火電廠鋼內(nèi)筒煙囪結(jié)構(gòu)的檢測探討

1、工程概況
某熱電有限公司2×300MW 燃煤發(fā)電機(jī)組共用一座210/7.5m 鋼套筒煙囪，由鋼筋混凝土外筒、鋼平臺、自立式鋼內(nèi)筒組成。該煙囪于2010 年建成，脫硫系統(tǒng)為石灰石-石膏濕法脫硫工藝，未設(shè)GGH 系統(tǒng)。煙囪鋼筋混凝土承重外筒底部外直徑21.20m，壁厚0.60m；頂部外直徑11.00m，壁厚.25m；外筒總高度204.50米。排煙內(nèi)筒采用自承重式鋼內(nèi)筒，內(nèi)筒內(nèi)直徑7.60 米，鋼內(nèi)筒內(nèi)表面貼泡沫玻璃磚；鋼內(nèi)筒總高度209.50 米。煙囪在標(biāo)高8.600m、24.500m、69.500m、114.500m、159.500m、201.350m 位置共設(shè)有6 個由鋼梁組成的止晃平臺。
2、現(xiàn)場檢測結(jié)果
2.1 圖紙資料、使用情況等相關(guān)技術(shù)資料調(diào)查
該煙囪為2 臺300MW 燃煤發(fā)電機(jī)組共用的一座210/7.5m 鋼套筒煙囪，由鋼筋混凝土外筒、鋼平臺、自立式鋼內(nèi)筒組成。該煙囪于2008 年11 月開始基礎(chǔ)施工，2009 年7 月~2010 年7 月進(jìn)行混凝土外筒施工，2010 年11 月鋼內(nèi)筒頂升完成。脫硫系統(tǒng)為石灰石-石膏濕法脫硫工藝，未設(shè)GGH 系統(tǒng)。
煙囪鋼筋混凝土承重外筒底部外直徑21.20m，內(nèi)直徑20.00m，壁厚0.60m；頂部外直徑11.00m，內(nèi)直徑10.50m，壁厚0.25m；外筒總高度204.50 米。外筒標(biāo)高0.00m~24.50m 筒壁采用C40 混凝土，標(biāo)高24.50m~204.50m 筒壁采用C30 混凝土。
煙囪排煙內(nèi)筒采用自立式鋼內(nèi)筒，內(nèi)筒內(nèi)直徑7.60 米，總高度209.50 米。筒身主要使用Q-235B 鋼材制作，防腐采用泡沫玻璃磚防腐隔熱內(nèi)襯，厚度50mm，用泡沫玻璃磚粘膠膜粘在鋼筒內(nèi)側(cè)。煙囪在標(biāo)高8.600m、24.500m、69.500m、114.500m、159.500m、201.350m 位置設(shè)有共6 個由鋼梁組成的止晃平臺。止晃鋼平臺鋼材采用Q235-B 鋼材，焊條采用E43XX 型。
煙囪與2010 年底正式投產(chǎn)使用，在投產(chǎn)使用幾年后，煙囪鋼內(nèi)筒開始出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象，滲漏的區(qū)段、范圍逐漸擴(kuò)大。鋼內(nèi)筒滲漏形式主要分為焊縫滲漏、鋼板滲漏兩種：鋼板滲漏主要為點狀銹蝕，在滲漏點鋼板銹穿；焊縫滲漏主要為水平焊縫的點狀、線狀滲漏,滲漏點沿鋼內(nèi)筒的水平焊縫連續(xù)或不連續(xù)分布。在鋼內(nèi)筒滲漏現(xiàn)象出現(xiàn)后，廠方即開始在鋼內(nèi)筒外表面采取修復(fù)、堵漏措施，但目前鋼內(nèi)筒仍有普遍且較嚴(yán)重的滲漏現(xiàn)象。鋼內(nèi)筒滲漏出的酸性溶液、酸性結(jié)晶物已經(jīng)開始對夾層鋼平臺鋼梁的正常工作產(chǎn)生影響。
