凝汽器换管改造

一、凝汽器不锈钢换管概述  

    凝汽器是汽轮发电机组重要的冷源设备，由于江河湖海水系的污染，使凝汽器冷却管腐蚀速度加剧，造成凝汽器频繁发生泄漏，严重影响正常生产。特别是铜管易受氨离子、硫化物等腐蚀而造成泄漏，同时由于铜管内壁不光滑易附着微生物及各种污垢，使铜管的使用寿命大大降低。

   不锈钢焊接钢管主要用于火力发电、化工、钢铁等企业的凝汽器、加热器、冷油器、空冷器。产品规格：直径Ф12～Ф76mm，壁厚0.2～3.0mm，长度分定尺和不定尺两种。常用的材质有：304、304L、316、316L、317、317L。

    凝汽器不锈钢焊接钢管是引进进口制管设备制造而成，质量与进口管材相当或略强，焊缝金相组织与母材一样，强度等机械性能略好。由于带材厚薄均匀，表面光滑平整，其质量确比同种材质的冷拨、热轧无缝不锈钢管好。延伸率大于35%，并且硬度小，易于胀接。

二、凝汽器不锈钢换管

   凝汽器换管工程采用不锈钢管作为换热管，管子用胀管法固定在端管板上，中间有隔板支撑管子向上绕曲防止共振，管束布置采用HEI-6的设计技术，用该技术设计的凝汽器为汽流向心式，弧向布置，三角形排列，其特点是汽阻小，过冷度小，管束的耐腐蚀性强，整体使用寿命长。以下为凝汽器不锈钢换热管材质型号：
1、材料化学分析

2、不锈钢换热管型号


三、凝汽器不锈钢换管产品性能

1、传热性能优异,由于采用壁厚0.5-0.8mm薄壁材料,提高换热性能,在相同的换热面积下,约为铜管的1.2~1.30倍.
2、抗蚀性能强，耐点蚀、氨蚀和一般腐蚀，使用寿命可达二十年以上。
3、由于不锈钢材料为TP304、TP316L等高性能合金钢，表面具有很高的强度，管子内壁光滑，使得其边界层流底层厚度减薄，因此具有很强的耐高温蒸汽的冲蚀性能。
4、管子的刚性明显提高，抗振性能好。
5、强化换热管，提高了抗结垢性能。
6、装管工艺性能好，采用传统的胀管工艺，外径的公差与钢管一致，不需要改变管板孔的加工公差，利于直接选用，特别方便老机组铜管换为不锈钢换热管。
7、经济性好，在同等换热面积下，成本目前约为铜管的60%左右，可直接进行换管。
8、不锈钢管由高精度自动化制管设备，通过自身蚀溶焊接，翻卷成形，在无任何金属填充物下，充入气体保护（管子内外侧）焊接而成，焊接方式为TIG工艺，并作在线固溶涡流探伤。
9、为了消除管子的应力，在保护气体中，以1040℃高温进行热处理，也可根据需要进行时效振动处理。
10、所有钢管逐支进行水压气密检验，气压试验至10Mpa，10秒钟无降压。
11、成品管出厂前逐支进行无损涡流探伤检测，频率为10-30千赫。
12，外径偏差一般为±0.10mm，壁厚偏差±10%，长度偏差±5mm。
13、所有管子全长用通规检查。
14、原材料进厂和成品管发货前都是通过检测并出具检测报告。

