火力发电厂凝汽器管选材导则.docx

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火力发电厂凝汽器管选材导则

火力发电厂凝汽器管

选材导则

SD116—84

中华人民共和国水利电力部

关于颁发SD116—84《火力发电厂

凝汽器管选材导则》的通知

（84）水电技字第4号

    多年来由于凝汽器管材选用不当，造成比较严重的腐蚀、泄漏而危及电厂的安全运行，针对这一问题，我部委托西安热工所负责组织编写了SD116—84《火力发电厂凝汽器管选材导则》。

在广泛征求意见的基础上，又经过讨论会和审定会，现正式颁发。

    希各单位在使用过程中不断总结经验，及时将情况和问题函告部科学技术司和西安热工研究所。

   1984年2月22日

引言

    多年来我国火电厂的凝汽器管，由于选用的材料与冷却水水质不相适应而造成早期腐蚀泄漏的现象屡屡发生。

例如：

50年代，在中等含盐量的水中采用无砷H68黄铜管，出现了严重的脱锌腐蚀。

后来，一些电厂在含悬浮物的淡水中选用铝黄铜管，又引起了许多铝黄铜管发生严重的冲击腐蚀。

还有些电厂，在含砂量高的海水中选用B10白铜管，投运一年就有上百根管出现漏泄。

这些腐蚀事故，给电厂的安全经济运行造成许多不应有的损失。

实践证明，火力发电厂凝汽器管材质的正确选用，是防止腐蚀，保证凝汽器运行可靠性的重要措施之一。

    《火力发电厂凝汽器管选材导则》是在总结国产凝汽器管近30年的使用经验，通过大量的工业性和试验台试验研究，掌握了各种管材的基本特性及其适用水质，并在参考了国外有益经验的基础上制订的。

我部曾组织有关单位对本导则初稿进行多次讨论，广泛征求意见，最后于1983年4月经审定会审定通过。

它是指导电力工业设计、安装、运行等单位选用凝汽器管材的依据。

    本导则由我部委托西安热工研究所负责组织，在东北电管局及华北、华东、东北、西北、湖北、四川、山东、山西、浙江和黑龙江电力试验研究所等单位配合下编写成的。

1 总则

1.1 凝汽器管的选用原则为：

所选用的凝汽器管，在采用一般维护措施的条件下，不出现管材的严重腐蚀和泄漏，使用寿命能在20年以上。

1.2 根据本导则选材技术规定所确定的管材牌号，其质量必须符合国家标准、冶金部标准和本导则的要求。

1.3 在选用凝汽器管时，应从管材使用年限、价格及维护费用等方面进行全面的技术经济比较。

1.4 影响管材耐蚀性的因素是多方面的。

本导则主要是在材质符合标准要求，投运与运行工况均属正常的基础条件上，根据不同的冷却水水质进行选材的。

1.5 本导则是根据国产现有管材品种制定的。

因此，可选用的管材品种，系指已有“国标”或“冶标”的凝汽器管。

与上述国产凝汽器管材品种相当的进口管材，也可参考本导则选用。

对于一些较为特殊的冷却水水质和新型管材，应通过专门的试验选定管材。

1.6 已有长期运行经验的电厂，可以参考本厂长期使用管材的耐蚀情况，结合本导则的要求，选定管材。

2 冷却水水质

    冷却水水质是选择管材的重要依据。

根据水中各种成分对管材耐蚀性的影响程度，本导则列出下述几项水质指标作为选择管材的主要依据。

2.1 溶解固形物和氯离子含量

    一般，淡水含溶解固形物在500mg/L以下；微咸水含溶解固形物在500～2000mg/L之间；咸水含溶解固形物在2000mg/L以上；海水含溶解固形物在35000mg/L左右。