該煙囪在目前的石灰石-石膏濕法脫硫工藝下，煙囪煙道入口的煙氣溫度一般低于60℃，呈低溫高濕狀態(tài)，具有極強(qiáng)的酸腐蝕性，且極易在鋼內(nèi)筒內(nèi)部結(jié)露形成腐蝕性更強(qiáng)的酸性溶液。目前煙囪鋼內(nèi)筒的滲漏現(xiàn)象嚴(yán)重，已說明鋼內(nèi)筒內(nèi)部泡沫玻璃磚防腐隔熱內(nèi)襯的局部區(qū)域已經(jīng)失效，鋼內(nèi)筒筒壁受酸性煙氣、酸性結(jié)露的腐蝕較為嚴(yán)重。酸性溶液滲漏后沿內(nèi)筒壁外表面滴落，進(jìn)而可能影響鋼平臺、混凝土外筒的承載安全。
2.2 夾層鋼平臺檢測
2.2.1 鋼平臺外觀損傷檢測
煙囪在標(biāo)高8.600m、24.500m、69.500m、114.500m、159.500m、201.350m 位置設(shè)有共6 個由鋼梁組成的止晃平臺，其中8.600m 鋼平臺兼做水平煙道進(jìn)入鋼內(nèi)筒時的支撐平臺。現(xiàn)場對各標(biāo)高位置的鋼平臺的外觀損傷進(jìn)行檢測。檢測結(jié)果顯示：
（1）各標(biāo)高位置鋼結(jié)構(gòu)平臺鋼梁工作狀態(tài)良好，未出現(xiàn)影響結(jié)構(gòu)安全的變形、移位、脫焊等異常現(xiàn)象。但標(biāo)高159.500m 鋼平臺中心點與鋼內(nèi)筒中心點有較大偏差，向東北側(cè)偏移約200mm（即東北側(cè)鋼梁與鋼內(nèi)筒的距離比西南側(cè)鋼梁與鋼內(nèi)筒的距離大約400mm）。（2）受鋼內(nèi)筒滲漏的影響，標(biāo)高8.600m、24.500m、69.500m、114.500m、159.500m 位置鋼平臺跨中區(qū)域（靠近鋼內(nèi)筒區(qū)域）鋼梁上翼緣、下翼緣均附著有大量酸性溶液、酸性溶出物結(jié)晶，局部位置鋼梁防腐涂層已經(jīng)出現(xiàn)剝落、脫皮、鼓泡等現(xiàn)象。其中標(biāo)高8.600m 鋼平臺鋼梁跨中區(qū)域受滲漏的酸性溶液侵蝕時間較長、酸性結(jié)晶物質(zhì)積存較多，鋼梁上翼緣、下翼緣鋼板發(fā)生較嚴(yán)重的銹蝕損傷，鋼板厚度有較大程度的損失。標(biāo)高114.500m 鋼平臺鋼梁堆積有大量酸性溶出物結(jié)晶，防腐涂層受到嚴(yán)重侵蝕。
（3）各標(biāo)高位置鋼平臺鋼梁端部區(qū)域受內(nèi)筒滲漏的影響較小，上翼緣、下翼緣、腹板防腐涂層基本完好，鋼板銹蝕現(xiàn)象較輕微，支撐點工作正常。
（4）各標(biāo)高位置鋼平臺鋼梁的焊縫及節(jié)點板基本無有變形、松動、松脫及開裂等異常現(xiàn)象。但各處焊縫及節(jié)點板防腐處理較粗糙，表面有較明顯的浮銹。
2.2.2 鋼平臺鋼板銹蝕檢測
