2024年4月17日发(作者：钦晴照)
专 业 推 荐
精 品 文 档
↓
沿海电厂凝汽器用管材研究
梁磊
,
陈胤强，李政，雷强，张亮亮，周国定
（上海电力学院，上海
200090
）
摘要
：
通过对沿海电厂凝汽器管材技术经济性能的调查
、
试验和研究
，
认为超级不锈钢管特别是超级铁
素体不锈钢管
,
如
Sea-Cure
的技术经济性能比钛管和铜管好
，
表现在如下方面
：
强度
、
刚度明显高于钛管和
白铜管
；
耐磨蚀性能从高到低依次为超级铁素体不锈钢管
Sea-Cure
、
钛管
TA2
、
白铜管
BFe30-1-1
和
BFe10-1-1
；
耐腐蚀性能远高于白铜管和不锈钢管
316L
，
与钛管相近
；
总传热效率与钛管基本一样
，
且不
比铜管低
；
单位换热面积的管材费用由高到低依次为
AL-6XN
、
BFe30-1-1
、
钛管
、
254SMo
、
BFe10-1-1
、
Sea-Cure
、
AL29-4C
。
建议沿海电厂凝汽器可优先选用超级不锈钢管特别是超级铁素体不锈钢管
。
关键词
：
沿海电厂
；
凝汽器
；
海水
；
管材
；
超级不锈钢
中图分类号
：
TK264.11
；
TM621.8
文献标识码
：
A
文章编号
：
1004-9649
（
2009
）
01-0066-04
国台湾高雄的大林电厂冷却水为污染海水
，
1985
年
0
引言
凝汽器管材选择对整个电厂的安全运行有着
开始使用美国普利茅斯公司
（
PlymouthTubeCo.
）
生
产的超级铁素体不锈钢管
Sea-Cure
，
至今运行情况
很好
。
2006
年
11
月
，
辽宁某电厂一个很小的辅凝汽
器使用了超级奥氏体不锈钢管
。
据调查所知
，
我国除
台湾省外
，
至
2007
年底用海水或咸水作为冷却水的
主凝汽器还没有一台使用超级不锈钢管
。
我国沿海电厂使用铜管的凝汽器腐蚀泄漏情况
较严重
，
主要腐蚀形态为管端冲蚀
、
点蚀和沉积物下
腐蚀
。
使用钛管的凝汽器基本无腐蚀问题
，
但其他原
因引起的泄漏情况并不少见
，
较常见的是由含砂海
水冲刷引起的管端磨损泄漏
。
其他的失效泄漏形式
有汽侧冲蚀
、
振动
，
及因为强度
、
刚度不足引起的机
械损坏
。
重要意义
,
对投资和运行维修费用的影响也不容忽
视
［
1
］
。
目前我国内陆电厂凝汽器大多使用不锈钢管
，
但除台湾省外
，
至
2007
年底
，
用海水或咸水作为冷
却水的沿海电厂主凝汽器还没有一台使用超级不锈
钢管
。
而美欧先进国家在
20
世纪
70
年代就开始使
用超级不锈钢管
，
且用超级不锈钢管代替钛管的电
厂越来越多
。
美国
1973
年开始使用超级奥氏体不锈
钢管
，
1979
年开始使用超级铁素体不锈钢管
，
2000
年以后
，
大多采用超级铁素体不锈钢管
，
现在美国使
用较多的超级不锈钢管是超级铁素体不锈钢管
Sea-Cure
（
译名海优
）。
至
2007
年
3
月
，
全球凝汽器
用超级铁素体不锈钢管
Sea-Cure
总长已达
2200
万
2
2.1
沿海电厂凝汽器用管材性能研究
机械物理性能
从文献
［
1
］、
GB8890
、
GB4368
、
DL/T712
—
2000
m
，
多数为海水或咸水
，
部分是污染海水
。
就我国沿
海电厂凝汽器应使用什么管材更好进行了调查研
究
，
现介绍总体调研情况和得出的结论及建议
。
和
PlymouthTube
、
AlleghenyLudlum
等公司技术资料
1
沿海电厂凝汽器用管材调查
调查了我国沿海
60
多个电厂
，
用海水或咸水作
查得的海水凝汽器用管材的机械物理性能见表
1
。
因为资料来源不同
，
有些重要性能指标有较大
差异
，
所以对最常用的
TA2
、
白铜管
BFe30-1-1
和
为冷却水的沿海电厂凝汽器管材大多使用钛管
，
牌
号基本都为
TA2
，
部分电厂使用白铜管和黄铜管
，
使
用白铜管的机组容量通常较大
，
且多为
B30
型
。
我
收稿日期
：
2008
-
08
-
15
；
修回日期
：
2008
-
09
-
27
基金项目
：
上海高校高地建设项目
（
A88001
）
作者简介
：
梁
Sea-Cure
进行了拉伸试验
，
实测其机械性能指标
。
试验设备为
AET-100K-B
微机控制电子万能试验
机
，
试验结果见表
2
。
磊
（
1955
-
），
男
，
江苏宝应人
，
副教授
，
高级工程师
，
从事不锈钢管凝汽器及电厂冷却水系统和热力设备腐蚀与防
▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓
梁磊等
：
沿海电厂凝汽器用管材研究
▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓
第
1
期
发电技术
表
1
海水凝汽器用管材的机械物理性能
Tab.1Mechanical&physicalpropertiesofseawatercondensertubes
凝汽器常用
管材牌号
抗拉强度屈服强度延伸率
/MPa
621
690
515
650
372
300
343
372
490
450
/MPa
517
310
415
305
137
195
167
167
320
δ5/%
30
30
18
35
45
30
10
30
8
18
密度
（·
/gcm
-3
）
弹性模量
/GPa
214
186
200
108
118
118
118
118
110
导热系数
·
/w
（
m
·
℃
）
-1
膨胀系数
10
-6
/℃
-1
9.54
15.30
