s44660及其他凝汽器管材性能对比分析

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1、S44660及其他凝汽器管材性能对比分析【摘要】火力发电厂凝汽器换热管选材的关键是机械性能、耐腐蚀性等性能与预算成本，目前国内已投产的各型号机组所用换热管材基本为铜管或钛管，这两种材料在技术经济性上各有利弊。本文将以新兴的超级铁素体不锈钢管S44660的研究数据和最新成果作为依据，分析其在凝汽器换热管上替代铜管和钛管的可行性，并对换管改造工作提出意见和建议。【关键词】凝汽器；超级铁素体不锈钢S44660；钛管1、前言在滨海电站机组中，凝汽器换热管的选择，对凝汽器投资总额和运行维修费用的影响较大。本文从超级铁素体不锈钢S

2、44660（以下简称“S44660”）的化学成分、耐蚀性能、物理和力学性能等方面的指标，对比其与钛管和铜管各自具有的性能特点，分析超级铁素体不锈钢管在凝汽器换热管安装改造中的技术经济性。2、S44660的机械性能S4660的超级铁素体不锈钢管的特点是Cr,Mo元素的含量较高，并用Ti,Nb作为稳定化元素，S44660含C+N低于400ppm,PRE值大于37,决定了其优异的耐蚀性能和加工、焊接性能。经过特殊设计和工艺处理的S44660焊管能够在海水环境中、在C1-含量高的化工行业中进行长期服役，目前在役的最高已达31年

3、。在美国等发达国家S44660焊管已经广泛在沿海电厂发电机组的冷凝器、海水淡化、制盐业、含氯离子较高的化工等行业中使用。对比S44660目前主流使用的凝气器管材的主要力学性能如表1所示。表1S44660与其他凝气器管材的力学性能比较表机械性能S44660TiGrade2BFe30—1—1HSn70-l密度(g/cm3)7.74.48.98.54硬度(HRB)100929790抗拉强度(MPa)2585>450三370仝295屈服强度(MPa)M450320M167M147弹性模量(GPa)2141：L0118108延伸

4、率20%18%2!5%35?0热导率20°C/W(m•K)171746109线胀系数(X10—6/OC)109.017.820.2从表1中数据进行分析，S44660在力学性能具有以下优势：(1)硬度(HRB),该指标主要衡量管材的耐磨性，硬度越高，材料的耐磨性越好。S44660的硬度指数为100略高于钛管的92,说明S44660的耐磨性优于钛管，但不是很明显。(2)抗拉强度及屈服强度，该指标主要衡量管材的刚性和强度，S44660的强度明显优于钛管及其他材质。(3)弹性模量，该指标主要衡量管材的抗振性，弹性模量越大，抗振

5、性能越好。S44660的弹性模量值是钛管的近一倍，抗振性明显优于钛管。(1)延伸率，主要衡量材料塑性，该性能S44660略高于钛管。(2)热导率，主要衡量材料的热力性能，热导率越小,传热能力越小。S44660与钛管热导率相同，铜管的传热效果最好。引用原军亮等人对凝汽器管材其他几种腐蚀形式的研究结果：对比常见管材比蒸汽冲击、磨蚀、氨蚀、硫化物点蚀、铁/猛腐蚀、氯应力腐蚀、氢脆性能如表2所示。表2几种材料的耐腐蚀性能比较【6】性能材料海军黄铜BIOB30TiA2S44660蒸汽冲击腐蚀差合格中中优磨蚀/冲蚀差合格中良优氨

6、蚀差合格中优优氯点蚀合格中良优优硫化物点腐蚀差差合格优优铁/猛腐蚀中中良优优氯应力腐蚀优优优优优氢脆优优优差合格从表2可以看出，S44660的整体抗腐蚀性能整体优于钛管，明显好于常规不锈钢管和铜管。S44660在研制之初就专门为抵抗氯化物溶液（海水）中的局部点蚀、缝隙腐蚀和应力腐蚀破裂而特别考虑，特别适用于滨海电站。3、S44660的经济性能S44660为铁素体不锈钢不含礫，主要成分为鎔和铁，受昂贵的镰价影响较小,成本低廉9历史价格稳定，供货周期短。同等规格的凝气机组，应用铁素体不锈钢的价格与钛管相比可节省20%〜40

7、%。而且S44660性能优异，在整机装置使用中，泄漏率低，维护少，使用寿命长（目前服役时间最长的是31年），由此到来的经济效益更高。表5总为S44660与钛管在新机组中安装的成本与周期比较。表3S44660与钛管在新机组中安装的经济性比较新机制造项目方案一方案二管材：S44660管板：AL-6XN管材：钛管板：钛复合板350MW等级机组凝汽器管材总价（万元）7501295工程总造价（万元）10501650安装周期20天40天800MW等级机组凝汽器管材总价（万元）17002700工程总造价（万元）20503050安装周

8、期30天50天经济性对比方案一可比方案二节省成本35%利用海水作为冷却介质，原使用铜质换热管的老机组凝汽器在改造换管时，无论采用何种管材、何种改造方案都应首先满足抗振性，抗腐蚀性和热力性能方面的要求。在不改换原管板的情况下，仅将原铜管更换为钛管，就必须对凝汽器结构进一步进行改造：对凝汽器水室也需同时改造，重新布管、重新布置中间隔板