专利名称：一种核电机组用u形管式高压加热器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种核电机组用U形管式高压加热器，属于高压加热器技术领域。
背景技术：
高压给水加热器是利用汽轮机的抽汽加热给水的装置，它可提高电厂热效率，节 省燃料，并有助于机组安全运行。通过高压加热器换热管管内和管外的水是锅炉给水和抽 汽的凝结水，水质偏碱性的，具有钝化作用，会在碳钢换热管表面会形成一层钝化膜，提高 材质的耐蚀性。这也是高压给水加热器管材可以选用碳钢管的原因。早期高加的换热管主 要采用碳钢材料，碳钢换热管SA556GrC-2以其低廉的价格被广泛用于高压加热器的设计 中。但是碳钢管表面钝化膜层较为松散容易被水流冲蚀，尤其邻近除氧器的那台高加，给水 运行温度在150°C 200°C之间，换热管进口端湍流作用、给水带进的氧和铜/铁粒子和给 水偏低的PH值作用(正常应控制在9. 5左右)，高加在这种特定的运行环境中冲蚀最为严 重。一般冲蚀后换热管表面再形成自身保护膜层，这样周而复始长期处在变工况下运行，管 壁会不断减薄直至磨损泄漏，很容易造成管系泄漏。高压加热器管系泄漏造成高加退出运 行比例最高，而换热管被冲蚀是造成管系泄漏的最主要原因之一。
发明内容
本发明的目的是提供一种核电机组用U形管式高压加热器，以克服核电机组大容 量的湿饱和蒸汽在管束中快速强制流动时对管束产生的冲蚀、振动损坏，严重影响设备的 安全性的问题。为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供一种核电机组用U形管式高压加热 器，包括连在一起的凝结段换热管和疏水冷却段换热管，其特征在于，凝结段换热管和疏水 冷却段换热管皆为SA803TP439铁素体不锈钢有缝管。与现有技术相比，本发明的有益效果是对比国外核电高加一般选用TP304奥氏体不锈钢。TP304奥氏体不锈钢在化学和物理特性方面具有良好的平衡性，有很好抗腐蚀性和耐腐蚀性，但在氯化物和氢氧化物的 环境中应力腐蚀很敏感。而铁素体不锈钢弥补了该缺陷，具有优良的抗腐蚀性(特别是氯 化物)和抗进口端磨损的能力。铁素体不锈钢抗蒸汽液滴冲击、气蚀、湍流和高速流体上有 着极其优良的性能，这恰恰能保证在核电抽汽的恶劣工况下，加热器换热管的寿命要求。在 热力性能上，铁素体不锈钢的导热性优于奥氏体不锈钢和双相不锈钢，性能堪比铜镍合金， 因为它的导热性好，薄壁，并且流速可适当提高，大大减少了加热器的换热面积，降低整台 设备的设计制造成本。同时，铁素体不锈钢换热管的热膨胀系数与碳钢管板相近，管子管板 采用胀焊连接，所以管束受热膨胀后，管子管板的变形最小，从而保证了焊接性能，保证了 胀管的质量，提高了加热器的安全系数。
图1为一种核电机组用U形管式高压加热器结构示意图。
具体实施例方式下面结合附图和实施例来具体说明本发明。实施例1如图1所示，为一种核电机组用U形管式高压加热器结构示意图。所述的核电机组用U形管式高压加热器包括圆筒形的壳体8，壳体8侧壁设有蒸汽进口管5和上级疏水进 口管9，壳体8 一端设有半球形水室2，半球形水室2上设有自密封人孔1和给水进出口管 3，壳体8内分为凝结段7以及疏水冷却段10，凝结段换热管6以及疏水冷却段换热管11分 别设于凝结段7以及疏水冷却段10内，半球形水室2通过管板4连接凝结段换热管6以及 疏水冷却段换热管11的一端，凝结段换热管6与疏水冷却段换热管11的另一端连在一起， 凝结段换热管6与疏水冷却段换热管11可一体成型。其中，凝结段换热管7和疏水冷却段换热管11皆为SA803TP439铁素体不锈钢有 缝管。本发明采用SA803TP439铁素体不锈钢有缝管与管板4不锈层堆焊层焊接，采用自动 脉冲钨极氩弧焊全位置焊接，并采用两层填丝焊工艺，填充焊丝为镍基焊材，从而保证管子 与管板4的焊接性能和焊缝的致密和均勻。采用炉内整体消除应力热处理这种工艺确保设 备的安全。SA803TP439铁素体不锈钢有缝管与SA556GrC_2无缝管的性能对比如下 本发明采用SA803TP439铁素体不锈钢有缝管的原理如下(1)核电机组高加汽水容量大，蒸汽湿度大，在较高流速下汽水两相对管束的冲 蚀，换热管壁厚减薄很快。相对火电机组高压加热器设计参数较低，管侧设计压力12. 