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铜镍合金在生产中的应用及特性介绍

来源: 作者: 发布日期:2018-10-20 访问次数:631

铜镍合金在生产中的应用及特性介绍

铜镍合金冷凝管在火力发电行业的应用
    铜镍合金冷凝管主要用于火力发电、核电、造船、海水淡化行业和海洋工程5个行业。在核电和火力发电行业,铜镍合金冷凝管受到了代替钛管和不锈钢管的挑战;但是在造船、海水淡化行业和海洋工程方面,铜镍合金冷凝管仍然保持着巨大的应用潜力,具有不可代替性,本篇先讲述下铜镍合金冷凝管在火力发电行业的应用:
    冷凝管是电力工业发电设备的重要材料之一,近年来随着国家扩大内需、加强基础设施建设、拉动经济增长等政策的实施,电力行业生产建设稳定发展。冷凝管的用量随着发电设备装机容量的提高而迅速增加,而且随着大容量发电机组的增加,冷凝管向大长度、高质量、长寿命方向发展。
    但是,铜镍合金冷凝管在火电行业仍然受到了代替品不锈钢管的挑战。根据相关资料显示,上海汽轮厂(先上海电气集团有限公司)、四川德阳东方汽轮机厂和哈尔滨汽轮机厂有限责任公司这3价国内较大的汽轮机厂,主要生产30万、60万及百万KW等级的火电汽轮机和核电汽轮机。在不锈钢管没有代替铜镍合金冷凝管之前,这3价公司需求铜镍合金冷凝管约4000-5000吨/年;在不锈钢管逐渐代替铜镍合金冷凝管后,这3价公司对铜镍合金冷凝管的需求量慢慢下滑。以东方汽轮机厂为例,2005年共需求2000多吨管材,其中铜镍合金冷凝管只占了600-700吨。
    铜镍合金冷凝管在造船行业的应用
    国内造船行业集中在华东、华中地区,国外则主要集中在韩国、日本等国家。2003年国内造船行业需铜镍合金管约8000吨/年。韩国是第一造船大国,年需铜镍合金管约3000吨,每年需进口大量的铜镍合金管。在舰船行业,冷凝管主要用于冷却设备,这是舰船海水冷却系统的重要组成部分。按被冷却介质的不同,分为海水冷凝器、海水淡化冷却器、空气冷却器、润滑油冷却器、燃油冷却器和液压油冷却器。
    舰船用合金冷凝管主要包括BFe30-1-1、BFe10-1-1和HSn70-1、HA177-1,最早的锡黄铜HSn70-1耐腐蚀的主要方式是脱锌腐蚀。通过加砷,形成了HSn70-1A,冷凝管的寿命和质量都有了很大提高。上世纪90年代发展出添加硼的HSn70-1B,添加Mn、Ni及微量稀土元素铈HSn70-1AB,强度和耐蚀性进一步提高,但是黄铜管脱锌腐蚀和应力腐蚀均比不上同镍合金,限制了其在舰船上的应用。目前,舰船冷凝管材料主要采用BFe30-1-1和BF10-1-1。据报道,世界上第一艘核动力船,使用了30吨铜镍合金冷凝管。
    与钛材、不锈钢材料的比较
    钛材:
    钛材取代铜镍合金做舰船冷凝器可能成为未来的研究方向。研究数据表明,在海水流速大的地方,有高耐海水腐蚀的材料分别为不锈钢、铜镍合金和蒙乃尔合金。蒙乃尔合金价格太贵,采用的价值不高。铜镍合金材料是制造海水管系的常用材料,但铜镍合金材料寿命有限,需定期更换。与其他材料的冷凝管相比,钛在所有浓度的硫化物中都不受腐蚀,在含硫化物的污染海水中具有良好的耐蚀性。
    同时钛在水速高达20m/s和含砂量高达40g/L的条件下,均具有优良的耐腐蚀性能。钛导热性能较差,钛冷凝管的导热系数约为BFe30-1-1的58.34%,但通过采用薄壁钛管的方法,如Φ16.0*0.75mm钛管的总传热系数约为BFe30-1-1铜镍合金管的96.3%。钛冷凝管与BFe30-1-1冷凝管相比,比重降低近1/2。但是钛制取和加工困难,产量很低,价格昂贵,在价格上与铜镍管相比不占优势。
    不锈钢材料:
    不锈钢很难成为冷凝器的主要材料,之前开发的双相不锈钢极耐海水腐蚀,起腐蚀速度和腐蚀率优于BFe10-1-1,但是不锈钢的导热系数约为BFe10-1-1的38%,同时也需要解决防止生物附着的问题,。所以铜镍合金作为舰船冷凝器首选材料的地位一时间难以动摇。
    铜镍合金冷凝管在海水淡化和海洋工程中的应用
    在海水淡化行业中:
    海水淡化在淡水资源日益紧张的情况下显得更加重要。海水淡化主要分为膜反渗透和蒸馏法两种,而铜镍合金冷凝管主要用于蒸馏法的海水淡化工程。在多级闪蒸海水淡化装置中,铜镍合金冷凝管是关键材料。在盐水加热器、回收后蒸发器中多选用BFe10-1-1合金管,典型规格有Φ16*0.9mm,管板也多为BFe10-1-1合金。
    我国是一个严重缺水的大国,特别是沿海一些城市面临淡水短缺的威胁,长期依靠采集地下水供应居民生产生活,是的地表下陷、水源枯竭,其中我国的上海、天津、大连和秦皇岛等最为典型。目前海水淡化已成为热门产业,沿海城市如天津、大连纷纷在建一些海水淡化厂,海水淡化设备需要大量的冷凝管,这个市场潜力巨大。
    在海洋工程中:
    海洋工程是指除舰船以外的海洋设施,主要有海水淡化、海盐生产、海水养殖、海上石油开采和海滨电站等。海水淡化作为一个重要分项,上述已经做了介绍。现在就海盐生产、海水养殖、海上石油开采和海滨电站作一介绍。
    海盐生产中海水加热器曾经使用过钢管,寿命只有3-5年,因加热管泄露而停机检修频繁,改用BFe10-1-1合金后寿命延长至10年以上,典型规格是Φ38*2*8000mm。
    海上石油开采时极其重要的海洋工程,海上油田的受力构件如石油平台的钢柱,在防止腐蚀及海洋生物生长方面尤为重要,发达国家甚至使用贵重的蒙乃尔合金。海滨石油精炼厂中的加热器和冷凝器也广泛使用HA177-2合金和BFe10-1-1合金。

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