凝汽器銅管因產(chǎn)品本身的質(zhì)量問題和可能的安裝缺陷，導(dǎo)致凝汽器銅管運(yùn)行不足半年就出現(xiàn)循環(huán)水泄漏嚴(yán)重、凝結(jié)水水質(zhì)惡化的現(xiàn)象。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)，凝汽器黃銅管內(nèi)壁有點(diǎn)蝕穿孔，內(nèi)壁有較普遍的藍(lán)綠色附著物，其腐蝕特點(diǎn)是附著物下產(chǎn)生強(qiáng)烈的局部腐蝕及脫鋅，據(jù)統(tǒng)計(jì)泄漏的銅管已達(dá)500余根，無(wú)規(guī)則分布在A. B側(cè)進(jìn)水側(cè)和出水側(cè)區(qū)域，并且有繼續(xù)蔓延之勢(shì)。
對(duì)凝汽器銅管進(jìn)行抽檢探傷，共檢測(cè)銅管1291根，達(dá)到凝汽器銅管總數(shù)12904根的10%，其中不合格根數(shù)為192根，占抽檢銅管總數(shù)的14.87%，超過抽檢銅管總數(shù)的10%以上，表明該凝汽器已不能滿足機(jī)組的安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的要求。
為保證機(jī)組的安全運(yùn)行，經(jīng)過電廠和山東電力研究院的專業(yè)技術(shù)人員的全面考察、分析、論證，通過了對(duì)凝汽器銅管更換不銹鋼管的改造方案。該設(shè)備目前改造已經(jīng)完成，運(yùn)行情況良好，試驗(yàn)結(jié)果也驗(yàn)證了改造方案的正確性。

一、改造方案制定

銅管和不銹鋼管各有其特點(diǎn):銅管的傳熱性能好、造價(jià)低，但容易腐蝕、結(jié)垢，造成泄漏和傳熱性能下降，導(dǎo)致有效使用壽命降低;不銹鋼管的抗腐蝕和耐沖刷的性能比較好、表面清潔度高、壽命長(zhǎng)，運(yùn)行和維護(hù)費(fèi)用較低，但傳熱性能差、造價(jià)高、一次性投資較多。
1.1、傳熱性能
冷卻管材料由不銹鋼代替海軍銅時(shí)，其傳熱變化為:傳熱管汽側(cè)放熱條件無(wú)變化;水側(cè)由于管內(nèi)徑變化，管內(nèi)流速變化，水側(cè)換熱系數(shù)改變;傳熱管的材料和壁厚引起的管壁熱阻變化，傳導(dǎo)換熱系數(shù)變化。
更換不銹鋼管后，采用原有的管板和隔板，循環(huán)水系統(tǒng)不進(jìn)行改造。經(jīng)計(jì)算在不同的循環(huán)水量下，不誘鋼的傳熱系數(shù)比銅管的傳熱系數(shù)低8%-15%,影響真空0.2-0.5kPa。根據(jù)凝汽器運(yùn)行特性，更換管材對(duì)真空的影響主要表現(xiàn)在夏季，其它季節(jié)的影響較小。另外，由于銅管凝汽器的設(shè)計(jì)存在3%左右的面積富裕量，不銹鋼凝汽器在冷卻面積上是能夠滿足設(shè)計(jì)要求的。
1.2、運(yùn)行因素的影響
在運(yùn)行一段時(shí)問以后，銅管比不銹鋼管更容易結(jié)垢(且結(jié)垢后不容易潔理)。由于結(jié)垢的影響，銅管凝汽器的換熱系數(shù)下降較快(有資料表明，運(yùn)行一年后，銅管凝汽器的換熱系數(shù)下降20%左右)，不銹鋼管則不易結(jié)垢，結(jié)垢后也可以采用多種措施除垢。在相同的運(yùn)行條件下，受結(jié)垢影響，銅管凝汽器換熱性能沒有明顯的優(yōu)勢(shì)。
1.3、可靠性
不銹鋼管的材質(zhì)較銅管好，安裝工藝的可靠性比銅管高，因此在運(yùn)行過程中不易發(fā)生泄漏、堵管等質(zhì)量問題。減少了凝汽器的運(yùn)行和維護(hù)費(fèi)用，最保守的估計(jì)，每年可節(jié)約12萬(wàn)元的藥品費(fèi)用。
1.4、投資對(duì)比
按照目前的市場(chǎng)價(jià)格，更換銅管凝汽器的改造費(fèi)用224萬(wàn)元，而相應(yīng)采用TP304不銹鋼管凝汽器的改造費(fèi)用為256萬(wàn)元，TP316不銹鋼管凝汽器295萬(wàn)元。盡管更換不銹鋼管一次性投資較大，但不銹鋼管的使用壽命長(zhǎng)、維護(hù)費(fèi)用低，因此，折合到使用年限內(nèi)的投資，采用不銹鋼管仍是較好的選擇。
1.5、實(shí)際運(yùn)行性能對(duì)比
安徽淮北電廠是較早采用不銹鋼管對(duì)凝汽器進(jìn)行改造的電廠，運(yùn)行已有3年，沒有進(jìn)行性能試驗(yàn)，但從同期運(yùn)行數(shù)據(jù)對(duì)比可以看出，換熱性能略有降低，凝汽器端差稍高，但對(duì)凝汽器的真空影響不是很大。