9.40
18.50
16.20
16.20
17.80
17.80
9.00
Sea-Cure
AL－6XN
AL29－4C
254SMo
HAl77-2
半硬
BFe10-1-1
软
BFe10-1-1
半硬
BFe30-1-1
软
BFe30-1-1
半硬
TA2
7.75
8.00
7.80
8.54
8.90
8.90
8.90
8.90
4.51
17.1
13.7
17.0
100.0
46.0
46.0
46.0
46.0
17.0
注
：
TA2
延伸率的标距为
100
。
表
2
海水凝汽器
3
种常用管材的机械性能实测值
表
3
海水凝汽器
4
种管材的耐磨蚀性能试验结果
Tab.2Mechanicalpropertiesmeasurementsonthree
kindsofmaterialsforseawatercondensertubes
管材牌号
抗拉强度屈服强度延伸率延伸率弹性模量
Tab.3Erosiontestresultsonthefourkindsofmaterialsfor
seawatercondensertubes
管材
密度
·
/
（
gcm
-3
）
/MPa
655
425
435
/MPa
515
335
186
δ5/%
38
44
44
δ10/%
23
28
34
/GPa
222
108
154
2
次试验平均
减薄量均值
/μm
0.70
17.42
0.43
3.52
标准差
s
/μm
0.10
2.44
0.08
0.34
比值
TA2
BFe10-1-1
Sea-Cure
BFe30-1-1
4.51
8.82
7.71
8.85
1.62
40.38
1.00
8.15
Sea-Cure
TA2
BFe30-1-1
从表
1
、
2
可知
，
Sea-Cure
的屈服强度和弹性模
量大大高于
TA2
和
BFe30-1-1
，
这是反映材料强度
和刚度的
2
个重要指标
。
另外
，
为了节约成本
，
钛管
壁厚通常较薄
，
这是钛管容易发生机械损坏的重要
原因
。
注
：
比值为所在行管材减薄量均值与
Sea-Cure
减薄量均值之比
。
由表
3
可知
，
凝汽器
4
种管材的耐磨蚀性能从
高到低依次为
Sea-Cure
、
TA2
、
BFe30-1-1
和
BFe10-1-1
。
2.3
耐腐蚀性能试验
将
Sea-Cure
、
316L
、
TA2
、
BFe30-1-1
制成条状
2.2
耐磨蚀性能试验
含砂海水冲刷引起钛管和白铜管管端磨损泄漏电极
，
工作面积近似为
1cm
2
，
电极表面逐级打磨至
金相砂纸
01
。
用
EG&GPARCM283
恒电位仪和情况较多
，
因此做了
Sea-Cure
、
TA2
、
BFe30-1-1
和
BFe10-1-1
的耐磨损性能比较试验
。
磨损试验装置为自主研制的旋转式磨损磨蚀试
验装置
，
用感量为
0.1mg
的电子天平称重
。
试验介
质为含石英砂的模拟海水
，
石英砂与模拟海水的质
量比为
2∶7
，
石英砂粒度小于等于
40
目
，
温度为
31~
M352
测试软件测量电极的极化电阻
R
p
和阳极极化
曲线
。
阳极极化测量从电极的自腐蚀电位开始
，
扫描
速度
1mV/s
，
从阳极极化曲线获得点蚀电位
E
b
或极
化电流急剧增加的电位
E
i
。
测试在三电极体系中进
行
，
辅助电极和参比电极分别为铂电极和双液接饱
和甘汞电极
。
试验介质为模拟海水
，
温度为
40℃
。
极化电阻
R
p
=
（
dE/di
）
i=0
［
2
］
。
式中
E
和
i
分别为极
化电位和极化电流
。
R
p
愈大
，
材料耐蚀性能愈好
。
34℃
。
模拟海水是在上海自来水中加入
NaCl
和
Na
2
SO
4
，
将
Cl
调至
19000mg/L
，
SO
4
调至
2560mg/L
。
将
4
种材料的凝汽器管截成长度为
25mm
的管样
，
准确测量外径
、
壁厚和长度
，
去毛刺
、
洗净
，
干燥至恒
重后称重
。
将管样装入试验装置
，
浸没在试验介质中
旋转
，
管样中心点线速度
4.1m/s
。
运转
120h
（
5d
）
后
将管样取出洗净
，
干燥至恒重后再称重
。
通过管样重
量的减少来计算平均壁厚减薄量
，
以此表征管材的
耐磨蚀性能
。
每次重复试验均更换新的试验介质
。
4
种海水凝汽器管材的耐磨蚀性能试验结果见表
3
。
-2-
Sea-Cure
、
TA2
和
BFe30-1-1
这
3
种管材在试验介
质中浸泡
4h
测得的
R
p
值分别为
254.6
、
288.6
和
·
13.4kΩcm
2
。
因此
Sea-Cure
和
TA2
在模拟海水中
的耐蚀性能接近
，
比
BFe30-1-1
高得多
。
一般来说
，
当钝化膜破裂电位
E
b
远低于析氧平
衡电位
φ
时
，
发生点蚀
；
当
E
b
在析氧平衡电位
φ
附
近时
，
认为发生了过钝化溶解
［
3
］
。
因此
，
要使不锈钢
67
▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓
▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓
中国电力
第
42
卷
发电技术
不发生点蚀
，
所选不锈钢在相应冷却水条件下的
E
b
应大于等于析氧平衡电位
φ
。
析氧平衡电位
φ
的计
算见文献
［
4-5
］。
pH
值和温度越低
（
温度影响较小
），
则
φ
越高
，
从安全角度考虑
，
可用实际冷却水中较
低的
pH
值和温度计算
φ
。
若取
pH
