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沿海电厂凝汽器用管材研究
发布时间:2011/3/27  阅读次数:5953  字体大小: 【】 【】【
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沿海电厂凝汽器用管材研究
梁磊 陈胤强 李政 雷强 张亮亮 周国定
上海电力学院(上海 200090)
[摘 要] 对沿海电厂凝汽器管材的技术经济性能进行了调查、试验和研究,超级不锈钢管特别是超级铁素体
不锈钢管,如Sea-Cure 的技术经济性能比钛管和铜管好,沿海电厂凝汽器应优先选用超级不锈钢管特别是超级铁
素体不锈钢管。
[关键词] 凝汽器; 海水; 管材; 超级不锈钢
Abstract: The technical and economic properties of condenser tubes for seawater service have been investigated,
tested and studied. The technical and economic properties of super stainless steel,especially the superferritic stainless
steel tubes as Sea-Cure is better than titaniμm tubes and copper tubes. Super stainless steel,especially the superferritic
stainless steel tubes is preferable for condenser in offshore power plant.
1 前言
在现代大型电站凝汽式汽轮机组的热力循环中,凝汽器是电厂的冷端,管材选择对整个电厂的安全运行有着极重要的意义,对投资和运行维修费用的影响也不容忽视。与凝汽器管材密切相关的“锅炉给水的铜污染”对超临界直流炉和核电站的安全运行威胁更大,而用不锈钢代替铜合金的“无铜系统”则不存在这个问题[1]。现在我国内陆新建电厂凝汽器绝大多数都使用了不锈钢管,不少旧机组也陆续将铜管换成了不锈钢管。但是我国除台湾省外,用海水或咸水作为冷却水的沿海电厂主凝汽器还没有一台使用超级不锈钢管。而美欧先进国家在20 世纪70 年代就开始使用超级不锈钢管,且用超级不锈钢管代替钛管的电厂越来越多。
在我国沿海电厂凝汽器应该使用什么管材更好,我们进行了调查研究。
2 沿海电厂凝汽器用管材调查
调查了中国沿海10 个省和直辖市的约60 多个电厂。中国用海水或咸水作为冷却水的沿海电厂凝汽器管材大多数使用钛管,牌号基本都为TA2 型(国外等同牌号是Grade 2 )。
部分电厂使用铜管,有白铜管,也有黄铜管。使用黄铜管的机组通常较小、较老;使用白铜管的机组通常较大,白铜管的牌号通常为B30 型,如国内某沿海电厂2000 年建造的800MW机组使用的管材就是B30 型。
我国台湾省大林电厂1985 年开始在凝汽器上使用美国普利茅斯公司生产的超级铁素体不锈钢管Sea-Cure,至今运行情况很好。2006 年11 月,辽宁某电厂一很小的辅凝汽器使用了超级奥氏体不锈钢管。据我们所知,除此以外,用海水或咸水作为冷却水的沿海电厂凝汽器还没有一台使用超级不锈钢管。
美国1973 年开始使用超级奥氏体不锈钢管,1979 年开始使用超级铁素体不锈钢管。2000年以后,大多采用超级铁素体不锈钢管。至2005 年,美国凝汽器用超级不锈钢管总长超过了370 万米。现在美国使用较多的超级不锈钢管是美国普利茅斯公司生产的超级铁素体不锈钢管Sea-Cure。
我国沿海电厂使用铜管的凝汽器腐蚀泄漏情况较严重,严重影响了水汽品质。铜管的主要腐蚀形态为管端冲蚀、点蚀和沉积物下腐蚀。使用钛管的凝汽器基本无腐蚀问题,但是其它原因引起的泄漏情况并不少见。最常见的是由含砂海水冲刷引起的管端磨损泄漏。其它的失效泄漏形式有汽侧冲蚀、振动和其它因为强度、刚度不足引起的机械损坏。某核电站的钛管凝汽器经常泄漏,可能是由于高能流体使局部钛管温度过高引起机械性损坏。据说EPRI现在推荐核电站用超级不锈钢管代替钛管。
3 沿海电厂凝汽器用管材性能研究
对沿海电厂凝汽器常用的钛管、白铜管和超级不锈钢管的技术和经济性能进行了试验和研究。
3.1 机械物理性能比较
从文献[1,2] 和GB8890、GB4368、DL/T712-2000 上查得的海水凝汽器常用管材的机械物理性能见表1。

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3.2 耐磨蚀性能比较试验
由于含砂海水冲刷引起钛管和白铜管管端磨损泄漏情况较多,因此做了超级铁素体不锈钢管Sea-Cure、钛管TA2、白铜管BFe30-1-1 和BFe10-1-1 的耐磨损性能比较试验。
磨损试验装置为自主研制的旋转式磨损磨蚀试验装置。试验介质为含石英砂的模拟海水,石英砂与模拟海水的质量比为2:7,石英砂粒度≤40 目,温度31~34℃。模拟海水是在上海自来水中加入NaCl 和Na2SO4,将Cl-调至19000mg/L,SO42-调至2560mg/L。将四种材料的凝汽器管截成长度为25mm 的管样,准确测量外径、壁厚和长度,然后去毛刺、洗净,干燥至恒重后用感量为0.1mg 的电子天平称重。将管样装入试验装置,浸没在试验介质中旋转,试验管样中心线与旋转的切线方向平行,管样中心点线速度4.1 m/s。运转120h(5 天)后,再将管样取出洗净,干燥至恒重后用感量为0.1mg 的电子天平称重。通过管样重量的减少来计算单位面积单位时间的平均壁厚减薄量,以此表征管材的耐磨蚀性能。密度用实测值代入计算,密度实测值见表3。每次重复试验均更换新的试验介质。
4 种海水凝汽器常用管材的耐磨蚀性能比较试验结果见表3。
[注]:以Sea-Cure 减薄量的2 次试验均值为分母进行比较。
由表3 可知,在含砂海水中,凝汽器4 种常用管材的耐磨蚀性能从高到低,依次为超级铁素体不锈钢管Sea-Cure、钛管TA2、白铜管BFe30-1-1 和BFe10-1-1。
3.3 耐腐蚀性能比较试验
将不锈钢管Sea-Cure 和316L、钛管TA2、白铜管BFe30-1-1 制成条状电极,工作面积近似为1cm2,电极表面逐级打磨至金相砂纸01#。用EG&G PARC M283 恒电位仪和M352测试软件测量电极的极化电阻Rp 和阳极极化曲线。阳极极化测量从电极的腐蚀电位开始,扫描速度1mV/s,从阳极极化曲线获得点蚀电位Eb 或极化电流急剧增加的电位Ei。测试在三电极体系中进行,辅助电极和参比电极分别为铂电极和双液接饱和甘汞电极。本文所引用的电位均相对于饱和甘汞电极(SCE)。试验介质为按2.2 节所述的模拟海水,温度40℃。
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从表4 可知,超级铁素体不锈钢管Sea-Cure 和钛管TA2 在海水中的耐腐蚀性能比白铜管BFe30-1-1 高得多。
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