綜合考慮，選用如下方案

選用TP304不銹鋼管(焊接管)替換原凝汽器的HSn-70-1冷凝管，規(guī)格分別為25 x 0.6 x 7600和25 x 0.7 x 7600(用于迎汽區(qū)及抽空氣區(qū))，其數(shù)量應(yīng)在12904根的基礎(chǔ)上有2-3%的裕量。

二、管材供貨及驗(yàn)收要求

供方對(duì)管材的生產(chǎn)、檢驗(yàn)、包裝和保管應(yīng)符合ASTM249-98. A450. A262及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)(本規(guī)范另有規(guī)定除外)，并提供各項(xiàng)指標(biāo)檢驗(yàn)報(bào)告及產(chǎn)品合格證。
2.1、凝汽器冷凝管必須采取100%在線渦流探傷檢查并符合質(zhì)量要求。渦流探傷頻率:30kHz;參考缺陷:120°的3個(gè)鉆孔，孔徑<0.8mm;孔距>500mm:驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn):K<0.8;渦流探傷儀舟檢測(cè)50根冷凝管或工作4小時(shí)和每班開始、結(jié)束時(shí)必須用標(biāo)準(zhǔn)參考缺陷樣管進(jìn)行校驗(yàn)。
2.2、不銹鋼冷凝管在焊接后需立即進(jìn)行在線鼓終熱處理(熱處理最低溫度為1050℃)，熱處理方式為氣體保護(hù)下光亮退火。
2.3、在不銹鋼冷凝管現(xiàn)場(chǎng)交付時(shí)須提供該批不銹鋼冷凝管的爐批號(hào)、化學(xué)成分報(bào)告(每爐鋼取一根不銹鋼管進(jìn)行成分分析)和生產(chǎn)過程中的質(zhì)量檢驗(yàn)記錄，拉伸性能、硬度、反向彎曲、壓扁、卷邊等試驗(yàn)記錄;必要時(shí)應(yīng)提供原始記錄數(shù)據(jù)。
2.4、供貨方應(yīng)提供進(jìn)行選材和質(zhì)n.檢驗(yàn)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。
2.5、使用部門在驗(yàn)收管材時(shí).對(duì)一些必要的復(fù)核項(xiàng)目，應(yīng)進(jìn)行抽查檢驗(yàn)。重點(diǎn)檢驗(yàn)的項(xiàng)目如下：管材的化學(xué)成份。管材尺寸及其允許偏差、管材的橢圓度和彎曲度等。管材內(nèi)外表面的目視檢查:成品不銹鋼管的兩端面須光滑而無(wú)毛口，管子彎曲度在每900mm長(zhǎng)度上不得超過0. 8mm。按《火力發(fā)電廠凝汽器管選材導(dǎo)則》DL/T712-2000有關(guān)內(nèi)容進(jìn)行要嚴(yán)格按規(guī)程予以驗(yàn)收。機(jī)械試驗(yàn):拉伸試驗(yàn)、壓扁試驗(yàn)、翻邊試驗(yàn)、反向彎曲試驗(yàn)、硬度試驗(yàn)、水壓或無(wú)損檢測(cè)試驗(yàn)、晶間腐蝕試驗(yàn)等。按AST11 A249規(guī)定管子在焊接后，最終熱處理之前鋼管應(yīng)進(jìn)行冷加工。

三、安裝要求

3.1、凝汽器不銹鋼管的安裝必須符合中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL5011-02《電力建設(shè)施工及驗(yàn)收技術(shù)規(guī)范一汽輪機(jī)篇》的相關(guān)內(nèi)容。
3.2、參加換管的施工、檢驗(yàn)、試驗(yàn)人員必須是熟悉該項(xiàng)工作的熟練工作人員。必須使用專用工器具(如脹管機(jī)、切管刀、管端銑平刀、引管器等)、符合要求的測(cè)量工具、配備相關(guān)的試驗(yàn)器械。
3.3、安裝施工前，按照施工方案中的脹管工藝進(jìn)行脹管試驗(yàn)，拉脫力不小于原銅管的拉脫力。施工過程中，施工方必須接受技術(shù)部門的監(jiān)督。
3.4、更換過程中，脹管施工必須分區(qū)進(jìn)行，防止管板變形。凝汽器管板必須開一道U型槽。不銹鋼冷凝管在脹管過程中不得出現(xiàn)過脹或欠脹，每根冷凝管的補(bǔ)脹次數(shù)不得超過兩次。
3.5、施工、檢查、檢驗(yàn)、試驗(yàn)及其它有關(guān)記錄應(yīng)齊全、完整、清晰。安裝完成后，全部管口的外觀應(yīng)均勻一致，翻邊須光滑、平整，高度適中，不得存在毛刺、皺折和裂紋。
3.6、水壓試驗(yàn):水位高度為高于凝汽器頂排冷凝管100cm以上，時(shí)間保持24小時(shí)后進(jìn)行檢查，冷凝管及脹口須無(wú)滲漏現(xiàn)象。

