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供应SA556-C2散热器管18051500762 0510-85368602 束荣玲(1)15D3是法国钢管标准NFA49-215中的一个钢号,其合金元素只有Mo,平均含量为0 30%,其它的Cr、Ni、Cu、Sn、Al等元素都是残余元素,不控制下限。和它相当的钢管有德国标准DIN17175的15Mo3和中国国家标准GB5310的15MoG,在美国ASME规范允许选用的材料目录中没有和15D3相当的材料。ASME钢管SA-556C2是给水加热器专用的无缝冷拔低碳钢管。按ASME规范VIII-1篇规定,SA-556C2的使用温度最高为800 (426 7℃)。
(2)两个钢号化学成分比较:NFA49-21515D3的C含量上限为0 22%,SA-566C2的C含量上限为0 30%,但采购SA-556C2钢管时,一般将C含量控制在较低水平,实际制造的产品一般C含量控制在0 17%～0 19%。而15D3含有0 30%的Mo,这对焊接是很不利的,如果再有较高的Cr、Ni等残余元素,将对焊接更不利。
(3)力学性能比较:SA-556C2的力学性能,不管是常温还是高温,普遍都比15D3高,由此可见相同温度下的许用应力也是SA-556C2比15D3高,而且它们的耐冲蚀性应和其力学性能有正相关性,也就是说SA556C2的耐冲蚀性能比15D3好。
(4)15D3是法国标准NFA49-215中的一个牌号,现在这个标准已被欧洲共同体标准EN10216-2代替,相应的牌号为16Mo3。15D3或16Mo3受控制的合金元素只有Mo,其它Cr、Ni等元素都是残余元素,有人认为进口的15D3钢管同时含有0 3%Mo、0 3%Cr和0 3%Ni,从而提高了它的性能,这只是一种误解。标准规定Cr、Ni控制在0 3%以下,法国VALLOUREC集团下专门生产热交换管的瓦卢瑞克精密钢管公司(VallourecPrecisonEtirage公司,简称VPE)公司则能控制在0 15%以下。如果要把Cr作为合金元素可选用EN10216-2的13CrMo4-5钢管,但这种情况不多见。
2关于换热管的设计温度选用
根据HE1标准,管侧最大设计温度是相应于壳侧设计压力时的饱和蒸汽温度。当具有过热蒸汽冷却段时,该段内直管段的温度要比相应于壳侧设计压力时的饱和蒸汽温度高35 (19 4℃)。根据该标准计算超临界600MW机组高加管侧设计温度一般最高为325℃,远远低于HE1标准规定的碳素钢换热管(如SA-556C2)的最高金属温度800 (426 7℃)。在ASMEVIII-1篇UG-20中关于设计温度选用规定:零件在设计时所采用的最高温度不应低于零件在操作状态下预期的平均金属温度(以整个厚度考虑)。以600MW超临界机组3号高加为例(3号高加抽汽温度最高),根据汽机热力平衡图和高加过热蒸汽冷却段的特点,如果以给水端差0℃考虑,正常工况下给水进出过热段的温度为216 4℃、220 7℃,蒸汽进、出过热段的温度为475 6℃、261 86℃,根据过热段传热管内外的污垢、液膜和金属热阻,计算出3号高加过热段进口区换热管表面的平均金属温度为236 6℃,故换热管的温度是不可能达到蒸汽进口温度。
3传热管材质的性能与高加的寿命有关
但对于汽轮机给水加热器来说,不仅仅是材质问题,传热管进口处的涡流问题、过热蒸汽冷却段进口处的蒸汽流速、过热蒸汽冷却段出口的蒸汽温度和纵向、横向流速及疏水冷却段进口疏水流速的控制和避免各处汽液二相流对传热管的冲蚀都是主要损坏原因。因为如果由于设计原因造成某处发生汽液二相流,那末损坏速度是很快的,而且不管是碳钢管、合金钢管、甚至不锈钢管,都将很快冲蚀损坏,以至高加失效。
4关于高加中使用不锈钢换热管
换热管材质的选用,首先要满足性能、可靠性和使用寿命,再者比较价格。高压加热器的换热介质:给水、蒸汽,给水经过除氧水质较好,从汽轮机来的蒸汽也很清洁,所以国内火电机组高加上一般均采用碳钢管。核电机组由于其抽汽参数压力较低,湿度大,不锈钢换热管虽然屈服强度低,但其抗拉强度却较高,其耐冲蚀性能优于碳钢管,从安全的角度考虑核电机组都采用不锈钢换热管。近期有项目要求火电机组高加使用不锈钢换热管,因此对高加使用要求不锈钢与碳钢换热管高加做个对比:
(1)不锈钢传热性能差,同样300MW机组高加热交换面积要增加20%～30%左右。
(2)不锈钢换热管的屈服强度低,300MW机组给水压力、换热管径不变的情况下,管子厚度要增加30%左右,而不锈钢换热管厚度超过1 8mm就无法采用焊接管,只能采用冷拔有缝管,这样不锈钢换热管与碳钢管每吨差价4万以上。(3)由于换热管厚度增加,管内面积减少,相同机组换热管根数也增多,导致加热器壳体、水室直径加大。综合以上各种因数,300MW火电机组,如果高加中使用不锈钢换热管,一台机组要增加费用超过四百万元。