5MPa, 设计温度250°C，给水加热器管子材料须主要考虑抗冲蚀、拥有较好的传热性能。设计采用 有缝管SA803TP439铁素体不锈钢换热管材料。铁素体不锈钢的导热性优于奥氏体不锈钢 和双相不锈钢，而且硬度高，具有优良的抗腐蚀性(特别是氯化物)和抗进口端磨损的能 力。铁素体不锈钢抗蒸汽液滴冲击、气蚀、湍流和高速流体上有着极其优良的性能，这恰恰 能保证在核电抽汽的恶劣工况下，加热器换热管的寿命要求。铁素体不锈钢的热膨胀系数 与碳钢相近，管板采用碳钢的，管子管板采用的是胀焊连接，所以受热膨胀后，管子管板的 变形最小，从而保证了焊接性能，保证了胀管的质量，提高了加热器的安全系数。(2)我们知道，不锈钢在300°C以上的加热过程中，尤其在450°C 850°C的热过程中，晶粒边界会析出碳化铬、σ相等高铬相，造成碳化物领近部分贫铬，产生敏化，降低其抗 晶间腐蚀性能，影响高加的质量与安全。这贫铬区很薄紧贴着晶界面，而晶粒内部则还是正 常的奥氏体富铬区。从微观来看，在不锈钢的表面呈现的都是晶粒的剖面。在以后接触到 某些具有晶界腐蚀能力的介质时，根据贫铬理论，在腐蚀介质中，贫铬区为阳极，而富铬区 的奥氏体区域及碳化物均为阴极，微电池状态的出现，使身为阳极的贫铬区的溶解速度大 大超过晶粒本身。随着腐蚀介质的不断腐蚀，会使不锈钢沿着晶界产生越来越深的网状裂 纹，这对奥氏体不锈钢的危害极大，使钢的强度、塑性及冲击韧度剧烈降低。这就是晶间腐 蚀造成了不锈钢的失效。但它得有一个前提，那就是必须有某些具有晶界腐蚀能力的介质 的存在。通过高压加热器换热管管外和管内的水是锅炉给水和抽汽的凝结水，水质偏碱性 的，是非强氧化性的介质，不会引起材料的晶间腐蚀。随着对奥氏体不锈钢和晶间腐蚀的研 究，各国标准也对敏化了的材料发生晶间腐蚀的情况进行了的阐述。国外标准ASME第II 卷D篇附录A A-320中对此情况也有阐述只有敏化了的材料在长时间内暴露在强氧化性 的介质中才会发生晶间腐蚀。(原文如下Intergranular corrosion takesplace when a sensitized material is exposed to a sufficiently strong corrosivemedium for a long enough time)。国内标准GB/T 21433-2008《不锈钢压力容器晶间腐蚀敏感性检验》 中，也有相关描述。如5. 1. 1. If)中明确列举了介质是淡水、自来水、潮湿大气时，可不必进 行不锈钢晶间腐蚀敏感性检验。 (3)宜采用炉内整体消除应力热处理这种工艺确保设备的安全。为了确保设备安 全运行，国内外标准都 对压力容器的焊后热处理提出了明确的要求。根据标准，高加的最佳 热处理工艺是整体热处理。国外标准ASME第VIII卷第一册关于热处理整个容器装入封 闭炉内加热。只要可行宜采用此种热处理工艺。原文UW-40(a)(l) =Heating the vessel asa whole in an enclosed furnace. This procedure is preferable and should be usedwhenever practicable。国内标准国家质量技术监督局颁布的《压力容器安全技术 监察规程》第73条规定高压容器应采用炉内整体热处理。
权利要求
一种核电机组用U形管式高压加热器，包括连在一起的凝结段换热管(7)和疏水冷却段换热管(11)，其特征在于，凝结段换热管(7)和疏水冷却段换热管(11)皆为SA803TP439铁素体不锈钢有缝管。
全文摘要
本发明提供了一种核电机组用U形管式高压加热器，包括连在一起的凝结段换热管和疏水冷却段换热管，其特征在于，凝结段换热管和疏水冷却段换热管皆为SA803TP439铁素体不锈钢有缝管。本发明的有益效果如下采用SA803TP439铁素体不锈钢有缝管作为高加换热管较好地解决了管子强度、耐冲蚀的问题，大大延长了换热管的使用寿命。
文档编号F28F21/08GK101839470SQ20101012537
公开日2010年9月22日 申请日期2010年3月16日 优先权日2010年3月16日
发明者牛序娟, 虞佶, 顾琼彦 申请人:上海电气电站设备有限公司