水中各种盐类，对黄铜腐蚀的影响是不同的，其中氯离子和硫酸根离子的影响较大。

考虑到原水中，氯离子含量变化较大，影响也较明显，因此，除水的溶解固形物含量外，还用水的氯离子含量作为选材的评定指标。

    天然水中的溶解固形物和氯离子含量，在一年四季中，往往是有变化的。

特别是靠近海边的江河水，由于海水倒灌，变化更大。

因此，在确定冷却水的溶解固形物和氯离子含量时，应有春、夏、秋、冬四季取样分析的结果。

对于有海水倒灌的水源，还应有倒灌期的水质变化结果。

选用管材时，应根据正常的及短期较高的溶解固形物含量、氯离子含量进行。

冷却水短期含较高溶解固形物和氯离子的时间，一般一年中连续不超过两个月。

    水中溶解固形物和氯离子的测定方法见附录A。

2.2 悬浮物及含砂量

    冷却水的悬浮物和含砂量，是引起凝汽管冲击腐蚀和沉积物下局部腐蚀的重要因素，无论在海水或淡水中，悬浮物及砂对凝汽器管的腐蚀都有较大影响，因此，应作为选材的重要指标。

    天然水中的悬浮物和含砂量，往往变化较大。

刮风下雨及水量的突然变化，都会引起水中悬浮物和含砂量的较大变化。

在确定冷却水中的悬浮物和含砂量时，要充分考虑到各种可能的影响因素。

特别是在确定新投产电厂冷却水中悬浮物的含量时，需考虑到电厂投产后，由于水的流速增加，冷却水自河床上或海底吸入的悬浮物量，会远远超过电厂未投产时所测得的含量。

因此，对于靠近入海处的江河水源，应根据海水倒灌及吸水口位置情况，将水中悬浮物和含砂量估计得高些，即使在平稳的内陆地区，也应详细了解水源上游的情况，估计到冷却水含有泥砂的可能。