5外高桥900MW机组、石洞口600MW超临界机组高加换热管就是采用SA-556C2。其中石洞口二台机组运行至今已有十二年以上没有一根换热管发生泄漏,外高桥机组高加也已安全运行。因此,在符合法规和标准的前提下,在国内、国外实际运行的验证下,ASME规范的SA-556C2钢管是一种完全适用于大容量超临界、超超临界机组高压加热器上的低成本、高效率的传热管。 联系电话：0510-85368602 18051500762
(2)两个钢号化学成分比较:NFA49-21515D3的C含量上限为0 22%,SA-566C2的C含量上限为0 30%,但采购SA-556C2钢管时,一般将C含量控制在较低水平,实际制造的产品一般C含量控制在0 17%～0 19%。而15D3含有0 30%的Mo,这对焊接是很不利的,如果再有较高的Cr、Ni等残余元素,将对焊接更不利。
(3)力学性能比较:SA-556C2的力学性能,不管是常温还是高温,普遍都比15D3高,由此可见相同温度下的许用应力也是SA-556C2比15D3高,而且它们的耐冲蚀性应和其力学性能有正相关性,也就是说SA556C2的耐冲蚀性能比15D3好。
(4)15D3是法国标准NFA49-215中的一个牌号,现在这个标准已被欧洲共同体标准EN10216-2代替,相应的牌号为16Mo3。15D3或16Mo3受控制的合金元素只有Mo,其它Cr、Ni等元素都是残余元素,有人认为进口的15D3钢管同时含有0 3%Mo、0 3%Cr和0 3%Ni,从而提高了它的性能,这只是一种误解。标准规定Cr、Ni控制在0 3%以下,法国VALLOUREC集团下专门生产热交换管的瓦卢瑞克精密钢管公司(VallourecPrecisonEtirage公司,简称VPE)公司则能控制在0 15%以下。如果要把Cr作为合金元素可选用EN10216-2的13CrMo4-5钢管,但这种情况不多见。
2关于换热管的设计温度选用
根据HE1标准,管侧最大设计温度是相应于壳侧设计压力时的饱和蒸汽温度。当具有过热蒸汽冷却段时,该段内直管段的温度要比相应于壳侧设计压力时的饱和蒸汽温度高35 (19 4℃)。根据该标准计算超临界600MW机组高加管侧设计温度一般最高为325℃,远远低于HE1标准规定的碳素钢换热管(如SA-556C2)的最高金属温度800 (426 7℃)。在ASMEVIII-1篇UG-20中关于设计温度选用规定:零件在设计时所采用的最高温度不应低于零件在操作状态下预期的平均金属温度(以整个厚度考虑)。以600MW超临界机组3号高加为例(3号高加抽汽温度最高),根据汽机热力平衡图和高加过热蒸汽冷却段的特点,如果以给水端差0℃考虑,正常工况下给水进出过热段的温度为216 4℃、220 7℃,蒸汽进、出过热段的温度为475 6℃、261 86℃,根据过热段传热管内外的污垢、液膜和金属热阻,计算出3号高加过热段进口区换热管表面的平均金属温度为236 6℃,故换热管的温度是不可能达到蒸汽进口温度。
3传热管材质的性能与高加的寿命有关
但对于汽轮机给水加热器来说,不仅仅是材质问题,传热管进口处的涡流问题、过热蒸汽冷却段进口处的蒸汽流速、过热蒸汽冷却段出口的蒸汽温度和纵向、横向流速及疏水冷却段进口疏水流速的控制和避免各处汽液二相流对传热管的冲蚀都是主要损坏原因。因为如果由于设计原因造成某处发生汽液二相流,那末损坏速度是很快的,而且不管是碳钢管、合金钢管、甚至不锈钢管,都将很快冲蚀损坏,以至高加失效。
4关于高加中使用不锈钢换热管
换热管材质的选用,首先要满足性能、可靠性和使用寿命,再者比较价格。高压加热器的换热介质:给水、蒸汽,给水经过除氧水质较好,从汽轮机来的蒸汽也很清洁,所以国内火电机组高加上一般均采用碳钢管。核电机组由于其抽汽参数压力较低,湿度大,不锈钢换热管虽然屈服强度低,但其抗拉强度却较高,其耐冲蚀性能优于碳钢管,从安全的角度考虑核电机组都采用不锈钢换热管。近期有项目要求火电机组高加使用不锈钢换热管,因此对高加使用要求不锈钢与碳钢换热管高加做个对比:
(1)不锈钢传热性能差,同样300MW机组高加热交换面积要增加20%～30%左右。
(2)不锈钢换热管的屈服强度低,300MW机组给水压力、换热管径不变的情况下,管子厚度要增加30%左右,而不锈钢换热管厚度超过1 8mm就无法采用焊接管,只能采用冷拔有缝管,这样不锈钢换热管与碳钢管每吨差价4万以上。(3)由于换热管厚度增加,管内面积减少,相同机组换热管根数也增多,导致加热器壳体、水室直径加大。综合以上各种因数,300MW火电机组,如果高加中使用不锈钢换热管,一台机组要增加费用超过四百万元。
5外高桥900MW机组、石洞口600MW超临界机组高加换热管就是采用SA-556C2。其中石洞口二台机组运行至今已有十二年以上没有一根换热管发生泄漏,外高桥机组高加也已安全运行。因此,在符合法规和标准的前提下,在国内、国外实际运行的验证下,ASME规范的SA-556C2钢管是一种完全适用于大容量超临界、超超临界机组高压加热器上的低成本、高效率的传热管。 联系电话：0510-85368602 18051500762
