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某电厂烟囱7号钢内筒结构鉴定报告

2018-11-16 15:28:37 结构检测中心 阅读

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  某电厂烟囱7号钢内筒结构鉴定报告

 

  【摘要】某电厂烟囱为双钢内筒套筒式烟囱,外筒为变截面钢筋混凝土结构,筒身底部外径28m,顶部外径为18.4m,标高228m。自立式钢内筒顶部标高240m,内筒直径7.5m。该烟囱建成于2008年,2009年7月开始发现钢内筒有不同程度的腐蚀受损,为此对钢内筒进行结构安全检测。本报告对烟囱构造、钢内筒结构构件尺寸、钢内筒内外壁的腐蚀受损等情况进行现场调查检测,根据上述现场检测调查结果,采用有限元分析软件和手算方法,对烟囱进行结构验算,分析了钢内筒腐蚀受损原因,提出了相应的结构加固处理方案。

 

  1. 检测概述

  某电厂烟囱为双钢内筒套筒式烟囱(图1-1~1-5、表1-1),外筒为变截面钢筋混凝土结构,筒身底部外径28m,筒顶外径18.4m,标高228m。自立式钢内筒顶部标高240m,内筒直径7.5m。壁厚:底部为16mm,顶部减至12mm。烟囱内部设7个钢平台,在钢平台上下2m范围内,钢内筒壁厚均增加至16mm(部分钢平台结构平面布置示意图见图1-6、1-7)。防腐内衬材料为FDB-Ⅱ泡沫玻化砖和配套的FDB-GⅡ专用胶。

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  该烟囱建成于2008年,2009年7月开始发现钢内筒导流板、局部外壁有酸液渗漏,虽然2011年已局部加固修复过(120m以下),但未加固修复的部分腐蚀受损严重,已加固修复部分又有新的腐蚀受损,为确保烟囱的结构安全和正常使用,受托对6、7号钢内筒进行结构鉴定,现将7号钢内筒的结构检测结果简述如下。

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  技术人员于2013年1月~4月多次到现场检测,根据调查结果、7号钢内筒现状(局部已加固处理)、提供的资料(120m以下范围2011年的腐蚀受损情况及加固处理方案、钢内筒120m~201m内、外壁的腐蚀受损情况)进行结构计算分析,查找钢内筒腐蚀受损的原因并提出相应的结构加固处理方案。

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  2. 现场检测情况

  2.1烟囱构造措施调查

  (1)钢内筒(包括烟道入口以下至地面区域)设置隔热层;

  (2)钢内筒与水平烟道口处,内筒设置竖向和环向加劲肋(图1-4),环向加劲肋间距为1.5m;

  (3)钢内筒在每个钢平台处设置制晃装置(图1-5),间距为40m;

  (4)制晃装置处内筒布置加强环,在止晃点标高处上下2m范围内,钢内筒壁厚均增加至16mm。

  2.2 钢内筒尺寸、各标高处钢平台等检测

  7号钢内筒外部尺寸与原施工图吻合;部分连接钢内筒的制晃装置在酸液的腐蚀下已有不同程度的锈蚀;外渗酸液汽化导致钢平台构件及其楼梯扶手的防锈漆脱落,钢构件锈蚀(图2-1)。

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  2.3钢内筒内、外壁腐蚀受损检测及调查

  (1)标高80m处钢平台以上2个、以下1个环向加劲肋区间内,腐蚀后的钢壁表面被一层锈迹覆盖;

  (2)标高120m处钢平台以下4个环向加劲肋区间内,钢壁腐蚀较重,腐蚀孔多而集中,在钢壁上形成多片腐蚀区域;

  (3)在2011年已对标高120m以下的腐蚀受损部分加固修复过(当时的腐蚀受损调查情况见表2-1),但又有新的腐蚀受损情况(图2-2);

  (4)标高120~140m范围钢壁腐蚀较轻,腐蚀孔少而分散;

  (5)标高140~190m范围钢壁腐蚀较重,腐蚀孔较多,有数个腐蚀孔集中;

  (6)标高190~200m范围钢壁腐蚀很严重,有数个腐蚀孔集中,腐蚀范围较大;

  (7)120m以上的钢内筒内衬全部铲除,并经表面喷砂后,能检测到实际腐蚀受损:大部分孔洞已用钢材补焊,但仍有少量小孔洞(图2-3、2-4);

  (8)根据资料整理绘制的钢内筒外壁腐蚀孔洞部位示意图见图2-5、图2-6。

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  3. 结构计算分析

  3.1 总体信息、材料选用及荷载取值

  (1)本工程抗震设防烈度为7度,设计地震分组为第一组,设计基本地震加速度为0.10g,场地类别为Ⅳ类,场地特征周期为0.65s。钢内筒内烟气温度通常在50~55℃,极端温度:夏天约120℃,冬天约105℃,钢内筒外壁温度:室温。

