电厂冷凝器上TP304不锈钢管替代铜管的变化

凝汽器铜管因产品本身的质量问题和可能的安装缺陷，导致凝汽器铜管运行不足半年就出现循环水泄漏严重、凝结水水质恶化的现象。经检查发现，凝汽器黄铜管内壁有点蚀穿孔，内壁有较普遍的蓝绿色附着物，其腐蚀特点是附着物下产生强烈的局部腐蚀及脱锌，据统计泄漏的铜管已达500余根，无规则分布在A. B侧进水侧和出水侧区域，并且有继续蔓延之势浙江不锈钢管。

2003年4月6-7日对凝汽器铜管进行抽检探伤，共检测铜管1291根，达到凝汽器铜管总数12904根的10%，其中不合格根数为192根，占抽检铜管总数的14.87%，超过抽检铜管总数的10%以上，表明该凝汽器已不能满足机组的安全和经济运行的要求。

为保证机组的安全运行，经过电厂和山东电力研究院的专业技术人员的全面考察、分析、论证，通过了对凝汽器铜管更换不锈钢管的改造方案。该设备目前改造已经完成，运行情况良好，试验结果也验证了改造方案的正确性。

1改造方案制定

铜管和不锈钢管各有其特点:铜管的传热性能好、造价低，但容易腐蚀、结垢，造成泄漏和传热性能下降，导致有效使用寿命降低;不锈钢管的抗腐蚀和耐冲刷的性能比较好、表面清洁度高、寿命长，运行和维护费用较低，但传热性能差、造价高、一次性投资较多。

1.1传热性能

冷却管材料由不锈钢代替海军铜时，其传热变化为:传热管汽侧放热条件无变化;水侧由于管内径变化，管内流速变化，水侧换热系数改变;传热管的材料和壁厚引起的管壁热阻变化，传导换热系数变化。

更换不锈钢管后，采用原有的管板和隔板，循环水系统不进行改造。经计算在不同的循环水量下，不诱钢的传热系数比铜管的传热系数低8%-15%,影响真空0.2-0.5kPa。根据凝汽器运行特性，更换管材对真空的影响主要表现在夏季，其它季节的影响较小。另外，由于铜管凝汽器的设计存在3%左右的面积富裕量，不锈钢凝汽器在冷却面积上是能够满足设计要求的。

1.2运行因素的影响

在运行一段时问以后，铜管比不锈钢管更容易结垢(且结垢后不容易洁理)。由于结垢的影响，铜管凝汽器的换热系数下降较快(有资料表明，运行一年后，铜管凝汽器的换热系数下降20%左右)，不锈钢管则不易结垢，结垢后也可以采用多种措施除垢。在相同的运行条件下，受结垢影响，铜管凝汽器换热性能没有明显的优势。

1.3可靠性

不锈钢管的材质较铜管好，安装工艺的可靠性比铜管高，因此在运行过程中不易发生泄漏、堵管等质量问题。减少了凝汽器的运行和维护费用，最保守的估计，每年可节约12万元的药品费用。

1.4投资对比

按照目前的市场价格，更换铜管凝汽器的改造费用224万元，而相应采用TP304不锈钢管凝汽器的改造费用为256万元，TP316不锈钢管凝汽器295万元。

尽管更换不锈钢管一次性投资较大，但不锈钢管的使用寿命长、维护费用低，因此，折合到使用年限内的投资，采用不锈钢管仍是较好的选择。

1.5实际运行性能对比

安徽淮北电厂是较早采用不锈钢管对凝汽器进行改造的电厂，运行已有3年，没有进行性能试验，但从同期运行数据对比可以看出，换热性能略有降低，凝汽器端差稍高，但对凝汽器的真空影响不是很大。

综合考虑，选用如下方案

选用TP304不锈钢管(焊接管)替换原凝汽器的HSn-70-1冷凝管，规格分别为X25 x 0.6 x 7600和25 x 0.7 x 7600(用于迎汽区及抽空气区)，其数量应在12904根的基础上有2-3%的裕量。

2管材供货及验收要求

(1)供方对管材的生产、检验、包装和保管应符合ASTM249-98. A450. A262及相关标准(本规范另有规定除外)，并提供各项指标检验报告及产品合格证。

(2)凝汽器冷凝管必须采取100%在线涡流探伤检查并符合质量要求。涡流探伤频率:30kHz;参考缺陷:120°的3个钻孔，孔径<0.8mm;孔距>500mm:验收标准:K<0.8;涡流探伤仪舟检测50根冷凝管或工作4小时和每班开始、结束时必须用标准参考缺陷样管进行校验。

(3)不锈钢冷凝管在焊接后需立即进行在线鼓终热处理(热处理最低温度为1050℃)，热处理方式为气体保护下光亮退火。

(4)在不锈钢冷凝管现场交付时须提供该批不锈钢冷凝管的炉批号、化学成分报告(每炉钢取一根不锈钢管进行成分分析)和生产过程中的质量检验记录，拉伸性能、硬度、反向弯曲、压扁、卷边等试验记录;必要时应提供原始记录数据。