    我国有许多河流，在洪水季节或雨季，水中的悬浮物会急剧增加。

在确定冷却水水质时，应有洪水或雨季时的水中悬浮物含量数据。

    冷却水中悬浮物和砂粒直径与形状，对凝汽器管的冲击腐蚀会有不同的影响。

因此，在考虑冷却水中悬浮物和含砂量的影响时，除测定其含量外，还应分析其粒径及其形状特征。

悬浮物中含砂量越高，对凝汽器管冲击腐蚀的影响越大。

    在测定水的悬浮物含量时，应特别注意水样的代表性。

    悬浮物和含砂量的测定方法见附录A。

2.3 水质的污染指标

    受污染的冷却水，会引起铜合金的溃蚀、点蚀或应力腐蚀。

特别是对于铝黄铜管及白铜管，影响更为显著。

    水的污染程度，可用水质的下述四个指标来衡量。

    a.硫离子含量（S2-）；

    b.氨含量（NH3）；

    c.溶解氧含量（O2）；

    d.化学耗氧量（COD）。

    当水中的S2-，NH3或 COD 含量超过规定值，溶解氧含量低于规定值时，便认为水已污染，应采取措施，减少其影响。

    由于河流上游工矿排污所引起的污染，往往是短期的、周期性的或季节性的，在确定冷却水是否存在污染时，应有这些短期变化的水质数据。

3 凝汽器用管材

    目前供凝汽器选用的国产管材，主要有含砷的普通黄铜管、锡黄铜管、铝黄铜管、白铜管和钛管等。

3.1 冶金部1978年颁布了我国凝汽器用黄铜管和白铜管的标准。

标准中规定的管材品种及其主要成分如下。

3.1.1 黄铜管（YB716—78标准）

3.1.1.1 品种：

国产黄铜管的品种和牌号列于表1中。

表1

3.1.1.2 主要成分：

黄铜管的主要成分列于表2中。

表2

3.1.2 白铜管（YB713—78标准）

3.1.2.1 品种：

国产白铜管的主要品种和牌号列于表3中。

3.1.2.2 主要成分：

白铜管的主要成分列于表4中。

表3

表4

3.2 除符合上述“冶标”的凝汽器管材外，目前正在试用的管材有以下两种：

    a.钛管；

    b.白铜B10管。

3.3 与上述国产凝汽器管材品种相当的进口管材也可选用。

国产管材牌号和国外管材品种的对照关系见附录B。

4 凝汽器管的选材技术规定

4.1 几种管材的耐蚀性及其适用范围

4.1.1 H68A 管 

 H68A 管是在H68管成分中添加微量砷制成的。

由于黄铜中的微量砷能有效地抑制黄铜的脱锌，因此，H68A管的耐脱锌腐蚀性能比H68管要强得多，其主要腐蚀形式为均匀腐蚀，使用寿命比H68管要长。

目前，不含砷的H68管已不推荐使用。

但H68A管在轻度污染的冷却水中，也会出现层状脱锌与溃蚀，一般只用于溶解固形物<300mg/L、氯离子<50mg/L的清洁冷却水中。

4.1.2 HSn70-1A 管

    HSn70-1管是多年来国内外在淡水中使用较广泛的管材。

为了进一步提高其抗脱锌的能力，在HSn70-1管成分中添加砷，即为“冶标”的HSn70-1A管。

    HSn70-1A 管一般使用在溶解固形物<1000mg/L，氯离子<150mg/L的冷却水中。

    HSn70-1A 管在表面有沉积物或表面有碳膜等情况下，容易发生点蚀。

4.1.3 HAl77-2A 管

    HAl77-2A 管在清洁的海水中是耐蚀的，一般推荐在溶解固形物>1500mg/L或海水的冷却水中使用。

    HAl77-2A 管耐砂蚀的能力差，在悬浮物及含砂量较高的海水或淡水中，会发生严重的入口管端冲刷和由异物引起的冲击腐蚀，腐蚀表面呈金黄色，腐蚀坑呈马蹄形，并有方向性。

采用硫酸亚铁成膜处理，能有效地减缓HAl77-2A 管的冲击腐蚀。

也可用改进水工设施，降低水中含砂量的方法，减缓铜管的冲击腐蚀。

    HAl77-2A 管表面附有有害膜时，往往会在短期内出现腐蚀；在管材安装不当或机组有振动时，HAl77-2A 管容易在淡水中发生应力腐蚀破裂和腐蚀疲劳损坏；在污染的淡水中，HAl77-2A 管也不耐蚀。

因此，HAl77-2A 管一般不推荐在淡水中选用，也不宜在浓淡交变的冷却水中使用。

4.1.4 B30 管 

    B30管具有良好的耐砂蚀性能和耐氨蚀性能，适用于悬浮物和含砂量较高的海水中，并适于安装在凝汽器空抽区，可防止凝汽器管汽侧的氨蚀。

    B30管在污染的冷却水中会发生点蚀和穿孔，在初期保护膜形成不良及表面有积污的情况下，也容易发生孔蚀。

因此，B30管应使用在流速较高及含氧充足的冷却水中，采用海绵球清洗能明显提高B30管的耐蚀性。

4.2 选材的技术规定

4.2.1 应按表5中所规定的水质和流速条件选用各种管材。

表5

    ①1500mg/L～海水是指这一范围内的稳定浓度。

对于浓度交替变化的水质，

       需要通过专门的试验和研究选定管材。

4.2.2 在采用以上规定时，还应考虑下述因素的影响。

4.2.2.1 水中悬浮物和含砂量的影响

表6

    冷却水中的悬浮物和含砂量对管材有影响，表6列出了各种管材所允许的冷却水悬浮物和含砂量。

    上述含量的规定，是指在悬浮物中含砂量百分比较高的水质，对于含砂量较少、含细泥较多的水，允许含量适当放宽。

    H68A 和 HSn70-1A 管在采用硫酸亚铁处理时，悬浮物的允许含量可提高到500～1000mg/L。

4.2.2.2 水质污染的影响

    目前国产的凝汽器管，一般只适用于下述清洁程度的水中：

       ［S2-］<0.02mg/L；

    ［NH3］<1mg/L；

     ［O2］>4mg/L；

                COD <4mg/L（高锰酸钾法）。

    当水质污染程度超过此限时，应根据实际情况采用加氯处理、海绵球清洗、硫酸亚铁处理或限制排废等措施，以减少其影响。

4.2.2.3 对于200MW及以上容量的机组，空抽区布置在中间部位的凝汽器以及空抽区铜管已有氨蚀的凝汽器，其空抽区推荐采用B30管。

4.2.2.4 钛管对氯化物、硫化物和氨具有较好的耐蚀性，耐冲击腐蚀的性能也较强，可在受污染的海水、悬浮物含量高的水中及在较高流速下使用。

目前钛管的使用经验不足，对其较易发生振动、吸氢、生物积污引起铜管板腐蚀等问题尚待进一步研究总结，且价格较高，选用时，应通过专门的试验和经济比较，并经过上级电业管理部门批准。

