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某电厂烟囱7号钢内筒结构鉴定

文章出处:网络????编辑:酋顺房屋鉴定所????时间:2020-01-13 14:33:58????点击:
  【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App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。
 
  一、检测概述
 
  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,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。
 
  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:
 
  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。
 
  二、现场检测情况
 
  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.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。
 
  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,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;
 
  (8)根据资料整理绘制钢内筒外壁腐蚀孔洞部位示意图。
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  三、结构计算分析
 
  (1)本工程抗震设防烈度为7度,设计地震分组为第1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/㎡;基本风压为0.65kN/㎡,A类地面粗糙度,日照温差20℃。
 
  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App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。
 
  3.1工况一的计算结果
 
  综合7号钢内筒的手算和App计算分析结果,现将工况一计算的主要结果简述如下:
 
  A、钢筋混凝土外筒
 
  1)强度验算结果:外筒底部应力值R1=10.88N/m㎡<fc,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。
 
  B、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,
 
  1)强度验算
 
  计算内力时,利用结构分析App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)。。
 
  电算结果:利用有限元App建立局部模型,分析钢内筒止晃点(标高226m处)应力值R1=75.6N/m㎡<f,且小于局部稳定应力,满足规范要求。
 
  2)整体稳定验算结果均满足式Ni?Mi<f,钢内筒整体稳定性满足要求。
 
  3)位移验算
 
  在正常使用状态下,内筒顶端最大位移值为1193mm<[L/100]=2400mm,满足规范要求。
 
  3.2工况二的计算结果
 
  A、计算分析钢内筒腐蚀孔洞处应力集中,见图3-4。最大应力值R1=273N/m㎡>fyt,不满足规范要求;
 
  B、钢内筒局部稳定不满足规范要求;
 
  C、除上述外,工况二的部分计算结果同工况一(略)。
 
  四、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。
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  五、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。
 
  六、本次烟囱检测鉴定结论
 
  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App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“四、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“五、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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