值等于
7
，
温度
和超级奥氏体不锈钢管
254SMo
次之
；
超级铁素体
不锈钢管价格最低
。
据此
，
一台
600MW
机组凝汽
器
，
用超级铁素体不锈钢管代替钛管或
BFe30-1-1
，
仅管材费就可节省
1000
多万元
。
不锈钢的性能和价格与不锈钢化学成分密切相
关
，
部分凝汽器用超级不锈钢主要化学成分见表
5
。
国外电厂凝汽器超级铁素体不锈钢的累积用量
已经超过超级奥氏体不锈钢
，
用超级铁素体不锈钢
代替超级奥氏体不锈钢和钛管的趋势越来越明显
。
我国宝钢
、
太钢和北京钢研总院也在研究开发超级
铁素体不锈钢
，
它的应用将会越来越多
。
15℃
，
经计算
，
φ
为
580mV
（
SCE
）。
试验结果表明
，
Sea-Cure
、
316L
和
TA2
的点蚀
电位
E
b
或极化电流急剧增加的电位
E
i
分别为
950
、
43
、
1154mV
（
SCE
）。
316L
的点蚀电位
E
b
远低于析氧
平衡电位
φ
，
很容易在海水中发生点蚀
。
Sea-Cure
和
钛管
TA2
的极化电流急剧增加的电位
E
i
远高于析
氧平衡电位
φ
，
且在强极化时有气泡产生
，
打磨后未
发现点蚀坑
，
所以
Sea-Cure
和
TA2
的极化电流急剧
增加可能是析氧反应引起
，
Sea-Cure
和
TA2
的
E
i
差
别可能是
2
种材料的析氧过电位不同所致
。
因此可
认为
Sea-Cure
和
TA2
在海水中具有同样优异的耐
点蚀性能
，
美国和我国台湾电厂的长期实践也证明
了
Sea-Cure
在实际海水包括污染海水中具有优异
的耐腐蚀性能
。
3
结语
（
1
）
超级不锈钢管特别是超级铁素体不锈钢管
的强度
、
刚度明显高于钛管和白铜管
。
（
2
）
凝汽器
4
种管材在
31~34℃
含砂模拟海水
中的耐磨蚀性能从高到低依次为
Sea-Cure
、
钛管
、
BFe30-1-1
和
BFe10-1-1
。
（
3
）
Sea-Cure
在模拟海水中的耐蚀性能远高于
白铜管和普通不锈钢管
，
与钛管相近
，
在国外实际海
水包括污染海水中有长期成功使用经验
。
（
4
）
超级铁素体不锈钢管凝汽器的总传热效率
与钛管基本一样
，
且不比铜管低
。
（
5
）
海水凝汽器单位换热面积的管材费用由高
到低依次为
AL-6XN
、
BFe30-1-1
、
钛管
、
254SMo
、
2.4
传热性能比较
由文献
［
1
，
6
］
可知
，
管材导热系数对凝汽器的总
传热效率影响很小
，
普通不锈钢管凝汽器的总传热
效率与铜管差不多
，
超级铁素体不锈钢管的导热系
数比普通不锈钢管高
，
与钛管基本一样
。
可以认定超
级铁素体不锈钢管凝汽器的总传热效率与钛管基本
一样
，
也不比铜管低
。
2.5
经济性能比较
近几年
，
钛
、
铜
、
镍的价格飞涨
，
且钛管交货期很
BFe10-1-1
、
Sea-Cure
、
AL29-4C
。
超级铁素体不锈钢
管具有很好的价格优势和经济性能
。
（
6
）
老机组铜管不论是换钛管还是换超级不锈
钢管
，
都要注意防止管板的电偶腐蚀
。
使用阴极保护
时要防止钛管和超级铁素体不锈钢管发生氢脆
。
使
用
AL29-4C
还要注意防止发生不同金属缝隙腐蚀
（
DMC
）。
建议沿海电厂凝汽器可优先选用超级不锈
钢管特别是超级铁素体不锈钢管
。
长
。
超级铁素体不锈钢管不仅技术性能好
，
而且由于
含镍量很低
，
具有很大的价格优势
。
咨询了部分制造
商
，
以
Sea-Cure
为基准
，
D25
凝汽器管单位长度近
期相对参考价格见表
4
。
从表
4
可知
，
超级奥氏体不锈钢管
AL-6XN
和
白铜管
BFe30-1-1
由于含镍量高
，
价格最高
；
钛管
表
4
凝汽器管相对参考价格
Tab.4Relativereferencepriceofvariouscondensertubes
材料
壁厚
/mm
相对价格比
Sea-Cure
0.5
1.00
BFe30-1-1
1
1.70
BFe10-1-1
1
1.19
AL29-4C
0.5
0.97
AL-6XN
0.5
1.71
254SMo
0.5
1.53
Ti
0.5
1.53
表
5
部分凝汽器用超级不锈钢主要化学成分
Tab.5
名称
Mainchemicalcompositionofsomesuperstainlesssteeltubesforcondenser
%
金相组织
铁素体
铁素体
奥氏体
奥氏体
UNS
S44660
S44735
N08367
S31254
w
（
C
max
）
0.030
0.030
0.030
0.020
w
（
Cr
）
25.0～28.0
28.0～30.0
20.0～22.0
19.5～20.5
w
（
Ni
）
1.0～3.5
≤1.00
23.5～25.5
17.5～18.5
w
（
Mo
）
3.0～4.0
3.6～4.2
6.0～7.0
6.0～6.5
w
（
N
）
≤0.040
≤0.045
0.18～0.25
0.18～0.22
Sea-Cure
AL29-4C
AL-6XN
254SMo
68
▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓
▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓
梁磊等
：
沿海电厂凝汽器用管材研究
▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓
第
1
期
发电技术
1988.