四 、黄铜管与焊接不锈钢管
总结国内外设计、运行经验，与黄铜管相比，焊接不锈钢管有如下优势：
1、不锈钢锈钢管比铜管更耐腐蚀，抗振性和耐磨性能好，使用寿命是铜管的三倍；
2、不易沾污，不易结垢，寿命可达30年～40年；
3、虽然不锈钢的导热性能比铜差，但管壁热阻只占总热阻的3%～5%。由于管内水速提高、清洁系数加大、壁厚减小，从而使得不锈钢的传热性能优于铜合金；
4、国内薄壁焊接不锈钢管制造技术、供货的品种规格、性能指标和检验手段、规模等都达到了国际水平；
5、不锈钢管的热传导系数比铜管低，但通过减小壁厚使它们的热传导系数的差值缩小，由于不锈钢管内壁比铜管更光滑，对流换热系数比铜管高，不锈钢管外壁比铜管光滑，凝结放热系数比铜管高，根据多台机组的测试和计算，壁厚为0.7mm的不锈钢管比壁厚为1mm的铜管的总体传热系数高2.124%左右；
6、随着运行时间的增长，不锈钢管的总体传热系数下降很缓慢，而铜管的总体传热系数下降速度比不锈钢管大得多。从长远考虑，使用不锈钢管整体上提高机组的经济性显而易见，同时也提高了机组的安全性。 

经济性能比较
1、导 热
    黄铜管的导热系数为100W/m℃，不锈钢管的导热系数为13W/m℃，看是影响总体传热系数，但是，不锈钢管的壁厚可以减薄至0.5～0.7mm，而铜管因强度及冲蚀磨损等原因，其壁厚不能低于1mm。
根据公式：Rc= （1）
  其中：Rc——导热热阻，m2k/w。
       λ——导热系数，W/(m.k)。
       δ——管壁厚度，m。
   管材一定，λ不变时，根据公式（1），δ越小，Rc越小，传热系数越大。这就可以缩小不锈钢管与铜管总体传热系数的差距。
由于铜管内外壁比不锈钢更粗糙，容易结垢，增加了铜管的热阻，这又使铜管与不锈钢管总体传热系数的差距缩小。
2、对流放热
     使 用不锈钢管或使用铜管，管内流速都是紊流。影响对流放热的最大因素是层流底层的厚度，因为层流底层中的传热是导热，而水的导热系数很低。在流动状态相同的 情况下，层流底层的厚度取决于管内壁的粗糙度。铜管内表面有氧化物，其粗糙度比不锈钢管大得多，铜管的层流底层的厚度比不锈钢管的层流底层厚度更大。这就 使不锈钢管的对流放热系数比铜管的对流放热系数大。
     Rw=   (2)
     其中：Rw——对流放热热阻，m2k/w。
    αw——对流放热系数，w/m2.k。
    根据公式（2）αw越大，Rw越小。
3、凝结放热系数
      凝结放热系数有膜状凝结和珠状凝结两种，珠状凝结放热系数比膜状凝结放热系数大得多。不锈钢管外壁和铜管外壁哪种管材的珠状凝结更多尚不清楚，但可以说两种 管材外壁大部份是膜状凝结。膜状凝结的放热系数大小与膜的薄厚关系很大，因为在膜的内部是导热，水膜的导热系数特别低而膜的厚度又取决于管外壁的粗糙度。 铜管外壁因氧化层的关系，比不锈钢管粗糙得多。因此，不锈钢管外壁的凝结放热系数比铜管外壁的凝结放热系数大。
    Rm= （3）
    其中：Rm—管外壁的凝结放热热阻，m2k/w。
    αm—管外壁的凝结放热系数，w/m2.k。
    根据公式（3），αm越大、Rm越小。
4、总体传热系数
    K= （4）
   其中：R——总热阻，m2k/w。
    K——总体传热系数，w/m2.k。
    由（4）可知：对流热阻、导热热阻和凝结放热热阻都减小，则总热阻减小。总热阻减小，总体传热系数增大。
    在壁厚相同的情况下，不锈钢管的总体传热系数比铜管低6.03%。由于使用比铜管薄的不锈钢管，不锈钢管的总体传热系数和凝结放热系数都比铜管大，使不锈钢管的总体传热系数得到提高。

换热性能对照表

五、凝汽器换管选材

  凝汽器换热冷却管选用不锈钢管时，特别关注冷却水中的CL-离子含量。
   CL-离子含量<150mg/L时应选用TP304
   CL-离子含量<400mg/L时应选用TP316
   CL-离子含量<500mg/L时应选用TP316L

六、订货须知

1、提供原换热管的壁厚及长度
2、检修工期
3、换热管数量