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不銹鋼換熱管的應(yīng)用可行性分析
日期：2025-12-01 22:00
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摘要：不銹鋼材料在換熱器的管材上應(yīng)用從60年代就開始。目前在美國(guó)60%以上凝汽器管材采用不銹鋼管。使用長(zhǎng)度達(dá)24384萬(wàn)米，已安裝在凝汽器上管材中有96%以上仍在使用。歐州國(guó)家中有德國(guó)、法國(guó)等公司在70年代左右開始用不銹鋼管作換熱器的管材。
不銹鋼換熱管的應(yīng)用可行性分析
不銹鋼材料在換熱器的管材上應(yīng)用從60年代就開始。目前在美國(guó)60%以上凝汽器管材采用不銹鋼管。使用長(zhǎng)度達(dá)24384萬(wàn)米，已安裝在凝汽器上管材中有96%以上仍在使用。歐州國(guó)家中有德國(guó)、法國(guó)等公司在70年代左右開始用不銹鋼管作換熱器的管材。
不銹鋼管換熱器優(yōu)于銅管換熱器有：
1. 抗沖蝕性好。能夠抵制蒸汽帶水滴在高速中的沖擊碰撞。早在19世紀(jì)五十年代中期，美國(guó)就開始在管束周邊布置不銹鋼管。
2. 抗氨腐蝕性能好。氨性介質(zhì)能引起銅管應(yīng)力腐蝕裂紋，也可導(dǎo)致凝結(jié)水腐蝕即稱氨腐蝕，而采用不銹鋼管，就可不需要采用其他防腐蝕措施。
3. 抗水側(cè)沖擊腐蝕和疏化物腐蝕的性能優(yōu)良。管端可以不需要硫酸亞鐵保護(hù)。
4. 采用不銹鋼管凝汽器后，機(jī)組可以采用無(wú)銅管子系統(tǒng)，并且PH值可以提高，減小腐蝕產(chǎn)生率。
5. 采用不銹鋼管的凝汽器，可以與鈦管凝汽器一樣做到凝汽器無(wú)泄漏，可以節(jié)省銅管凝汽器的換管和檢修維護(hù)工作，它的使用壽命是銅管的3～4倍，達(dá)到與主機(jī)同樣壽命30～40年。
6. 采用不銹鋼管凝汽器冷卻水速度可提高至2.3m/s，*高可達(dá)3.5m/s，這樣既可提高總傳熱系數(shù)，又可使冷卻管內(nèi)雜質(zhì)的帶走。不銹鋼管的表面比較光澤，不易結(jié)垢，其清潔系數(shù)可以提高至0.9。
7. 不銹鋼管換熱器的冷卻水能適應(yīng)于溶解固形物≤2000mg。
8. 由于不銹鋼材料強(qiáng)度和彈性模量都比銅材高，所以抗震性能好，因此相同直徑的管子隔板之間距離可比銅管大。并且可以采用有縫薄壁焊接管。盡管不銹鋼管子價(jià)格比銅管貴，但是相同傳熱面積的管材重量將比銅管輕一半左右，因此凝汽器管材總價(jià)二者幾乎接近。
不銹鋼管凝汽器不適用的因素：
1.對(duì)氯化物比較敏感，所以不銹鋼管使用時(shí)，對(duì)氯化物有限制額。
2.不銹鋼管子和銅管板會(huì)產(chǎn)生電化腐蝕、鋅腐蝕，故要采用陰極保護(hù)。
3.在停機(jī)時(shí)，有鈣酸物沉積，不銹鋼TP304及TP316會(huì)產(chǎn)生點(diǎn)腐蝕，因此在機(jī)組長(zhǎng)期停運(yùn)前，應(yīng)用清潔水沖洗水室和管子，并打開水室蓋板，風(fēng)干兩天以免水滴蒸發(fā)后FeCl-1濃度過高而產(chǎn)生點(diǎn)蝕。
另外，國(guó)內(nèi)外一些電力制造公司建議采用不銹鋼波紋管代替銅管，其傳熱效果可以增加25％～30％，但相同直徑的管子阻力損失要比光管大，而且在國(guó)內(nèi)大型凝汽器中使用尚無(wú)業(yè)績(jī)。
因此基于上述情況，建議老機(jī)組的凝汽器改造或銅管泄漏嚴(yán)重時(shí)，可采用不銹鋼管代替銅管。
不銹鋼換熱管可行性分析：
技術(shù)性分析
1.傳熱性能：對(duì)發(fā)電機(jī)組凝汽器，當(dāng)冷卻管材料由不銹鋼代替**黃銅時(shí)，其傳熱變化為：傳熱管兩側(cè)放熱條件無(wú)變化，即兩側(cè)放熱形式和放熱系數(shù)相同，僅為傳熱管的材料和壁厚引起的管壁熱阻變化，但是壁厚影響的變化比較小。