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梁磊
，
周国定
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解群
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等
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］
杨武
，
顾濬祥
，
黎樵燊
，
等
.
金属的局部腐蚀
［
M
］
.
北京
：
化学工
业出版社
，
1995.
LIANGLei
，
ZHOUGuo
-
ding
，
NIPeng
，
ationofstainless
steeltubesforcondenserinTonglingPowerPlantinsteadofbrass
tubes
［
J
］
.TurbineTechnology
，
2004
，
46
（
4
）：
305-307
，
309.
YANGWu
，
GUJun
-
xiang,LIQiao
-
shen
，
orrosionofmetals
［
M
］
.Beijing:ChemicalIndustryPress,1995.
［
4
］
王杏卿
.
热力设备的腐蚀与防护
［
M
］
.
北京
：
水利电力出版社
,
（责任编辑吕玲）
Researchonthecondensertubematerialsforcoastalpowerplants
LIANGLei
，
CHENYin
-
qiang
，
LIZheng
，
LEIQiang
，
ZHANGLiang
-
liang
，
ZHOUGuo
-
ding
（
ShanghaiUniversityofElectricPower,Shanghai200090,China
）
Abstract:Basedontheresearchandtestonthetechnicalandeconomicpropertiesofcondensertubesforcoastalpowerplants,the
performanceofsuperstainlesssteel,especiallythesuperferriticstainlesssteeltubessuchasSea-CureismorefavorablethanthatofTi
tubesandCu-Nitubesinstrengthandrigidity;thetubematerialsareinrankofSea-Cure,TA2,BFe30-1-1andFe10-1-1accordingto
theirerosionresistanceperformancerangingfromhightolow;thecorrosionresistanceofSea-CureisalmostthesameasthatofTitubesand
muchbetterthan70-30Cu-Niand316Linseawater;thetotalheattransferefficiencyisalmostequaltothatofTitube,andnotlowerthan
Cu-Nitube;thetubecostforunitheattransferareaisinorderofAL-6XN
，
BFe30-1-1,Titube,254SMo,BFe10-1-1,Sea-Cure,AL29-
erstainlesssteel,especiallythesuperferriticstainlesssteeltubeswasrecommendedtoselectforpriorityin
coastalpowerplants.
Keywords
：
coastalpowerplant;condenser;seawater;tubematerial;superstainlesssteel
电力科技信息
▲
甘肃送变电公司中标
500kV
青藏直流联
网工程
2008
年
11
月
10
日
，
在青海
—
西藏
±500kV
青
藏直流联网工程招标中
，
甘肃送变电工程公司中标格尔
木
—
拉萨
±500kV
直流输电线路工程
2
标段
。
该工程预计
位高低腿基础配合
，
最大限度地满足了现场地形变化的需
要
，
避免了塔基大开挖
，
满足了环保要求
，
同时为了减少线
路走廊中对草原植被不必要的踩踏破坏
，
确保导地线的架
线质量
，
在架线施工中将采取动力伞展放引绳等新技术
、
新
工艺
。
青海
—
西藏
±500kV
直流联网工程格尔木
—
拉萨
±500kV
直流输电线路工程建设规模为
1038km
，
全线走向基本与
铁路青藏线一致
，
所经地区多以戈壁
、
草原为主
，
绝大部分
海拔高度在
4500m
以上
，
已被确定为国家电网公司近期建
设的重点工程之一
。
青藏铁路通车
、
林芝机场通航等一批基础设施的建成
投产
，
极大地拉动了西藏经济社会发展
，
但电力供需矛盾日
益加剧
。
而电力青藏线建成后
，
可以把西北五省的电力源源
不断地送往西藏
，
为当地的社会经济发展提供强有力的电
力保障
，
成为青藏经济带的桥梁和纽带
。
2010
年
12
月竣工
，
届时
，
西藏冬季缺电严重的
“
电力孤岛
”
局面将彻底终结
，
该工程也将成为世界上第
1
条高海拔
、
高
电压
、
大容量的输电线路
。
中标的
2
标段即小南川
—
楚玛尔
河段
，
