火电厂钢内筒烟囱结构的检测探讨

1、工程概况
某热电有限公司2×300MW 燃煤发电机组共用一座210/7.5m 钢套筒烟囱，由钢筋混凝土外筒、钢平台、自立式钢内筒组成。该烟囱于2010 年建成，脱硫系统为石灰石-石膏湿法脱硫工艺，未设GGH 系统。烟囱钢筋混凝土承重外筒底部外直径21.20m，壁厚0.60m；顶部外直径11.00m，壁厚.25m；外筒总高度204.50米。排烟内筒采用自承重式钢内筒，内筒内直径7.60 米，钢内筒内表面贴泡沫玻璃砖；钢内筒总高度209.50 米。烟囱在标高8.600m、24.500m、69.500m、114.500m、159.500m、201.350m 位置共设有6 个由钢梁组成的止晃平台。
2、现场检测结果
2.1 图纸资料、使用情况等相关技术资料调查
该烟囱为2 台300MW 燃煤发电机组共用的一座210/7.5m 钢套筒烟囱，由钢筋混凝土外筒、钢平台、自立式钢内筒组成。该烟囱于2008 年11 月开始基础施工，2009 年7 月~2010 年7 月进行混凝土外筒施工，2010 年11 月钢内筒顶升完成。脱硫系统为石灰石-石膏湿法脱硫工艺，未设GGH 系统。
烟囱钢筋混凝土承重外筒底部外直径21.20m，内直径20.00m，壁厚0.60m；顶部外直径11.00m，内直径10.50m，壁厚0.25m；外筒总高度204.50 米。外筒标高0.00m~24.50m 筒壁采用C40 混凝土，标高24.50m~204.50m 筒壁采用C30 混凝土。
烟囱排烟内筒采用自立式钢内筒，内筒内直径7.60 米，总高度209.50 米。筒身主要使用Q-235B 钢材制作，防腐采用泡沫玻璃砖防腐隔热内衬，厚度50mm，用泡沫玻璃砖粘胶膜粘在钢筒内侧。烟囱在标高8.600m、24.500m、69.500m、114.500m、159.500m、201.350m 位置设有共6 个由钢梁组成的止晃平台。止晃钢平台钢材采用Q235-B 钢材，焊条采用E43XX 型。
烟囱与2010 年底正式投产使用，在投产使用几年后，烟囱钢内筒开始出现渗漏现象，渗漏的区段、范围逐渐扩大。钢内筒渗漏形式主要分为焊缝渗漏、钢板渗漏两种：钢板渗漏主要为点状锈蚀，在渗漏点钢板锈穿；焊缝渗漏主要为水平焊缝的点状、线状渗漏,渗漏点沿钢内筒的水平焊缝连续或不连续分布。在钢内筒渗漏现象出现后，厂方即开始在钢内筒外表面采取修复、堵漏措施，但目前钢内筒仍有普遍且较严重的渗漏现象。钢内筒渗漏出的酸性溶液、酸性结晶物已经开始对夹层钢平台钢梁的正常工作产生影响。
该烟囱在目前的石灰石-石膏湿法脱硫工艺下，烟囱烟道入口的烟气温度一般低于60℃，呈低温高湿状态，具有极强的酸腐蚀性，且极易在钢内筒内部结露形成腐蚀性更强的酸性溶液。目前烟囱钢内筒的渗漏现象严重，已说明钢内筒内部泡沫玻璃砖防腐隔热内衬的局部区域已经失效，钢内筒筒壁受酸性烟气、酸性结露的腐蚀较为严重。酸性溶液渗漏后沿内筒壁外表面滴落，进而可能影响钢平台、混凝土外筒的承载安全。
2.2 夹层钢平台检测
2.2.1 钢平台外观损伤检测
烟囱在标高8.600m、24.500m、69.500m、114.500m、159.500m、201.350m 位置设有共6 个由钢梁组成的止晃平台，其中8.600m 钢平台兼做水平烟道进入钢内筒时的支撑平台。现场对各标高位置的钢平台的外观损伤进行检测。检测结果显示：
