La condensazione è una delle componenti fondamentali di un gruppo turbogeneratore. Un condensatore converte un gas o un vapore in un liquido e trasferisce rapidamente il calore all'esterno del tubo. Le sue prestazioni influenzano direttamente il funzionamento dell'unità. Il condensatore opera in un ambiente ad alta temperatura, in un processo essenzialmente esotermico. Essendo il principale componente di scambio termico del condensatore, il tubo di raffreddamento è la parte più importante; la sua scelta e selezione sono cruciali per la progettazione del condensatore. I materiali comunemente utilizzati per i tubi del condensatore sono acciaio al carbonio, ottone, cupronichel, titanio e acciaio inossidabile, e così via. In questo articolo, analizzeremo nel dettaglio questi materiali.
Tubi in acciaio al carbonio
Il tubo in acciaio senza saldatura ASTM A179 è il materiale principale per scambiatori di calore, condensatori e altri sistemi di trasferimento termico, in particolare per il corpo del condensatore tubolare e a scatola. Tuttavia, la saldatura tra la lamiera e il tubo in acciaio al carbonio è spesso soggetta a corrosione e perdite, causando malfunzionamenti del sistema di raffreddamento e inquinamento ambientale. Anche la formazione di incrostazioni dovute all'acqua di raffreddamento rappresenta un problema per i tubi in acciaio al carbonio utilizzati nei sistemi di condensazione.
Tubo in ottone
Il tubo in ottone in lega Cu-Zn utilizzato nello scambiatore di calore ha eccellenti prestazioni di trasferimento del calore e buona resistenza alla corrosione. Rispetto ai tubi in acciaio inossidabile, non è facile da ridimensionare. Finché la portata dell'acqua è aumentata, è il materiale del tubo preferito del condensatore. Ma ha una grande corrosione nel liquido con un alto contenuto di sale. Come mantenere il normale funzionamento del condensatore a tubi di ottone, prevenire la corrosione e come compensare dopo la corrosione è molto importante. Al momento, molti paesi stanno studiando un'alternativa economica e durevole all'ottone e sono stati utilizzati tubi in rame bianco, titanio e acciaio inossidabile.
Tubi in cupronichel
Il cupronichel Cu-Ni ha una stabilità chimica migliore dell'ottone e nessuna tendenza alla corrosione selettiva, il suo meccanismo di resistenza alla corrosione è quello di formare un film superficiale su nanoscala in aria o acqua, che è compatto, stabile, ad alta velocità di autoriparazione, per garantire la corrosione resistenza del tubo. Quindi, a parità di condizioni di lavoro, la corrosione del rame era notevolmente più leggera dell'ottone, è stata usata principalmente in ambienti duri e quando la qualità dell'acqua non è stabile, ma il prezzo è superiore all'ottone, e poiché il potenziale REDOX di rame, nichel , facile da produrre corrosione da nichel e facile accadimento nel caso di vaiolatura dell'ossigeno, che limitava l'ampia applicazione di ottone bianco.
Tubo in titanio
Il titanio, nuovo materiale per le tubazioni di raffreddamento, possiede un'elevata resistenza alla corrosione in presenza di acqua di vario tipo. I tubi di condensazione in titanio mostrano una notevole resistenza alla corrosione per vaiolatura, alla corrosione interstiziale e alla tensocorrosione. È considerato il metallo strutturale più resistente alla corrosione, grazie alla sua bassa densità e all'elevata resistenza meccanica, e la sua resistenza alla corrosione in acqua bollente è significativamente superiore a quella della lega Cu-Ni. Tuttavia, il titanio non è immune alla corrosione. È stato riscontrato che la principale causa di guasto dei tubi in titanio è il danno meccanico, seguito dalla corrosione galvanica e dalla formazione di incrostazioni quando i tubi in titanio vengono collegati a piastre tubolari di metalli diversi. Pertanto, è necessario adottare la saldatura interamente in titanio o la protezione catodica per prevenire la corrosione galvanica. A causa del prezzo elevato e dei costi di installazione dei tubi in titanio, il loro utilizzo è limitato alle centrali nucleari e costiere.
tubi in acciaio inossidabile
Il tubo in acciaio inossidabile ha buone proprietà meccaniche, resistenza alla corrosione ed economia, ed è la tendenza più potenziale del tubo del condensatore. Il condensatore e il reattore a camicia sono per lo più realizzati in acciaio inossidabile austenitico (i tipi principali sono AISI 304, 304L, 316, 316L). Il coefficiente di scambio termico complessivo del tubo saldato ad onde in acciaio inossidabile è aumentato del 25 ~ 30% rispetto a quello del tubo di rame. I dati di funzionamento effettivo di diverse centrali termiche mostrano che l'acqua circolante del tubo di acciaio inossidabile è del 20% inferiore a quella del tubo di rame originale a condizione di mantenere lo stesso grado di vuoto. Quando la quantità di acqua circolante è costante, il grado di vuoto aumenta di oltre il 5%. La resistenza e la durezza superficiale dell'acciaio inossidabile sono superiori al tubo di rame, il vapore ad alta velocità, le goccioline d'acqua e lo sporco dei sedimenti e il getto di ingresso non causano danni da erosione, è adatto per fiumi e altra acqua sporca di sabbia e alta temperatura del vapore di scarico di occasioni di riscaldamento dell'acqua circolante. Il condensatore a tubo in acciaio inossidabile presenta i seguenti vantaggi.
- I tubi saldati in acciaio inossidabile a pareti sottili sono molto più economici dei tubi in rame e titanio.
- Elevata resistenza e durezza. La resistenza e la durezza superficiale del tubo in acciaio inossidabile è superiore al tubo di rame e al tubo di titanio, il suo stress ammissibile è 1.6 volte del tubo di ottone, 1.5 volte del tubo di titanio, quindi il vapore ad alta velocità e le goccioline d'acqua, o il lo sporco dei sedimenti e la turbolenza in ingresso non possono formare un'erosione significativa del tubo di acciaio inossidabile.
- Il modulo elastico è superiore a quello del tubo di rame e del tubo di titanio. Il valore di smorzamento delle vibrazioni è anche maggiore del tubo di rame, la resistenza alla trazione è buona, il coefficiente di espansione lineare è inferiore al normale tubo di rame, il che può ridurre lo stress dall'interno.
- Elevata resistenza alla corrosione. Nell'area di raffreddamento ad aria del condensatore, la superficie metallica del tubo di scambio termico spesso accumula alcuni gas non condensabili, principalmente ammoniaca e anidride carbonica, ecc., E il tubo di rame è estremamente sensibile alla corrosione dell'ammoniaca, con conseguente ammoniaca corrosione. Il tubo in acciaio inossidabile ha solo una maggiore resistenza alla corrosione dell'ammoniaca rispetto al tubo di rame, quasi nessuna corrosione, resistenza al fluido ad alta velocità e al mezzo di circolazione dell'acqua.
- Materiali più disponibili. L'aumento del contenuto di Mo nell'acciaio inossidabile può migliorare efficacemente la corrosione interstiziale e la resistenza alla corrosione per vaiolatura del tubo in acciaio inossidabile nel mezzo contenente C1, e l'aumento dell'elemento N può non solo migliorare la resistenza dell'acciaio inossidabile, ma anche aumentare la resistenza alla corrosione per vaiolatura e relativa stabilità.