线路长度
119km
，
共有铁塔
280
基
，
处于青藏高原高
海拔地区
，
沿线草原植被繁茂
、
地形及地质条件复杂
，
拥有
独特而典型的高寒草原生态系统
、
珍稀特有物种
、
多种多样
的自然类型以及原始的生态环境
。
结合地形
、
地貌特点
，
全
线基础主要有锥柱基础
、
直柱基础
、
预制基础
、
桩基础
、
装配
式基础等型式
，
铁塔采用全方位长短腿设计
，
基础采用全方
69
▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓
2024年4月17日发(作者：钦晴照)
专 业 推 荐
精 品 文 档
↓
沿海电厂凝汽器用管材研究
梁磊
,
陈胤强，李政，雷强，张亮亮，周国定
（上海电力学院，上海
200090
）
摘要
：
通过对沿海电厂凝汽器管材技术经济性能的调查
、
试验和研究
，
认为超级不锈钢管特别是超级铁
素体不锈钢管
,
如
Sea-Cure
的技术经济性能比钛管和铜管好
，
表现在如下方面
：
强度
、
刚度明显高于钛管和
白铜管
；
耐磨蚀性能从高到低依次为超级铁素体不锈钢管
Sea-Cure
、
钛管
TA2
、
白铜管
BFe30-1-1
和
BFe10-1-1
；
耐腐蚀性能远高于白铜管和不锈钢管
316L
，
与钛管相近
；
总传热效率与钛管基本一样
，
且不
比铜管低
；
单位换热面积的管材费用由高到低依次为
AL-6XN
、
BFe30-1-1
、
钛管
、
254SMo
、
BFe10-1-1
、
Sea-Cure
、
AL29-4C
。
建议沿海电厂凝汽器可优先选用超级不锈钢管特别是超级铁素体不锈钢管
。
关键词
：
沿海电厂
；
凝汽器
；
海水
；
管材
；
超级不锈钢
中图分类号
：
TK264.11
；
TM621.8
文献标识码
：
A
文章编号
：
1004-9649
（
2009
）
01-0066-04
国台湾高雄的大林电厂冷却水为污染海水
，
1985
年
0
引言
凝汽器管材选择对整个电厂的安全运行有着
开始使用美国普利茅斯公司
（
PlymouthTubeCo.
）
生
产的超级铁素体不锈钢管
Sea-Cure
，
至今运行情况
很好
。
2006
年
11
月
，
辽宁某电厂一个很小的辅凝汽
器使用了超级奥氏体不锈钢管
。
据调查所知
，
我国除
台湾省外
，
至
2007
年底用海水或咸水作为冷却水的
主凝汽器还没有一台使用超级不锈钢管
。
我国沿海电厂使用铜管的凝汽器腐蚀泄漏情况
较严重
，
主要腐蚀形态为管端冲蚀
、
点蚀和沉积物下
腐蚀
。
使用钛管的凝汽器基本无腐蚀问题
，
但其他原
因引起的泄漏情况并不少见
，
较常见的是由含砂海
水冲刷引起的管端磨损泄漏
。
其他的失效泄漏形式
有汽侧冲蚀
、
振动
，
及因为强度
、
刚度不足引起的机
械损坏
。
重要意义
,
对投资和运行维修费用的影响也不容忽
视
［
1
］
。
目前我国内陆电厂凝汽器大多使用不锈钢管
，
但除台湾省外
，
至
2007
年底
，
用海水或咸水作为冷
却水的沿海电厂主凝汽器还没有一台使用超级不锈
钢管
。
而美欧先进国家在
20
世纪
70
年代就开始使
用超级不锈钢管
，
且用超级不锈钢管代替钛管的电
厂越来越多
。
美国
1973
年开始使用超级奥氏体不锈
钢管
，
1979
年开始使用超级铁素体不锈钢管
，
2000
年以后
，
大多采用超级铁素体不锈钢管
，
现在美国使
用较多的超级不锈钢管是超级铁素体不锈钢管
Sea-Cure
（
译名海优
）。
至
2007
年
3
月
，
全球凝汽器
用超级铁素体不锈钢管
Sea-Cure
总长已达
2200
万
2
2.1
沿海电厂凝汽器用管材性能研究
机械物理性能
从文献
［
1
］、
GB8890
、
GB4368
、
DL/T712
—
2000
m
，
多数为海水或咸水
，
部分是污染海水
。
就我国沿
海电厂凝汽器应使用什么管材更好进行了调查研
究
，
现介绍总体调研情况和得出的结论及建议
。
和
PlymouthTube
、
AlleghenyLudlum
等公司技术资料
1
沿海电厂凝汽器用管材调查
调查了我国沿海
60
多个电厂
，
用海水或咸水作
查得的海水凝汽器用管材的机械物理性能见表
1
。
因为资料来源不同
，
有些重要性能指标有较大
差异
，
所以对最常用的
TA2
、
白铜管
BFe30-1-1
和
为冷却水的沿海电厂凝汽器管材大多使用钛管
，
牌
号基本都为
TA2
，
部分电厂使用白铜管和黄铜管
，
使
用白铜管的机组容量通常较大
，
且多为
B30
型
。
我
收稿日期
：
2008
-
08
-
15
；
修回日期
：
2008
-
09
-
27
基金项目
：
上海高校高地建设项目
（
A88001
）
作者简介
：
梁
Sea-Cure
进行了拉伸试验
，
实测其机械性能指标
。
试验设备为
AET-100K-B
微机控制电子万能试验
机
，
试验结果见表
2
。
磊
（
1955
-
），
男
，
江苏宝应人
，
副教授
，
高级工程师
，
从事不锈钢管凝汽器及电厂冷却水系统和热力设备腐蚀与防
▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓
梁磊等
：
沿海电厂凝汽器用管材研究
▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓
第
1
期
发电技术
表
1
海水凝汽器用管材的机械物理性能
