温氧化试验平台来表征金属材料抗高温氧化的性能。本论文研究了锅炉金属材料的蒸汽氧化原理、氧化膜脱落模型、热腐蚀等的原理,揭示了金属材料在锅炉超临界参数下抗高温氧化性能和氧化失效的原因。通过建立有限元模型,采用数值模拟的手段对试验装置的试样形状进行了优化研究。经过研究找到了一种较佳的试样形状,为下一步展开实际试验奠定了基础。根据氧化原理和数值模拟得到的结论,设计了一种新型可加载应力的高温氧化试验平台,并制作了设备原型机。通过A、B两组验证试验证明该试验平台可以评价金属材料在加载应力工况下的高温抗氧化性能。通过试验数据对比,验证了碳钢可以满足350℃,6MPa的超临界再热器进口集箱运行工况。