一、背景介紹

河南煤化焦煤集團電冶公司#2機功率為25MW，1991年建成投產。凝氣器型號為N2000-1型，裝有25x1x6562黃銅管3920根。至2010年大修前，因為黃銅管腐蝕泄漏較多，需要更換全部凝汽器銅管。經過多方面的調查、試驗和研究，從選材、訂貨、檢驗、安裝和運行等各個環節把好關，在未改動管板、未增加管子根數、使用原循環水泵的條件下，于2010年10月大修時將黃銅管全部換成了316不銹鋼管，取得了較好的效果。

二、國內外不銹鋼管凝汽器使用情況

不銹鋼管凝氣器在歐美國家使用較多，美國早在40年代就開始試用不銹鋼管，1958年一臺在役使用的凝汽器銅合金管壽命很短，而同機的316不銹鋼管沒有腐蝕，因此所有銅合金管全部換成了316不銹鋼管。至1990年，美國凝汽器用不銹鋼管總長度超過了244萬km（約相當于1300臺300MW機組）。

國外在包括海水在內的各種冷卻水中，均有使用不銹鋼管的許多實例。使用過的不銹鋼品種也比國內多，不僅有奧氏體不銹鋼，還有鐵素體不銹鋼和雙相不銹鋼。但奧氏體不銹鋼占絕大多數。美國國際管材公司的資料表明，從1967年至1997年銷售的61180km凝氣器用不銹鋼管材中，奧氏體不銹鋼占936%，НФ3048 304L57.7%，316 8316L占122%，317L占1%，AL-6X和AL-6XN占227%。國內不銹鋼管凝汽器起步較晚，所占比例很小，不銹鋼管凝汽器的優良性能還未被人們普遍認識，但近兩年呈加速發展勢頭。已有的國內凝汽器用不銹鋼管幾乎都是奧氏體不銹鋼焊接管。機組功率從25MW-660Mw，凝汽冷卻面積從2000m2-40470m2不等。冷卻水有淡水、微咸水和咸水，有地表水，也有地下水。

總體來講，與銅管、鈦管凝汽器相比，不銹鋼管凝汽器具有較好的技術經濟性能，受到了用戶的歡迎。

三、銅管與不銹鋼管技術經濟性能比較

（一）耐腐蝕性比較

根據調查，銅管不僅普遍存在點蝕、沉積物下腐蝕（縫隙腐蝕），而且黃銅管沖蝕、氨蝕、應力腐蝕也很嚴重。不銹鋼管耐沖蝕，可大幅度提高管內水流速；不銹鋼管無氨蝕；就總體情況而言，應力腐蝕是不銹鋼的主要腐蝕形態，但在凝汽器工況條件下，由于溫度較低，不銹鋼管一般無應力腐蝕。同其它材料一樣，不銹鋼管也存在生物腐蝕。由于銅離子有殺生作用，不銹鋼管凝汽器生物繁殖的問題可能會比銅管更嚴重一些，但循環冷卻水中若加入有效的殺生劑，管子清洗工作做得好，則生物腐蝕的矛盾也不突出。影響縫隙腐蝕、點蝕的主要因素不僅有Cl-濃度，還有SO2等緩蝕性離子的濃度、溫度、水處理藥劑的品種、用法、用量、不銹鋼品種等等。

對電冶公司近5年的循環冷卻水質工況數據的分析表明，最高Cl-濃度是156mg/L，循環冷卻水出口溫度大多數小于35℃，最高溫度約45℃。針對電冶公司冷卻水質工況，以不發生腐蝕為主要依據做了不銹鋼選材試驗。根據選材試驗結果，可選用316型不銹鋼管作為凝氣器管材。然后做了冷卻水工況條件下316不銹鋼管與黃銅管耐蝕性能對比試驗。試驗表明，316不銹鋼管的阻抗遠大于黃銅管，說明在電冶公司循環冷卻水中316不銹鋼管的耐蝕性能大大好于黃銅管。