四、凝汽器支撐彈簧調(diào)整

凝汽器改造后，由于不銹鋼管壁厚減小，凝汽器重量減輕，影響低壓缸向上移位，很容易引起轉(zhuǎn)子振動(dòng)，故對(duì)凝汽器支撐彈簧調(diào)整，調(diào)整員由試驗(yàn)確定。

五、改造前后凝汽器重要數(shù)據(jù)對(duì)比分析

5.1、改造前后凝汽器運(yùn)行參數(shù)對(duì)照表為了比較凝汽器改造前后性能的變化，在凝汽器改造前、后分別進(jìn)行了性能試驗(yàn)，試驗(yàn)的計(jì)算結(jié)果。
5.2、數(shù)據(jù)分析
(1)凝汽器傳熱端差: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，但仍滿足原凝汽器的設(shè)計(jì)要求，說明凝汽器的換熱性能還是比較好的。
(2)循環(huán)冷卻水的溫升:改造后循環(huán)水溫升變小了，其主要原因是循環(huán)水泵改造后流最比原來增大了，其次是本次試驗(yàn)的環(huán)境溫度和改造前相比溫度較低，這從另外一個(gè)側(cè)面也說明凝汽器的換熱性能沒有發(fā)生大的變化。
(3)凝汽器的傳熱系數(shù):從計(jì)算的結(jié)果來看，改造后的凝汽器的總的傳熱系數(shù)比原來下降了，在不同的循環(huán)水流旱下分別下降1.53%-15.48%不等，主要是兩個(gè)方面引起的，一個(gè)方面不銹鋼管的導(dǎo)熱系數(shù)比銅管的導(dǎo)熱系數(shù)要低很多，另一個(gè)方面不銹鋼管的壁厚比銅管的壁厚薄(原來1mm，現(xiàn)在0.6-0.7mm)，因此不銹鋼管水側(cè)通流面積增大了，相應(yīng)循環(huán)水的流速變小，引起對(duì)流換熱系數(shù)變小。
(4)還可以石出，隨著管內(nèi)循環(huán)水流速的增大，換熱系數(shù)的減小程度越小，當(dāng)循環(huán)水流速接近或超過設(shè)計(jì)的速度時(shí)，換熱系數(shù)減小的就不明顯，當(dāng)循環(huán)水的流速為2. 280m /s時(shí)，其傳熱系數(shù)達(dá)到了3464 W /(m2℃)，和設(shè)計(jì)工況下的傳熱系數(shù)(3159W / (m2℃))相比還增大了。這說明循環(huán)水的流速對(duì)不銹鋼管凝汽器的傳熱系數(shù)的影響非常敏感。

六、結(jié)論

6.1、通過凝汽器改造前后的性能試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比和近期運(yùn)行情況石，本臺(tái)凝汽器不銹鋼管代替銅管的改造是成功的，值得推廣。
6.2、不銹鋼管具有優(yōu)良的耐腐蝕性、耐高速水流的沖刷性和抗氣蝕性將很大程度地提高冷卻管的壽命，從而相應(yīng)提高凝汽器的壽命;
6.3、不銹鋼管開槽脹接工藝手段大大降低了凝汽器泄漏的可能性，凝汽器的無(wú)泄漏、長(zhǎng)期安全運(yùn)行，可避免機(jī)組因凝汽器原因而帶來的停機(jī)、檢修等額外損失。因此，從長(zhǎng)期安全運(yùn)行經(jīng)濟(jì)角度上看，不銹鋼管凝汽器是我國(guó)凝汽器發(fā)展的一個(gè)趨勢(shì)。

七、日常維護(hù)及注意事項(xiàng)

7.1、要避免冷卻水長(zhǎng)期低流速運(yùn)行或長(zhǎng)期停留在凝汽器內(nèi)，否則可能降低不銹鋼管的耐腐蝕性，流速還對(duì)不銹鋼的點(diǎn)蝕電位、維鈍電流有較大影響，更重要的是降低了凝汽器的換熱性能。
7.2、不銹鋼也存在微生物腐蝕，故冷卻水殺菌滅藻問題應(yīng)高度重視。
7.3、不銹鋼管凝汽器應(yīng)同樣重視防止結(jié)垢，膠球清洗裝置要正常投運(yùn)，并確保膠球回收率。
7.4、水處理的藥劑很多，在選擇時(shí)應(yīng)考慮其對(duì)不銹鋼耐蝕性能的影響，必要時(shí)應(yīng)做試驗(yàn)確定。
7.5、由于不銹鋼對(duì)Cl-比較敏感，為了有效防止氯化物污染，禁止使用潤(rùn)滑劑，合成清洗劑和漂清水等，以減少成品管子表面殘余的氯化物。這些措施將使管子受應(yīng)力腐蝕而破損的機(jī)率降到最小。運(yùn)行過程中要嚴(yán)密監(jiān)視其含量。