4.2.2.5 B10管在清洁的海水中也较耐蚀，但缺乏耐冲击腐蚀的使用经验，选用时也应通过专门的试验确定。

4.2.2.6 为防止水中悬浮物在管内沉积，引起管材的沉积物腐蚀，还应注意低水流速的影响。

对于黄铜管，冷却水在管内的最低流速，一般不应低于1m/s，白铜管则一般不应低于1.4m/s。

5 管板的选用

    对溶解固形物<2000mg/L的冷却水，可选用碳钢板，但应有防腐涂层。

    对海水，可选用HSn62-1板或采用和凝汽器管材材质相同的管板。

    对于咸水，根据条件可选用上述任一种材质的管板。

    HSn62-1板的化学成分列于表7。

表7

6 管材的质量标准和检验

6.1 供方对管材的检验、包装和保管应符合冶金部1978年“热交换器用黄铜管标准”（YB 716—78）和“热交换器用白铜管标准”（YB 713—78）中的规定。

在取得供方同意时，购方可对某些质量指标（如铜管内应力），提出高于冶金部标准的要求。

冶金部标准见附录D、附录E。

供方应向购方提供产品合格证。

6.2 铜合金表面的有害膜，特别是残碳膜，是引起铜合金腐蚀的重要因素之一。

要求供方提供在生产工艺中经脱脂和清除石墨处理的管材。

6.3 使用部门在验收管材时，对一些必要的复核项目，应进行抽查检验。

重点检验的项目如下：

6.3.1 管材尺寸及其允许偏差，管材的椭圆度和弯曲度等。

6.3.2 管材内外表面，特别是内表面的肉眼检查。

在有条件时，进行涡流探伤检查。

6.3.3 扩口试验及压扁试验。

6.3.4 管材的内应力状态。

6.4 铜管在安装前，必须测定管材的内应力状态，不合格者，应重新进行退火。

附录A

水质测定方法

（补充件）

A.1 溶解固形物的测定

    取一定量已过滤的澄清水样，分次注入已经灼烧至恒重的蒸发皿中，在水浴锅上蒸干。

    将已蒸干的样品连同蒸发皿移入105～110℃的烘箱内烘干1h。

    取出蒸发皿放在干燥器内冷却至室温后，迅速称量。

    再在相同条件下烘干0.5h，冷却后再次称量，如此反复操作直至恒重。

    溶解固形物含量按下式计算：

（1）

式中TDS——水中溶解固形物含量，mg/L；

     G1——蒸干残留物与蒸发皿的总重量，mg；

     G2——蒸发皿的重量，mg；

      V——水样的体积，mL。

A.2 氯离子的测定

A.2.1 试剂

    a.氯化钠标准溶液（1mL=1mgCl-）。

    b.硝酸银标准溶液（1mL=1mgCl-）。

    硝酸银标准溶液用氯化钠标准溶液标定，要求三个平行试验结果的误差应小于0.25%。

最后调整硝酸银浓度，使其成为1mL=1mgCl-的标准溶液。

    c.10%铬酸钾指示剂（重/容）。

    d.0.1mol/L氢氧化钠溶液。

    e.0.05mol/L硫酸溶液。

A.2.2 测定方法

    量取100mL水样于锥形瓶中，加2～3滴1%酚酞指示剂，若显红色，即用硫酸溶液中和至无色；若不显红色，则用氢氧化钠溶液中和至微红色，然后以硫酸溶液滴回至无色。

再加入1mL10%铬酸钾指示剂。

    用硝酸银标准溶液滴定至橙色，记录硝酸银标准溶液的消耗量a。

同时作空白试验，记录硝酸银标准溶液的消耗量b。

    氯化物含量按下式计算：

（2）

式中   ［Cl-］——水样中氯离子含量，mg/L；

            a——滴定水样消耗硝酸银溶液的体积，mL；

            b——滴定空白消耗硝酸银溶液的体积，mL；

          1.0——1mL=1mgCl-硝酸银标准溶液的滴定度；

           V——水样的体积，mL。

A.3 悬浮物和含砂量的测定

A.3.1 悬浮物的重量法测定

A.3.1.1 采用G4玻璃过滤器时，先用硝酸溶液洗涤该过滤器，再用蒸馏水洗净，然后置于105～110℃烘箱中烘干1h，取出，在干燥器内冷却至室温后，称量至恒重。