電冶公司#2機凝汽器黃銅管換成316不銹鋼管后，從未發生過腐蝕泄漏，為機組的安全運行提供了有力的保障。

（二）傳熱性能比較

雖然316型不銹鋼的導熱系數僅為黃銅管的15%，但由F（1不銹鋼管壁厚度只有黃銅管的60%；（2）管壁熱阻只占總熱阻的2%~5%，管材導熱系數對總的傳熱效率影響很小，而管壁的污垢熱阻占有很大的比例：（3）與銅合金管相比，不銹鋼管腐蝕產物較少，故管壁光潔，不易沾污，因此具有較高的清潔度系數和較低的流動阻力（4）不銹鋼管堵管率較低：5）

舊機組鋼管換成不銹鋼管后，由于阻力變小，冷卻：流量相對提高，所以不銹鋼管凝汽器總傳熱效果定比銅合金管低，有時甚至還略好一點。

用“凝氣器流動與傳熱特性數值計算程序”計算N2000-1型凝汽器傳熱特性，采用的部分參數和計算結果見表1。

結果表明，在清潔度和其它條件均相同的情況下，用不銹鋼管替換銅管確有可能使真空值有所下降。但若不銹鋼管比銅管清潔度系數高5%，不銹鋼管凝汽器的真空度反比黃銅管略高。如再考慮堵管率低和水量增高等因素，則真空值會更高。國外和國內不銹鋼管凝汽器的實踐也證明了不銹鋼管凝汽器總傳熱效果不一定比銅合金管低，有時甚至還略好一點。隨機抽取了電冶公司#2機2009年黃銅管凝汽器2010年不銹鋼管凝汽器數據統計分析凝汽器換管前后的傳熱性能，在相同負荷、相近冷卻水進口溫度、不同管材條件下凝汽器性能的比較見表2表2電冶公司#2機更換316不銹鋼管后與采用黃銅管時凝氣器性能比較從表2可見，換成不銹鋼管后凝汽器端差降低了、真空值提高了，負荷也相應的有所增加。

影響凝氣器真空的因素很多，能較好反映凝汽器本身傳熱性能的參數是端差。從表2可見不銹鋼管端差平均值低于黃銅管1.5度，不銹鋼管端差最低值低于黃銅管。這說明電冶公司#2機凝汽器換成不銹鋼管后總的傳熱性能提高；黃銅管在清潔的情況下傳熱性能略高于不銹鋼管，但黃銅管腐蝕產物多，容易結垢，傳熱性能因此大幅度下降，端差大幅度上升。

（三）經濟性能比較

凝汽器用不銹鋼管基本上都是焊接管，不僅尺寸精度高，而且價格比無縫管低。不銹鋼焊接管國內外均有生產，不同制造商的價格和質量均懸殊很大雖然316不銹鋼焊接管每噸的價格比黃銅管高，但由于不銹鋼密度比黃銅低，管壁薄，厚度只有黃銅管的60%，總重量約為黃銅管的56%，所以換316不銹鋼焊接管的材料費用并不一定比黃銅管高，甚至有可能比黃銅管低。

電冶公司#2機凝汽器換316不銹鋼管與許昌宇東換熱設備有限公司合作，黃銅管由許昌公司回收，其他更換所產生的一切費用由許昌公司負擔。

更重要的是在淡水中，316不銹鋼管的腐蝕泄漏率大大低于黃銅管，使用壽命大大高于黃銅管。電冶公司#2機凝汽器黃銅管的壽命約為6.5年。機組壽命如按45年計算，換成不銹鋼管后，#2機再運行25年。按照現在電冶公司不銹鋼管凝汽器的狀況和國外的經驗，預計不再需要換管。這樣可以少換管4次，節約換管材料和人工費用約900萬元。此外，由于換成不銹鋼管后腐蝕泄漏率會大大降低，不僅減少了停機檢修時間，而且安全性能大大提高，由此帶來的經濟效益更加可觀。

四、結論

電冶公司#2機凝汽器黃銅管全部換成了316不銹鋼管后，取得了較好的效果。不銹鋼管不僅比黃銅管強度高，抗振性能好，耐蝕性能強，使用壽命長，泄漏率低，而且傳熱效果略有提高，換管無任何費用支出，不論是技術性能還是經濟性能不銹鋼管都比黃銅管好。因此，以后舊機組改造或大修換管時，可優先選用不銹鋼管。