薄壁不锈钢管在淡水冷却凝汽器空冷区的应用.docxVIP

薄壁不锈钢管在淡水冷却凝汽器空冷区的应用许高峰1,孟井明2,张云飞3,王世安4(1.秦皇岛同和热电公司,河北秦皇岛066012;2.山西阳光发电有限责任公司,山西阳泉045200;3.核电秦山联营有限公司维修处,浙江海盐314300;41哈尔滨·第七○三研究所军代表室,黑龙江哈尔滨150036)摘要:电站凝汽器空冷区采用黄铜管会产生严重氨腐蚀,采用铜镍合金管或钛管则价格昂贵。不锈钢管具有良好抗氨腐蚀性能。本文对薄壁不锈钢管的传热性能、振动特性、胀接性能及经济性进行分析对比,认为这种管材用于淡水冷凝器的空冷区性能良好,价格便宜,有良好发展前途。B30和钛均耐氨腐蚀,不锈钢也耐氨腐蚀,实验结果表明,不锈钢在浓度小于60%的氨水中耐蚀性能良好。空冷区氨的浓度通常为500～1000mg/L,最高为几千个毫克每升,因此不锈钢管在空冷区中完全可耐氨腐蚀。关键词:薄壁不锈钢管;空冷区;氨腐蚀;淡水冷却;经济性3不锈钢的传热性能中图分类号:TK264.1;TK265文献标识码:B表1给出几种材料导热率,不锈钢同钛的导热性能接近,其导热率约为铝黄铜的1/6,B30的1/2。但对凝汽器传热性能有影响的是总体传热系数,凝汽器的总体传热系数除同材料有关外,还同冷却管的外径、壁厚、冷却管的清洁系数、管内冷却水流速及冷却水温度等因素有关。表1几种冷却管材的物理性能1前言不锈钢作为冷却管材的显著特点是抗汽侧带水滴流的冲击腐蚀、抗氨腐蚀、抗冷却水中硫化氢的腐蚀,因此在换热器中得到广泛应用。由于常规不锈管管壁较厚,导热性能较差,导致凝汽器传热系数下降影响换热效率,以往不锈钢管很少用于凝汽器中。随着技术发展,生产出薄壁不锈钢管,它强度高,可以弥补导热性较差的弱点,使其传热系数与B30多合金管相当。美国及法国、德国等西欧国家在20世纪70年代就在凝汽器空冷区采用薄壁不锈钢管。我国由于不锈钢薄壁管生产工艺原因,管材依赖进口,价格昂贵,淡水冷却凝汽器一直未采用不锈钢管。近年来随着材料工业的发展,国产薄壁不锈钢管的大量生产,价格大幅度下降,为其在凝汽器中的应用开辟了广阔的前景。由于黄铜管不耐氨腐蚀,本文只对凝汽器空冷区通常采用的B30、钛及不锈钢管的传热性能进行分析和比较。依据美国传热学会(HEI)凝汽器总体传热系数计算公式:2空冷区氨腐蚀问题为防止锅炉腐蚀,锅炉水的pH值需维持在8.5～9.2,其给水都经过联氨处理或添加给水处理剂,致使进入汽轮机的蒸汽中含有氨气(NH3),当蒸汽进入凝汽器后,不断地被凝结成水,在排汽口附近蒸汽含量不断减少,氨气浓度就不断增加,因此空冷区中发生了氨浓缩现象,该区域氨的浓度使铜冷却管容易产生氨腐蚀。K=CξcβtβmVw2其中:K—总体传热系数:W/(m·℃)C—取决于冷却管材外径的计算系数ξc—清洁系数βt—冷却水温修正系数收稿日期:2005-11-28;修订日期:2005-12-27作者简介:许高峰(1972-),男,河北抚宁人,秦皇岛同和热电有限公司工程师.密度比热导热率弹性模量/g·cm-3/J·(kg·℃)-1/W·(m·℃)-1/MPa钛4.5151917106440不锈钢TP3047.9050216204200铝黄铜8.5308.94能动力工程2006年·206·βm—冷却管材及壁厚修正系数Vw—冷却管内流速m/s就同一计算工况而言,冷却管外径相同时,不同管材不同壁厚的总体传热系数中ξc、βm二系数不同。两管材的总体传热系数之比即为两种管材的ξc、βm的乘积之比。各种管材壁厚的修正系数βm值见表2。表2HEI公式中冷却管材料与壁厚的修正系数βm在计算中对于同一工况而言,不同管材允许的最大跨距(Lmax)同管子材料的弹性模数(E)和管子横截面惯性矩的乘积的0125次方成正比,即:0.25Lmax∝(EI)Φ25×1B30管和Φ25×0.7不锈钢管,其(EI)0.25的比值为0.96。也就是说不锈钢管允许的最大跨距是B30管允许最大跨距的1.04倍。所以只要原设计中采用B30管子时的跨距小于允许的最大跨距,换用不锈钢管后的振动问题上的安全裕量更大了。5薄壁不锈钢管与碳钢管板的连接不锈钢与B30相比其可胀性较差,且不锈钢的硬度略高于碳钢,当B30管换用不锈钢管时若采用单一胀管连接难以保证接头的密封和连接强度。下面方法是保证胀接强度的有效措施:(1)管板孔内壁开特殊胀接槽。(2)使用特种胶粘接后用胀管的连接方法。由于特种胶需要进口,价格昂贵、施工复杂,而开胀接槽胀管同样满足要求,所以工程上一般采用开槽胀管。我们对黄铜管、B30和不锈钢管的各种结构进行了管子管板连接强度试验研究。有关试验数据列于表4。表4几种管材和不同工艺连接强度试验数据表3各种管材的ξc、βm及ξcβm相对值由表3可以看出,当