A.3.1.2 采用酸洗石棉层作为过滤材料时，可将酸洗石棉按下述方法均匀地铺平在整个古氏坩埚底部：

    a.置酸洗石棉于烧杯中，加入少量蒸馏水并激烈搅拌。

    b.往已搅拌好的酸洗石棉中，加入大量的蒸馏水，再次搅拌，把上部浑浊液中含有细小石棉纤维的悬浮液倒入一烧杯中，而沉于烧杯底部较长的石棉纤维悬浮液倒入另一烧杯中。

    c.把干净的古氏坩埚安放在吸滤瓶上，以备抽滤。

    d.将制备好的较长的石棉纤维悬浮液倒入坩埚中，轻轻地抽滤，再次倒入，再次抽滤，直到石棉层厚达约4mm。

    e.然后倒入较细小的石棉纤维悬浮液，使较长的石棉纤维上又覆盖一层约1mm的石棉层。

    f.用蒸馏水洗涤制备好的石棉层，直到洗出液完全透明为止。

    把上述制备好辅有石棉层的古氏坩埚于105～110℃烘箱内烘干1h，取出放在干燥器内冷却，称重，直至恒重。

A.3.1.3 将玻璃过滤器（或铺有石棉层的古氏坩埚）安装在吸滤瓶上，启动真空泵。

A.3.1.4 将水样摇匀后按下表A1规定准确量取水样体积，徐徐注入玻璃过滤器中，最初滤出的200mL滤液，应重复过滤一次。

表A1

A.3.1.5 过滤完毕后，用少量蒸馏水将量取水样的容器和玻璃过滤器清洗数次，然后将玻璃过滤器移入105～110℃烘箱中烘干1h，取出置于干燥器内，冷却至室温称重。

A.3.1.6 再在相同的温度下烘干0.5h，冷却称量，如此反复操作直至恒重。

    水样中悬浮固形物的含量按下式计算：

                      （3）

式中XG——水样中悬浮固形物的含量，mg/L；

      G1——玻璃过滤器（或铺有石棉层的古氏坩埚）与悬浮固形物的总重量，mg；

      G2——玻璃过滤器（或铺有石棉层的古氏坩埚）的重量，mg；

      V——水样的体积，mL。

A.3.2 含砂量的测定（移液管法）

A.3.2.1 概要

    本方法主要是根据不同粒径的泥砂颗粒在一定温度的水中具有不同沉降速度的原理进行测定的。

对于粒径等于或小于0.1mm的砂粒，其颗粒直径和沉降速度，具有下述关系：

                            （4）

式中  ω——沉降速度，cm/s；

      D——颗粒直径，mm；

      μ——水的动力粘滞系数，gf·s/cm2；

     ρs——泥沙的密度，g/cm3；

     ρw——水的密度，g/cm3。

    因此，可从泥砂的沉降时间和沉距，推测出泥砂的颗粒直径，并可取样测得样品中不同粒径泥砂的百分数。

    本方法适用于粒径小于0.1mm、浓度为0.3%～2.0%的泥砂颗粒分析。

A.3.2.2 主要仪器设备

    a.移液管：

容积20mL，带有活塞开关，其结构尺寸见图A；

    b.盛砂杯：

容积50mL；

    c.量筒：

容积1000mL；

    d.天平：

感量0.001g；

    e.搅拌器：

轮径5cm，小孔径3mm左右，小孔数20个左右；

    f.洗筛或洗筛漏斗：

孔径0.1mm；

    g.温度计：

量度50℃，最小读数0.1℃；

    h.其他：

烘箱，干燥器，比重瓶，毛刷等。

A.3.2.3 样品准备

    将水样搅拌均匀，静置一天，如发现有絮凝下沉的现象或沉积的泥砂上部呈松散的绒絮状，则说明水样中含有可以使泥砂成团下降的水溶盐，此时，应用冲洗法进行水溶盐处理。

处理方法为：

量取经充分摇匀的分析水样1000mL，倒入烧杯中煮沸，待静止沉淀后，抽出上部清水，并用热蒸馏水将抽出的清水冲淡；然后，再沉淀，再抽去上部清水，反复进行至无水溶盐为止。