  (2)筒身混凝土强度:±0.00~30m:C40;30m以上:C30。钢材采用Q235

  (3)钢平台活载:7kN/m2;基本风压为0.65kN/m2,A类地面粗糙度,日照温差20℃。

  3.2 结构计算工况(模型)、计算程序及方法

  根据7号钢内筒现状按下述二种工况(模型)进行结构计算分析。

  工况一:按原施工图;

  工况二:按标高120m以下已加固修复,120m以上腐蚀受损现状。

  本次结构计算采用ANSYS有限元分析软件和手算,结构验算考虑外筒在承受风荷载、地震作用、日照温差、附加弯矩、烟道水平推力及施工安装和检修荷载对钢内筒的影响。

  3.3.1工况一的计算结果

  烟囱的有限元计算模型示意图见图3-1、图3-2,综合7号钢内筒的手算和软件计算分析结果,现将工况一计算的主要结果简述如下:

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  1、钢筋混凝土外筒

  1)强度验算结果:外筒底部应力值R1=10.88 N/mm2<,满足规范要求。

  2)在正常使用状态下,外筒顶端最大位移值为1058.3mm<[L/100]=2300mm,满足规范要求。

  2、钢内筒:筒壁受热温度T<100℃,故钢材强度及弹性模量折减系数为1.0,。

 

  4. 钢内筒腐蚀的主要原因分析

  1、钢内筒内衬隔热效果差,筒壁内外的温差应力;

  2、原施工不当,内衬之间不密实,烟气和液体可直接与隔热层、钢内筒壁接触;

  3、烟道入口处烟气温度较高,上升过程中温度逐渐降低导致气体冷凝吸附在内衬上,渗入内衬和隔热层腐蚀钢内筒;烟囱顶部出烟口空气流速快,烟气尚未冷凝已被蒸发,所以在烟囱顶部一定范围内钢内筒腐蚀轻微;

  4、钢内筒虽然局部已加固处理,但由于上述原因,已加固修复部分又有新的腐蚀受损情况。

  计算内力时,利用结构分析软件将混凝土外筒的侧移通过等效荷载的方式施加在钢内筒上,计算得到钢内筒应力较大的部位:底部(标高+0.00~40m)、上部止晃点位置(标高200m和226m处)。手算结果见表3-1。

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  5. 结构加固处理方案

  根据现场检测和结构计算分析,结构加固处理方案如下:

  1、标高120m以上范围钢内筒外壁加固处理方法见表5-1(加固方案图略);

  对标高120m以下已加固修复过的腐蚀受损部分的处理:对已采用的加固处理方法不满足本次报告的加固处理方案的,应增强加固处理措施。例如:增厚钢板,钢板厚度大于4mm。

  2、标高120m以上内衬防腐修复

  1)拆除钢内筒受损内衬,对已腐蚀的钢内壁进行除锈,并刷防腐耐热漆;

  2)重新砌筑内衬;

  3)应确保选用优质内衬、防腐材料及其严格的施工质量。

  3、标高120m以下内衬防腐修复

  1)在时间允许的情况下,修复方法同标高120m以上。

  2)如时间不允许,则不铲除重做,而是将原防腐层渗漏缝隙做防渗处理。

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  6. 结论

  1、某电厂烟囱为双钢内筒套筒式烟囱,承重外筒为钢筋混凝土结构,排烟内筒采用自立式钢内筒结构。

  2、现场检测调查结果

  该烟囱建于2008年,2009年7月开始发现钢内筒局部外壁有酸液渗漏,局部钢壁有不同程度的腐蚀受损(部分加劲肋、钢平台及楼梯扶手均有不同程度的腐蚀受损),虽然2011年已局部加固修复过(120m以下),但已加固修复部分又有新的腐蚀受损情况。120m以上钢内筒内、外壁有不同程度的腐蚀受损。

  3、结构验算分析结果

  根据现场检测结果、钢内筒现状(局部已加固处理)、提供的资料(包括钢内筒内、外壁腐蚀受损情况),采用ANSYS有限元分析软件和手算对7号钢内筒进行结构计算分析,各计算工况及其主要计算结果如下:

  1)工况一(按原施工图)

  钢内筒强度、变形均满足规范要求。

  2)工况二(按标高120m以下已加固修复,120m以上腐蚀受损现状)

  钢内筒局部稳定不满足规范要求;钢内筒腐蚀孔周边应力集中,影响结构局部稳定,不满足规范要求。

  4、钢内筒腐蚀受损的主要原因分析详见本报告“4. 钢内筒腐蚀的主要原因分析”。

  5、为确保烟囱的结构安全和正常使用,应对7号钢内筒进行结构加固修复,结构加固处理方案见本报告“5. 结构加固处理方案”。

  6、经上述结构加固处理后,7号钢内筒可安全正常使用。

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