Tab.1Mechanical&physicalpropertiesofseawatercondensertubes
凝汽器常用
管材牌号
抗拉强度屈服强度延伸率
/MPa
621
690
515
650
372
300
343
372
490
450
/MPa
517
310
415
305
137
195
167
167
320
δ5/%
30
30
18
35
45
30
10
30
8
18
密度
（·
/gcm
-3
）
弹性模量
/GPa
214
186
200
108
118
118
118
118
110
导热系数
·
/w
（
m
·
℃
）
-1
膨胀系数
10
-6
/℃
-1
9.54
15.30
9.40
18.50
16.20
16.20
17.80
17.80
9.00
Sea-Cure
AL－6XN
AL29－4C
254SMo
HAl77-2
半硬
BFe10-1-1
软
BFe10-1-1
半硬
BFe30-1-1
软
BFe30-1-1
半硬
TA2
7.75
8.00
7.80
8.54
8.90
8.90
8.90
8.90
4.51
17.1
13.7
17.0
100.0
46.0
46.0
46.0
46.0
17.0
注
：
TA2
延伸率的标距为
100
。
表
2
海水凝汽器
3
种常用管材的机械性能实测值
表
3
海水凝汽器
4
种管材的耐磨蚀性能试验结果
Tab.2Mechanicalpropertiesmeasurementsonthree
kindsofmaterialsforseawatercondensertubes
管材牌号
抗拉强度屈服强度延伸率延伸率弹性模量
Tab.3Erosiontestresultsonthefourkindsofmaterialsfor
seawatercondensertubes
管材
密度
·
/
（
gcm
-3
）
/MPa
655
425
435
/MPa
515
335
186
δ5/%
38
44
44
δ10/%
23
28
34
/GPa
222
108
154
2
次试验平均
减薄量均值
/μm
0.70
17.42
0.43
3.52
标准差
s
/μm
0.10
2.44
0.08
0.34
比值
TA2
BFe10-1-1
Sea-Cure
BFe30-1-1
4.51
8.82
7.71
8.85
1.62
40.38
1.00
8.15
Sea-Cure
TA2
BFe30-1-1
从表
1
、
2
可知
，
Sea-Cure
的屈服强度和弹性模
量大大高于
TA2
和
BFe30-1-1
，
这是反映材料强度
和刚度的
2
个重要指标
。
另外
，
为了节约成本
，
钛管
壁厚通常较薄
，
这是钛管容易发生机械损坏的重要
原因
。
注
：
比值为所在行管材减薄量均值与
Sea-Cure
减薄量均值之比
。
由表
3
可知
，
凝汽器
4
种管材的耐磨蚀性能从
高到低依次为
Sea-Cure
、
TA2
、
BFe30-1-1
和
BFe10-1-1
。
2.3
耐腐蚀性能试验
将
Sea-Cure
、
316L
、
TA2
、
BFe30-1-1
制成条状
2.2
耐磨蚀性能试验
含砂海水冲刷引起钛管和白铜管管端磨损泄漏电极
，
工作面积近似为
1cm
2
，
电极表面逐级打磨至
金相砂纸
01
。
用
EG&GPARCM283
恒电位仪和情况较多
，
因此做了
Sea-Cure
、
TA2
、
BFe30-1-1
和
BFe10-1-1
的耐磨损性能比较试验
。
磨损试验装置为自主研制的旋转式磨损磨蚀试
验装置
，
用感量为
0.1mg
的电子天平称重
。
试验介
质为含石英砂的模拟海水
，
石英砂与模拟海水的质
量比为
2∶7
，
石英砂粒度小于等于
40
目
，
温度为
31~
M352
测试软件测量电极的极化电阻
R
p
和阳极极化
曲线
。
阳极极化测量从电极的自腐蚀电位开始
，
扫描
速度
1mV/s
，
从阳极极化曲线获得点蚀电位
E
b
或极
化电流急剧增加的电位
E
i
。
测试在三电极体系中进
行
，
辅助电极和参比电极分别为铂电极和双液接饱
和甘汞电极
。
试验介质为模拟海水
，
温度为
40℃
。
极化电阻
R
p
=
（
dE/di
）
i=0
［
2
］
。
式中
E
和
i
分别为极
化电位和极化电流
。
R
p
愈大
，
材料耐蚀性能愈好
。
34℃
。
模拟海水是在上海自来水中加入
NaCl
和
Na
2
SO
4
，
将
Cl
调至
19000mg/L
，
SO
4
调至
2560mg/L
。
将
4
种材料的凝汽器管截成长度为
25mm
的管样
，
准确测量外径
、
壁厚和长度
，
去毛刺
、
洗净
，
干燥至恒
重后称重
。
将管样装入试验装置
，
浸没在试验介质中
旋转
，
管样中心点线速度
4.1m/s
。
运转
120h
（
5d
）
后
将管样取出洗净
，
干燥至恒重后再称重
。
通过管样重
量的减少来计算平均壁厚减薄量
，
以此表征管材的
耐磨蚀性能
。
每次重复试验均更换新的试验介质
。
4
种海水凝汽器管材的耐磨蚀性能试验结果见表
3
。
-2-
Sea-Cure
、
TA2
和
BFe30-1-1
这
3
种管材在试验介
质中浸泡
4h
测得的
R
p
值分别为
254.6
、
288.6
和
·
13.4kΩcm
2
。
因此
Sea-Cure
和
TA2
在模拟海水中
的耐蚀性能接近
，
比
BFe30-1-1
高得多
。
一般来说
，
当钝化膜破裂电位
E
b
远低于析氧平