处理后，可用数滴10%的 HCl和5%的 BaCl2加至盛有5～10mL过滤样品的试管中，以及用数滴10%HNO3和5%AgNO3加至盛有此样品的另一试管中，进行检验，若无白色沉淀时即表明已处理好。

图A移液管

说明：

1.体积刻度线应在球泡上端30～50mm处。

2.玻璃管外径9mm、内径7mm。

A.3.2.4 操作步骤

A.3.2.4.1 将0.1mm的洗筛漏斗置于1000mL量筒上，使样品经洗筛流入量筒中，然后用蒸馏水冲洗至筛上无粒径小于0.1mm的泥砂为止。

要注意冲洗液的加入，不得使量筒中液位超过1000mL的刻度；如超过，应静置沉淀后吸出量筒上部清液。

A.3.2.4.2 在上述盛有泥砂的量筒中，加入反凝剂，即浓度为25%的氨水2mL或其他反凝剂，然后加蒸馏水稀释至1000mL刻度。

A.3.2.4.3 用搅拌器将量筒内悬液上下搅拌1min，速度以每分钟上、下各30次为宜，应注意勿使悬液产生气泡或溅出量筒。

A.3.2.4.4 取出搅拌器，同时开始记时，测量悬液温度，准确至1.0℃。

A.3.2.4.5 根据表A.2，计算出粒径为0.05mm的颗粒沉降到20cm处所需的时间，然后在到达此时间前约5s，将移液管自量筒中央垂直插至20cm深度处。

待0.05mm的颗粒刚刚沉至20cm深度时，立即打开开关吸取水样，吸取容积恰为20mL时，关闭开关，取出移液管。

将吸取的水样注入盛砂杯内，并冲洗移液管，冲下的水一并倒入盛砂杯中。

吸样速度要均匀，最好能在5s内吸完，吸样时间和深度要掌握得十分准确。

A.3.2.4.6 同上步骤，待粒径为0.025mm的颗粒刚刚沉降至10cm深度处，再吸取水样，如此继续进行，直至取出下限粒径水样为止。

取样深度除第一次为20cm外，其他均为10cm，并自新的水面算起。

A.3.2.4.7 吸取的水样如果多了，不要倒回；少了，不要再吸，可按实际水样容积计算砂重。

A.3.2.4.8 将盛在盛砂杯中的各粒径样品，沉淀浓缩，去掉清水，然后放入烘箱，在100～110℃温度下烘干，烘干时间由试验确定。

从烘箱内取出盛砂器皿，放入干燥器内冷却至室温后称重。

砂的重量按下式计算：

                            （5）

式中WS——砂的重量，g；

    WBS——盛砂杯与砂的重量，g；

    WB——盛砂杯的重量，g。

A.3.2.4.9 留在筛上的泥砂用水洗入盛砂杯后，按A.3.2.4.8中所述的方法烘干称重，便得到粒径大于0.1mm的泥砂的重量。

A.3.2.5 计算方法

A.3.2.5.1 移液管分析部分

                            （6）

                            （7）

式中A1——小于某粒径的砂的重量，g；

      VA——吸取的水样容积，mL，（即20mL）；

      V——所取分析水样的总容积，mL，（即1000mL）；

     WA——吸取VAmL水样所称得的砂重，g；

     P1——小于某粒径砂的重量百分数。

A.3.2.5.2 砂的粒径大于0.1mm的部分

                           （8）

式中P2——0.1mm以上砂的重量百分数；

       A2——0.1mm以上的砂的重量，g；

     WS——0.1mm