壁厚影響僅占總熱阻的2%，而材料的影響比較大，根據(jù)HEI標(biāo)準(zhǔn)**黃銅的材料傳熱系數(shù)為1.01（管子φ25x1），而不銹鋼的材料傳熱系數(shù)為0.89（管子φ25x0.6），因此可以看出相同規(guī)格的管子材料傳熱系數(shù)不銹鋼管要比銅管低11%左右。 但是由于總傳熱系數(shù)與速度是平方根的關(guān)系，因此當(dāng)不銹鋼管的冷卻水速由銅管的2m/s提高到2.3m/s時(shí)，其總的傳熱系數(shù)可提高7%，并且不銹鋼管的表面光澤，清潔系數(shù)也可提高到0.9，這樣兩者的總傳熱系數(shù)基本接近。
不銹鋼管總的傳熱系數(shù)不一定比銅管差，并且在運(yùn)行一段時(shí)間后不銹鋼管更為優(yōu)越。其原因是污染和結(jié)垢的冷卻管會(huì)給熱傳遞帶來(lái)不利影響，腐蝕物和結(jié)垢所造成的絕熱現(xiàn)象，*大可使熱傳遞系數(shù)降低50%。
2.管束振動(dòng)問題：不銹鋼材料強(qiáng)度和彈性模量都比銅材高。但是由于原來(lái)管束抗震計(jì)算是根據(jù)管子的自振頻率要避開汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速3000轉(zhuǎn)/秒時(shí)而引起的共振，從而得出隔板之間距離比較大。而現(xiàn)在管子振動(dòng)計(jì)算是根據(jù)美國(guó)HEI標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于預(yù)防汽流激振的經(jīng)驗(yàn)公式，即汽輪機(jī)排汽口達(dá)到音速的條件來(lái)確定凝汽器冷卻管的*大跨距值，以確保凝汽器冷卻管不致于振動(dòng)而損壞，其計(jì)算結(jié)果約為900mm，所以可視原凝汽器隔板距離而定，是否需要增加小隔板。
3.抗蝕能力提高。不銹鋼耐沖蝕和耐腐蝕性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于銅管，但奧氏體不銹鋼對(duì)氯離子腐蝕能力差。可依據(jù)冷卻水中氯離子的含量， 選取不同的不銹鋼管，當(dāng)冷卻水中氯離子含量較少時(shí)均可采用TP304、TP304L，當(dāng)水質(zhì)中氯離子含量高時(shí)可采用TP316L、TP321等。
4.管子與管板連接。若管板采用不銹鋼復(fù)合板，那么管子與管板可以采用脹接和密封焊，保證凝汽器無(wú)泄漏，使用壽命可達(dá)30～40年，如果單換管子，管子與管板采用脹接，為了確保連接處的不泄漏也可用密封膠或者管板開槽。
5.不銹鋼管的制造工藝。不銹鋼管強(qiáng)度和彈性模量比其他材料尤其是銅管來(lái)得高，塑性好，延伸率高。
經(jīng)濟(jì)性分析：
1.以往大家都覺得采用不銹鋼管作凝汽器的價(jià)格比較貴。但是實(shí)際上并不是這樣。由于技術(shù)發(fā)展，如今發(fā)達(dá)國(guó)家不銹鋼管子是采用有縫的焊接管。先制成不銹鋼帶，然后經(jīng)卷成形、焊接、熱處理、矯直定尺、切割、氣壓檢查、無(wú)損探傷、消 除應(yīng)力處理，到包裝出廠的全過程有一條自動(dòng)生產(chǎn)線。這樣焊接管的質(zhì)量完全可以達(dá)到無(wú)縫管的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，而且有縫不銹鋼管比無(wú)縫不銹鋼管的管壁厚度更均勻，保證了管子脹接質(zhì)量，有縫不銹鋼管價(jià)格比無(wú)縫不銹鋼管要便宜。另外不銹鋼管的強(qiáng)度和彈性模量都比銅管高，所以不銹鋼管可以采用薄壁管，在相同面積情況下，重量要輕，兩者價(jià)格基本接近。
2.不銹鋼管的凝汽器管子和管板采用脹接和密封焊時(shí)，需增加一道焊接工序，因此安裝成本略有增加。
3.能杜絕泄漏，對(duì)凝汽器維持殼程的真空和保持殼程凝結(jié)水的清潔大有好處，減少維修工作，避免了凝汽器泄漏而停機(jī)帶來(lái)的損失。
4.使用壽命增加，是銅管的3-4倍。
