凝汽器標準ZBK54015應用淺析

摘要：針對表面凝汽器發展狀況和其設計、制造與一般管殼式熱交換器之間的區別，淺析ZBK54015-88在凝汽器設計、選材、制造、安裝時的具體應用。

關鍵詞：表面凝汽器 管殼式熱交換器 ZBK54015

1. 背景

現時，國內以凝汽器為主體的標準主要有JB/T10085-1999（原ZBK54034-1990）《汽輪機凝汽器技術條件》（新報批稿更名為《汽輪機表面式凝汽器》）、ZBK54015-88《凝汽器加工裝配技術條件》和JB/T3344-1993《凝汽器性能試驗規程》；而在其它標準和規范的條款中也有涉及凝汽器的內容，如DL5190.3-2012《電力建設施工技術規范》等；另外也會參考熱交換器相關標準，如GB151-1999《管殼式換熱器》等。

為了適應行業發展和新要求和產出凝汽器企業自身的便利，相關企業會因應自身特點和市場范圍對前述標準分析后建立企業內部標準，以利于技術匯總更新，實施相對穩定的生產組織形式，優化投入產出比。

限于篇幅，下文僅以ZBK54015內小量條文淺析。

2. ZBK54015淺析

2.1 原材料

條文（1.1）：可參考JB/T10085-報批稿8.1.4和GB150.2-2011、GB151-1999 4。其中A類零件為管板、換熱管、彈簧。

在ZBK54015編撰時期，換熱管以銅合金為主，對應管板采用Q235、#20一類的碳鋼板，在海水環境時也曾使用銅合金板；現在隨著鈦管和不銹鋼管的普及使用，管板更多是采用以碳鋼、低合金鋼為基層的復合板。參考GB 50017-2003 3.3.2.和GB/T 3274-2007，出于提高承受荷載和焊接質量安全系數的考慮，管板已很少再用Q235AF和Q235A，而采用Q235B代替。參考GB150.2附錄D D.1，其認為Q235B應用厚度≤30mm、溫度20~300℃，而現時凝汽器管板厚度一般≥30mm、使用溫度低于下限；參考GB151 5.6.2.3，其認為管板復合層厚度除考慮腐蝕要求外，與換熱管和管板連接方式也有關系，脹接時復合層厚≥10mm，而現時凝汽器換熱管連接不論采用脹接或焊接，管板復合層厚度3~5mm，兩者存在差異。國外凝汽器管板常用SA516Gr70，也有1.4541+AT、1.0481+N等。

換熱管占材料成本份額遠高于其他零件，其材質和標準的選用以DL/T 712-2010要求作參考。銅合金管和鈦管的應用已較為規范；GB/T 24590-2009《高效換熱器用特型管》在凝汽器中應用尚未普及；而奧氏體不銹鋼薄壁管應用很廣，但尚存疑問：（1）硬度。參考國內外材料手冊、JB4728-2000等資料，奧氏體不銹鋼應HB120~190，而現時管標準GB/T 12771-2000、GB/T 14976-2002、GB 13296-2007、GB/T 24593-2009等皆參照ASME材料篇采用HRB≤90(HB≤187)，在使用時容易忽視硬度問題。不論采用脹接、焊接，換熱管硬度過高都是不利于加工的；（2）化學成分。現已很少采用GB2270而用GB/T 20878-2007，但其與前述管標準、ASME之間對同數字代號材料的成分劃分是不一致的，如S31603的P和Ni；（3）外徑和壁厚。前述管標準之間，對外徑為16~22mm、壁厚0.5~1.0mm范圍的尺寸允許公差是不相同的，以GB/T 24593要求較為嚴格。

2.2 零件加工

條文（2.1、2.2）：其要求高于GB 150.4-2011 6.5.5。結合參考GB 50017 8.2.2做法，將殼體拼接焊縫相互錯開距離提高至不少于200mm，將焊接長度超過400mm的加強肋與殼體板拼接焊縫避開距離增至不少于150mm，另增要求間斷焊焊縫間斷距離不大于100mm。

條文（2.4）：實際制造時對管板間距離4~7m的極限尺寸下偏差也采用了-6mm。

條文（2.5）：對7m以下外徑18~22mm換熱管的中間隔板中心孔抬高量取1.5/1000 ~ 2/1000，或每跨抬升量為1.5~2.0mm。其取值參考自GB 151 5.6.3.2孔橋取整的1/3倍、換熱管安裝前自重作用下形成的自然彎曲度和供貨的彎曲度限制、管束振動計算資料對振幅極限值的觀點，而如按DL5190.3-2012 8.2.2.5管孔中心允許偏差3mm的做法，為實現換熱管安裝位置抬升的意義，則跨間抬升量需確保≥3mm或偏差。

條文（2.16、2.17）：原文主要針對銅合金管的應用，對不同材質換熱管要求的管孔尺寸和公差并無細分，暫時也無更多資料分析說明此差異對換熱管穿管、連接管板、管束振動的實際影響。可參考GB151 5.6.4和5.9.3.的I級管束及附錄C對管孔要求，按實際情況適當修改使用，對鈦管還需考慮其焊接要求，對不銹鋼管在考慮實際使用時存在的問題后管板孔采用D+0.2、上公差取+0.15。

2.3 裝配

條文（3.1）：原文要求脹管長度不應小于16mm，而見JB/T 10085-報批稿 9.4.5.3是24mm。差別在于以往曾有厚20mm的管板，而參考GB151 5.6.2.1，外徑25mm以下的換熱管，管板最少厚度還不足20mm；而現隨著管板長寬度增大和參考標準法蘭厚度，管板厚度一般≥30mm。另外，為避免過脹，脹管長度一般不低于管板厚度減去5mm，與GB 151 5.8.2.3有略微差別。

條文（3.3）：原文針對銅管，需突出管板外1~2mm，參考GB151 5.8.2.3和5.8.3.2比較，其突出量與脹接形式相差較遠，與焊接形式較一致。參考DL5190.3 8.2.8至8.8.10，銅管突出量近似，鈦管、不銹鋼管突出量相差極大。對換熱管提出突出管板量和翻邊要求主要是為了較少接口壓損、增強密封效果、滿足膠球清洗和反沖洗，因而進出水兩側都需執行此條文，再參見DL/T 581-2010 A3.1.2,膠球清洗裝置僅要求突出量≤2.5mm。因此JB/T10085-報批稿9.4.5.1能較為綜合前述各標準要求。

3. 小結

對于標準的應用，除了需熟習規條和比較分析外，更需聯系實際靈活合理利用。

4. 作者簡介

李家耀，男，1985年生，廣東廣州人，助理工程師，從事凝汽器、換熱器、焊接結構設計，工程管理。