(5)供货方应提供进行选材和质n.检验的相关标准。

(6)使用部门在验收管材时.对一些必要的复核项目，应进行抽查检验。重点检验的项目如下:

a管材的化学成份。

b管材尺寸及其允许偏差、管材的椭圆度和弯曲度等。

c管材内外表面的目视检查:成品不锈钢管的两端面须光滑而无毛口，管子弯曲度在每900mm长度上不得超过0. 8mm,

f按《火力发电厂凝汽器管选材导则》DL/T712-2000有关内容进行要严格按规程予以验收。

e机械试验:拉伸试验、压扁试验、翻边试验、反向弯曲试验、硬度试验、水压或无损检测试验、晶间腐蚀试验等。

f按AST11 A249规定管子在焊接后，最终热处理之前钢管应进行冷加工。

3安装要求

(1)凝汽器不锈钢管的安装必须符合中华人民共和国行业标准DL5011-02《电力建设施工及验收技术规范一汽轮机篇》的相关内容。

(2)参加换管的施工、检验、试验人员必须是熟悉该项工作的熟练工作人员。必须使用专用工器具(如胀管机、切管刀、管端铣平刀、引管器等)、符合要求的测量工具、配备相关的试验器械。

(3)安装施工前，按照施工方案中的胀管工艺进行胀管试验，拉脱力不小于原铜管的拉脱力。施工过程中，施工方必须接受技术部门的监督。

(4)更换过程中，胀管施工必须分区进行，防止管板变形。凝汽器管板必须开一道U型槽。不锈钢冷凝管在胀管过程中不得出现过胀或欠胀，每根冷凝管的补胀次数不得超过两次。

(5)施工、检查、检验、试验及其它有关记录应齐全、完整、清晰。安装完成后，全部管口的外观应均匀一致，翻边须光滑、平整，高度适中，不得存在毛刺、皱折和裂纹。

(6)水压试验:水位高度为高于凝汽器顶排冷凝管100cm以上，时间保持24小时后进行检查，冷凝管及胀口须无渗漏现象。

4凝汽器支撑弹簧调整

凝汽器改造后，由于不锈钢管壁厚减小，凝汽器重量减轻，影响低压缸向上移位，很容易引起转子振动，故对凝汽器支撑弹簧调整，调整员由试验确定。

5改造前后凝汽器重要数据对比分析

5.1改造前后凝汽器运行参数对照表

为了比较凝汽器改造前后性能的变化，在凝汽器改造前、后分别进行了性能试验，试验的计算结果如下表3所示。

5.2数据分析

(1)凝汽器传热端差:改造后凝汽器的端差最大5.05℃,最小3.95℃，其平均值和改造前相比稍有增大，但仍满足原凝汽器的设计要求，说明凝汽器的换热性能还是比较好的。

(2)循环冷却水的温升:改造后循环水温升变小了，其主要原因是循环水泵改造后流最比原来增大了，其次是本次试验的环境温度和改造前相比温度较低，这从另外一个侧面也说明凝汽器的换热性能没有发生大的变化。

(3)凝汽器的传热系数:从计算的结果来看，改造后的凝汽器的总的传热系数比原来下降了，在不同的循环水流旱下分别下降1.53%-15.48%不等，主要是两个方面引起的，一个方面不锈钢管的导热系数比铜管的导热系数要低很多，另一个方面不锈钢管的壁厚比铜管的壁厚薄(原来1mm，现在0.6-0.7mm)，因此不锈钢管水侧通流面积增大了，相应循环水的流速变小，引起对流换热系数变小。

(4)还可以石出，随着管内循环水流速的增大，换热系数的减小程度越小，当循环水流速接近或超过设计的速度时，换热系数减小的就不明显，当循环水的流速为2. 280m /s时，其传热系数达到了3464 W /(m2℃)，和设计工况下的传热系数(3159W / (m2℃))相比还增大了。这说明循环水的流速对不锈钢管凝汽器的传热系数的影响非常敏感。

6结论

(1)通过凝汽器改造前后的性能试验结果对比和近期运行情况石，本台凝汽器不锈钢管代替铜管的改造是成功的，值得推广。

(2)不锈钢管具有优良的耐腐蚀性、耐高速水流的冲刷性和抗气蚀性将很大程度地提高冷却管的寿命，从而相应提高凝汽器的寿命;

(3)不锈钢管开槽胀接工艺手段大大降低了凝汽器泄漏的可能性，凝汽器的无泄漏、长期安全运行，可避免机组因凝汽器原因而带来的停机、检修等额外损失。因此，从长期安全运行经济角度上看，不锈钢管凝汽器是我国凝汽器发展的一个趋势。

7日常维护及注意事项

(1)要避免冷却水长期低流速运行或长期停留在凝汽器内，否则可能降低不锈钢管的耐腐蚀性，流速还对不锈钢的点蚀电位、维钝电流有较大影响，更重要的是降低了凝汽器的换热性能。

(2)不锈钢也存在微生物腐蚀，故冷却水杀菌灭藻问题应高度重视。

(3)不锈钢管凝汽器应同样重视防止结垢，胶球清洗装置要正常投运，并确保胶球回收率。

(4)水处理的药剂很多，在选择时应考虑其对不锈钢耐蚀性能的影响，必要时应做试验确定。

(5)由于不锈钢对Cl-比较敏感，为了有效防止氯化物污染，禁止使用润滑剂，合成清洗剂和漂清水等，以减少成品管子表面残余的氯化物。这些措施将使管子受应力腐蚀而破损的机率降到最小。运行过程中要严密监视其含量。