衡电位
φ
时
，
发生点蚀
；
当
E
b
在析氧平衡电位
φ
附
近时
，
认为发生了过钝化溶解
［
3
］
。
因此
，
要使不锈钢
67
▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓
▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓
中国电力
第
42
卷
发电技术
不发生点蚀
，
所选不锈钢在相应冷却水条件下的
E
b
应大于等于析氧平衡电位
φ
。
析氧平衡电位
φ
的计
算见文献
［
4-5
］。
pH
值和温度越低
（
温度影响较小
），
则
φ
越高
，
从安全角度考虑
，
可用实际冷却水中较
低的
pH
值和温度计算
φ
。
若取
pH
值等于
7
，
温度
和超级奥氏体不锈钢管
254SMo
次之
；
超级铁素体
不锈钢管价格最低
。
据此
，
一台
600MW
机组凝汽
器
，
用超级铁素体不锈钢管代替钛管或
BFe30-1-1
，
仅管材费就可节省
1000
多万元
。
不锈钢的性能和价格与不锈钢化学成分密切相
关
，
部分凝汽器用超级不锈钢主要化学成分见表
5
。
国外电厂凝汽器超级铁素体不锈钢的累积用量
已经超过超级奥氏体不锈钢
，
用超级铁素体不锈钢
代替超级奥氏体不锈钢和钛管的趋势越来越明显
。
我国宝钢
、
太钢和北京钢研总院也在研究开发超级
铁素体不锈钢
，
它的应用将会越来越多
。
15℃
，
经计算
，
φ
为
580mV
（
SCE
）。
试验结果表明
，
Sea-Cure
、
316L
和
TA2
的点蚀
电位
E
b
或极化电流急剧增加的电位
E
i
分别为
950
、
43
、
1154mV
（
SCE
）。
316L
的点蚀电位
E
b
远低于析氧
平衡电位
φ
，
很容易在海水中发生点蚀
。
Sea-Cure
和
钛管
TA2
的极化电流急剧增加的电位
E
i
远高于析
氧平衡电位
φ
，
且在强极化时有气泡产生
，
打磨后未
发现点蚀坑
，
所以
Sea-Cure
和
TA2
的极化电流急剧
增加可能是析氧反应引起
，
Sea-Cure
和
TA2
的
E
i
差
别可能是
2
种材料的析氧过电位不同所致
。
因此可
认为
Sea-Cure
和
TA2
在海水中具有同样优异的耐
点蚀性能
，
美国和我国台湾电厂的长期实践也证明
了
Sea-Cure
在实际海水包括污染海水中具有优异
的耐腐蚀性能
。
3
结语
（
1
）
超级不锈钢管特别是超级铁素体不锈钢管
的强度
、
刚度明显高于钛管和白铜管
。
（
2
）
凝汽器
4
种管材在
31~34℃
含砂模拟海水
中的耐磨蚀性能从高到低依次为
Sea-Cure
、
钛管
、
BFe30-1-1
和
BFe10-1-1
。
（
3
）
Sea-Cure
在模拟海水中的耐蚀性能远高于
白铜管和普通不锈钢管
，
与钛管相近
，
在国外实际海
水包括污染海水中有长期成功使用经验
。
（
4
）
超级铁素体不锈钢管凝汽器的总传热效率
与钛管基本一样
，
且不比铜管低
。
（
5
）
海水凝汽器单位换热面积的管材费用由高
到低依次为
AL-6XN
、
BFe30-1-1
、
钛管
、
254SMo
、
2.4
传热性能比较
由文献
［
1
，
6
］
可知
，
管材导热系数对凝汽器的总
传热效率影响很小
，
普通不锈钢管凝汽器的总传热
效率与铜管差不多
，
超级铁素体不锈钢管的导热系
数比普通不锈钢管高
，
与钛管基本一样
。
可以认定超
级铁素体不锈钢管凝汽器的总传热效率与钛管基本
一样
，
也不比铜管低
。
2.5
经济性能比较
近几年
，
钛
、
铜
、
镍的价格飞涨
，
且钛管交货期很
BFe10-1-1
、
Sea-Cure
、
AL29-4C
。
超级铁素体不锈钢
管具有很好的价格优势和经济性能
。
（
6
）
老机组铜管不论是换钛管还是换超级不锈
钢管
，
都要注意防止管板的电偶腐蚀
。
使用阴极保护
时要防止钛管和超级铁素体不锈钢管发生氢脆
。
使
用
AL29-4C
还要注意防止发生不同金属缝隙腐蚀
（
DMC
）。
建议沿海电厂凝汽器可优先选用超级不锈
钢管特别是超级铁素体不锈钢管
。
长
。
超级铁素体不锈钢管不仅技术性能好
，
而且由于
含镍量很低
，
具有很大的价格优势
。
咨询了部分制造
商
，
以
Sea-Cure
为基准
，
D25
凝汽器管单位长度近
期相对参考价格见表
4
。
从表
4
可知
，
超级奥氏体不锈钢管
AL-6XN
和
白铜管
BFe30-1-1
由于含镍量高
，
价格最高
；
钛管
表
4
凝汽器管相对参考价格
Tab.4Relativereferencepriceofvariouscondensertubes
材料
壁厚
/mm
相对价格比
Sea-Cure
0.5
1.00
BFe30-1-1
1
1.70
BFe10-1-1
1
1.19
AL29-4C
0.5
0.97
AL-6XN
0.5
1.71
254SMo
0.5
1.53
Ti
0.5
1.53
表
5
部分凝汽器用超级不锈钢主要化学成分
Tab.5
名称
Mainchemicalcompositionofsomesuperstainlesssteeltubesforcondenser
%
金相组织
铁素体
铁素体
奥氏体
奥氏体
UNS
S44660
S44735
N08367
S31254
w
（
C
max
）
0.030
0.030
0.030
0.020
w
（
Cr
）
25.0～28.0