現(xiàn)場采用超聲鋼板測厚儀對煙囪標(biāo)高8.600m、24.500m、69.500m、114.500m、159.500m、201.350m 的6 個鋼平臺主要承重鋼構(gòu)件的各部位進(jìn)行鋼板厚度測量，檢測鋼板銹蝕程度。鋼板銹蝕損失厚度檢測結(jié)果包含測量誤差、H 型鋼出廠時的厚度偏差。鋼板厚度檢測結(jié)果顯示：（1）煙囪各標(biāo)高的鋼平臺主要承重鋼梁均有不同程度的鋼板防腐涂層剝落、鋼材銹蝕現(xiàn)象。鋼梁鋼板銹蝕部位主要集中在鋼梁跨中區(qū)域（即靠近鋼內(nèi)筒區(qū)域此處受鋼內(nèi)筒滲漏出的酸性溶液、酸性結(jié)晶溶出物侵蝕較嚴(yán)重）。鋼梁端部區(qū)域防腐涂層較為完好，受酸性溶液腐蝕影響較小，鋼板銹蝕不明顯或較輕微。
（2）平臺鋼梁翼緣鋼板由于水平放置，表面容易附著酸性溶液、酸性結(jié)晶物質(zhì)，鋼板銹蝕狀況明顯較豎向放置的腹板的鋼板嚴(yán)重。
（3）平臺鋼梁鋼板銹蝕損失厚度整體由高標(biāo)高到低標(biāo)高逐漸嚴(yán)重。其中標(biāo)高8.600m 平臺受酸性溶液侵蝕影響較大，鋼梁銹蝕較為嚴(yán)重，鋼梁翼緣鋼板厚度銹蝕損失最大約為8.4mm，腹板鋼板厚度銹蝕損失最大約為3.1mm，已經(jīng)嚴(yán)重削弱平臺的承載能力。標(biāo)高24.500m~標(biāo)高201.350m 平臺鋼梁銹蝕狀況較輕微，平臺鋼梁翼緣、腹板鋼板厚度銹蝕損失最大值均小于2.0mm。
2.3 煙囪附屬構(gòu)件缺陷檢測
現(xiàn)場對煙囪附屬設(shè)施構(gòu)件損傷情況進(jìn)行普查，現(xiàn)場檢測結(jié)果顯示：
（1）煙囪夾層鋼爬梯、鋼平臺格柵有輕微的積灰現(xiàn)象，鋼爬梯防腐涂層基本完好。各層鋼爬梯與外筒壁的焊接錨固點工作基本正常。各層鋼平臺靠近鋼內(nèi)筒處的鋼格柵，受滲漏的酸性溶液、酸性結(jié)晶析出物影響，有較明顯的銹蝕現(xiàn)象。個別鋼格柵受上部冬季墜冰的撞擊，有較明顯的變形。
（2）煙囪各層航空警示燈基本完好，但煙囪內(nèi)部原檢修電路、航標(biāo)燈線路損壞，目前采用的是臨時搭接的線路。煙囪航空色標(biāo)較為清晰、完整。
（3）煙囪頂部排煙出口處平臺有輕微積灰現(xiàn)象，避雷針表面有大量灰塵附著，其中1 根避雷針損壞墜落在頂部平臺。
（4）煙囪門窗洞口較完好，無窗框、玻璃損壞現(xiàn)象。煙囪外壁中部、頂部信號平臺有明顯的鋼構(gòu)件銹蝕現(xiàn)象，部分位置焊接點脫開。
總之，為明確煙囪結(jié)構(gòu)的安全使用狀況，應(yīng)依據(jù)原設(shè)計圖紙資料、相關(guān)現(xiàn)行的國家規(guī)范、現(xiàn)場檢測結(jié)果數(shù)據(jù)，運用專業(yè)計算分析軟件，建立鋼內(nèi)筒整體模型，對鋼內(nèi)筒最不利荷載工況下的應(yīng)力、位移等進(jìn)行分析，明確結(jié)構(gòu)危險點，確認(rèn)鋼內(nèi)筒結(jié)構(gòu)是否滿足安全承載要求。