牛旭娟、王旭高、魏毅（佛山市鑫澤昌不銹鋼有限公司，上海）

目前國內(nèi)300MW、600MW及以上機組高壓加熱器換熱管所用材料主要有SA-556C2、15D3、、不銹鋼等，其中SA-556C2是最常用，因此這些材料的化學成分、機械性能和使用條件如下所述。

1 現(xiàn)將SA-566C2和15D3鋼管的化學成分和力學性能進行比較，見表1。

(1)15D3是法國鋼管標準NFA49-215中的鋼種。 其合金元素只有Mo，平均含量為0.30%。 Cr、Ni、Cu、Sn、Al等其他元素為殘留元素，不控制下限。 等效鋼管有德國標準的15Mo3和中國國家標準的15MoG。 美國ASME規(guī)范允許選用的材料清單中沒有與15D3等效的材料。 ASME鋼管SA-556C2是一種無縫冷拔低碳鋼管，專用于給水加熱器。 根據(jù) ASME 代碼 VIII-1，SA-556C2 的最高工作溫度為 800°C (426°C)。

(2)兩種鋼種化學成分比較：NFA49-的C含量上限為0.22%，SA-566C2的C含量上限為0.30%。 但在采購SA-556C2鋼管時，一般將C含量控制在較低的水平，實際制造的產(chǎn)品C含量一般控制在0.17%～0.19%。 但是15D3含有0.??30%的Mo，非常不利于焊接。 如果Cr、Ni等殘留元素較高，則更不利于焊接。

(3)力學性能比較：SA-556C2的力學性能無論是常溫還是高溫，普遍高于15D3。 可以看出，SA-556C2在相同溫度下的許用應力也高于15D3，它們的耐沖蝕性應該與其力學性能正相關(guān)，也就是說，的耐沖蝕性為優(yōu)于15D3。

(4)15D3是法國標準NFA49-215中的一個牌號，現(xiàn)在這個標準已經(jīng)被歐共體標準-2所取代，對應的牌號是16Mo3。 15D3或16Mo3的控制合金元素只有Mo，其余為Cr、Ni等，元素均為殘余元素。 有人認為進口15D3鋼管同時含有0.3%的Mo、0.3%的Cr和0.3%的Ni不銹鋼直管換熱管視頻，提高了其性能。 這只是一個誤會。 標準規(guī)定Cr、Ni控制在0.3%以下，而法國集團旗下專業(yè)生產(chǎn)換熱管的 （VPE）公司可將其控制在0.15%以下。 如果要用Cr作為合金元素，可以選擇-2 -5鋼管，但這種情況很少見。

2 關(guān)于換熱管的設(shè)計溫度選擇

根據(jù)HE1標準，管程最高設(shè)計溫度為殼程設(shè)計壓力對應的飽和蒸汽溫度。 當有過熱蒸汽冷卻段時，該段直管段溫度比殼程設(shè)計壓力對應的飽和蒸汽溫度高35℃（194℃）。 根據(jù)該標準計算，超臨界600MW機組高負荷管側(cè)設(shè)計溫度一般可達325℃，遠低于碳的最高金屬溫度800℃（426·7℃） HE1標準規(guī)定的鋼制換熱管（如SA-556C2）。 . -1章節(jié)UG-20中規(guī)定了設(shè)計溫度的選擇：零件設(shè)計中使用的最高溫度不應低于零件在工作狀態(tài)下的預期平均金屬溫度（考慮整個厚度） . 以某600MW超臨界機組3號增壓器為例（3號增壓器抽汽溫度最高），根據(jù)汽輪機熱平衡圖和超臨界機組過熱蒸汽冷卻段的特點，若供水端差為0℃，正常工況下進出過熱段的給水溫度為216.4℃和220.7℃，進出過熱段的蒸汽溫度為475.6℃和261.86°C。 根據(jù)過熱段換熱管內(nèi)外的臟物、液膜和金屬熱阻，計算出3號過熱段進水區(qū)換熱管表面金屬平均溫度高位加熱器為236 6 °C，換熱管溫度達不到進汽溫度。

3 換熱管材料的性能關(guān)系到高速管的壽命

但對于汽輪機給水加熱器來說，不僅是材料問題，還有傳熱管進口渦流問題，過熱蒸汽冷卻段進口蒸汽流量，蒸汽溫度在過熱蒸汽冷卻段出口、縱向和橫向流速及疏水冷卻。 管段入口疏水流速的控制和避免汽液兩相流對換熱管的沖蝕是造成損壞的主要原因。 因為如果由于設(shè)計原因某處發(fā)生汽液兩相流，破壞速度非?？?，無論是碳鋼管、合金鋼管，甚至是不銹鋼管，都會被腐蝕和損壞非?？?strong>不銹鋼直管換熱管視頻，甚至失效。

4 關(guān)于高家不銹鋼換熱管的使用

換熱管材料的選擇首先要滿足性能、可靠性和使用壽命，然后再比較價格。 高壓加熱器換熱介質(zhì)：給水、蒸汽，給水經(jīng)過除氧處理，水質(zhì)較好，汽輪機出來的蒸汽也很干凈，所以國內(nèi)火電機組普遍采用碳鋼管。 由于核電機組抽汽參數(shù)壓力低、濕度大，不銹鋼換熱管雖然屈服強度低，但抗拉強度高，抗沖蝕性能優(yōu)于碳鋼管。 從安全角度考慮，核電機組均采用不銹鋼換熱管。 最近有項目要求火電機組使用不銹鋼換熱管，所以對不銹鋼換熱管和碳鋼換熱管的高添加要求做一個比較：

(1)不銹鋼傳熱性能差，300MW機組高換熱面積應增加20%～30%左右。

(2)不銹鋼換熱管的屈服強度低。 300MW機組供水壓力和換熱管管徑不變時，管厚應增加30%左右，不銹鋼換熱管厚度超過18mm，焊管不能使用。 只能使用冷拔有縫管，所以不銹鋼換熱管和碳鋼管的價格相差4萬多一噸。

(3)由于換熱管壁厚增加，管內(nèi)面積減小，同一機組的換熱管根數(shù)也隨之增加，導致管徑增大加熱器外殼和水室。 綜合以上因素，若300MW火電機組在大功率廠房采用不銹鋼換熱管，單臺成本將增加400萬元以上。

5 SA-556C2用于外高橋900MW機組和石洞口600MW超臨界機組的高效換熱管。 其中，石洞口兩臺機組已運行12年多，換熱管未發(fā)生任何泄漏，外高橋高家機組也已安全運行。 因此，在符合法規(guī)標準的前提下，經(jīng)過國內(nèi)外實際運行驗證，ASME標準SA-556C2鋼管是一種完全適用于高壓加熱器的低成本鋼管。大容量超臨界和超超臨界機組。 ，高效傳熱管。