（1）各标高位置钢结构平台钢梁工作状态良好，未出现影响结构安全的变形、移位、脱焊等异常现象。但标高159.500m 钢平台中心点与钢内筒中心点有较大偏差，向东北侧偏移约200mm（即东北侧钢梁与钢内筒的距离比西南侧钢梁与钢内筒的距离大约400mm）。（2）受钢内筒渗漏的影响，标高8.600m、24.500m、69.500m、114.500m、159.500m 位置钢平台跨中区域（靠近钢内筒区域）钢梁上翼缘、下翼缘均附着有大量酸性溶液、酸性溶出物结晶，局部位置钢梁防腐涂层已经出现剥落、脱皮、鼓泡等现象。其中标高8.600m 钢平台钢梁跨中区域受渗漏的酸性溶液侵蚀时间较长、酸性结晶物质积存较多，钢梁上翼缘、下翼缘钢板发生较严重的锈蚀损伤，钢板厚度有较大程度的损失。标高114.500m 钢平台钢梁堆积有大量酸性溶出物结晶，防腐涂层受到严重侵蚀。
（3）各标高位置钢平台钢梁端部区域受内筒渗漏的影响较小，上翼缘、下翼缘、腹板防腐涂层基本完好，钢板锈蚀现象较轻微，支撑点工作正常。
（4）各标高位置钢平台钢梁的焊缝及节点板基本无有变形、松动、松脱及开裂等异常现象。但各处焊缝及节点板防腐处理较粗糙，表面有较明显的浮锈。
2.2.2 钢平台钢板锈蚀检测
现场采用超声钢板测厚仪对烟囱标高8.600m、24.500m、69.500m、114.500m、159.500m、201.350m 的6 个钢平台主要承重钢构件的各部位进行钢板厚度测量，检测钢板锈蚀程度。钢板锈蚀损失厚度检测结果包含测量误差、H 型钢出厂时的厚度偏差。钢板厚度检测结果显示：（1）烟囱各标高的钢平台主要承重钢梁均有不同程度的钢板防腐涂层剥落、钢材锈蚀现象。钢梁钢板锈蚀部位主要集中在钢梁跨中区域（即靠近钢内筒区域此处受钢内筒渗漏出的酸性溶液、酸性结晶溶出物侵蚀较严重）。钢梁端部区域防腐涂层较为完好，受酸性溶液腐蚀影响较小，钢板锈蚀不明显或较轻微。
（2）平台钢梁翼缘钢板由于水平放置，表面容易附着酸性溶液、酸性结晶物质，钢板锈蚀状况明显较竖向放置的腹板的钢板严重。
（3）平台钢梁钢板锈蚀损失厚度整体由高标高到低标高逐渐严重。其中标高8.600m 平台受酸性溶液侵蚀影响较大，钢梁锈蚀较为严重，钢梁翼缘钢板厚度锈蚀损失最大约为8.4mm，腹板钢板厚度锈蚀损失最大约为3.1mm，已经严重削弱平台的承载能力。标高24.500m~标高201.350m 平台钢梁锈蚀状况较轻微，平台钢梁翼缘、腹板钢板厚度锈蚀损失最大值均小于2.0mm。
2.3 烟囱附属构件缺陷检测
现场对烟囱附属设施构件损伤情况进行普查，现场检测结果显示：
（1）烟囱夹层钢爬梯、钢平台格栅有轻微的积灰现象，钢爬梯防腐涂层基本完好。各层钢爬梯与外筒壁的焊接锚固点工作基本正常。各层钢平台靠近钢内筒处的钢格栅，受渗漏的酸性溶液、酸性结晶析出物影响，有较明显的锈蚀现象。个别钢格栅受上部冬季坠冰的撞击，有较明显的变形。
（2）烟囱各层航空警示灯基本完好，但烟囱内部原检修电路、航标灯线路损坏，目前采用的是临时搭接的线路。烟囱航空色标较为清晰、完整。
（3）烟囱顶部排烟出口处平台有轻微积灰现象，避雷针表面有大量灰尘附着，其中1 根避雷针损坏坠落在顶部平台。
（4）烟囱门窗洞口较完好，无窗框、玻璃损坏现象。烟囱外壁中部、顶部信号平台有明显的钢构件锈蚀现象，部分位置焊接点脱开。
总之，为明确烟囱结构的安全使用状况，应依据原设计图纸资料、相关现行的国家规范、现场检测结果数据，运用专业计算分析软件，建立钢内筒整体模型，对钢内筒最不利荷载工况下的应力、位移等进行分析，明确结构危险点，确认钢内筒结构是否满足安全承载要求。