28.0～30.0
20.0～22.0
19.5～20.5
w
（
Ni
）
1.0～3.5
≤1.00
23.5～25.5
17.5～18.5
w
（
Mo
）
3.0～4.0
3.6～4.2
6.0～7.0
6.0～6.5
w
（
N
）
≤0.040
≤0.045
0.18～0.25
0.18～0.22
Sea-Cure
AL29-4C
AL-6XN
254SMo
68
▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓
▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓
梁磊等
：
沿海电厂凝汽器用管材研究
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第
1
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，
CHENYin
-
qiang
，
LIZheng
，
LEIQiang
，
ZHANGLiang
-
liang
，
ZHOUGuo
-
ding
（
ShanghaiUniversityofElectricPower,Shanghai200090,China
）
Abstract:Basedontheresearchandtestonthetechnicalandeconomicpropertiesofcondensertubesforcoastalpowerplants,the
performanceofsuperstainlesssteel,especiallythesuperferriticstainlesssteeltubessuchasSea-CureismorefavorablethanthatofTi
tubesandCu-Nitubesinstrengthandrigidity;thetubematerialsareinrankofSea-Cure,TA2,BFe30-1-1andFe10-1-1accordingto
theirerosionresistanceperformancerangingfromhightolow;thecorrosionresistanceofSea-CureisalmostthesameasthatofTitubesand
muchbetterthan70-30Cu-Niand316Linseawater;thetotalheattransferefficiencyisalmostequaltothatofTitube,andnotlowerthan
Cu-Nitube;thetubecostforunitheattransferareaisinorderofAL-6XN
，
BFe30-1-1,Titube,254SMo,BFe10-1-1,Sea-Cure,AL29-
erstainlesssteel,especiallythesuperferriticstainlesssteeltubeswasrecommendedtoselectforpriorityin
coastalpowerplants.
Keywords
：
coastalpowerplant;condenser;seawater;tubematerial;superstainlesssteel
电力科技信息
▲
甘肃送变电公司中标
500kV
青藏直流联
网工程
2008
年
11
月
10
日
，
在青海
—
西藏
±500kV
青
藏直流联网工程招标中
，
甘肃送变电工程公司中标格尔
木
—
拉萨
±500kV
直流输电线路工程
2
标段
。
该工程预计
位高低腿基础配合
，
最大限度地满足了现场地形变化的需
要
，
避免了塔基大开挖
，
满足了环保要求
，
同时为了减少线
路走廊中对草原植被不必要的踩踏破坏
，
确保导地线的架
线质量
，
在架线施工中将采取动力伞展放引绳等新技术
、
新
工艺
。
青海
—
西藏
±500kV
直流联网工程格尔木
—
拉萨
±500kV
直流输电线路工程建设规模为
1038km
，
全线走向基本与
铁路青藏线一致
，
所经地区多以戈壁
、
草原为主
，
绝大部分
海拔高度在
4500m
以上
，
已被确定为国家电网公司近期建
设的重点工程之一
。
青藏铁路通车
、
林芝机场通航等一批基础设施的建成
投产
，
极大地拉动了西藏经济社会发展
，
但电力供需矛盾日
益加剧
。
而电力青藏线建成后
，
可以把西北五省的电力源源
不断地送往西藏
，
为当地的社会经济发展提供强有力的电
力保障
，
成为青藏经济带的桥梁和纽带
。
2010
年
12
月竣工
，
届时
，
西藏冬季缺电严重的
“
电力孤岛
”
局面将彻底终结
，
该工程也将成为世界上第
1
条高海拔
、
高
电压
、
大容量的输电线路
。
中标的
2
标段即小南川
—
楚玛尔
河段
，
线路长度
119km
，
共有铁塔
280
基
，
处于青藏高原高
海拔地区
，
沿线草原植被繁茂
、
地形及地质条件复杂
，
拥有
独特而典型的高寒草原生态系统
、
珍稀特有物种
、
多种多样
的自然类型以及原始的生态环境
。
结合地形
、
地貌特点
，
全
线基础主要有锥柱基础
、
直柱基础
、
预制基础
、
桩基础
、
装配
式基础等型式
，
铁塔采用全方位长短腿设计
，
基础采用全方
69
▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