【摘要】某電廠煙囪為雙鋼內筒套筒式煙囪，外筒為變截面鋼筋混凝土結構，筒身底部外徑28m，頂部外徑為18.4m，標高228m。自立式鋼內筒頂部標高240m，內筒直徑7.5m。該煙囪建成于2008年,2009年7月開始發(fā)現(xiàn)鋼內筒有不同程度的腐蝕受損，為此對鋼內筒進行結構安全檢測。本報告對煙囪構造、鋼內筒結構構件尺寸、鋼內筒內外壁的腐蝕受損等情況進行現(xiàn)場調查檢測，根據上述現(xiàn)場檢測調查結果，采用有限元分析軟件和手算方法，對煙囪進行結構驗算,分析了鋼內筒腐蝕受損原因，提出了相應的結構加固處理方案。
一、檢測概述
某電廠煙囪為雙鋼內筒套筒式煙囪，外筒為變截面鋼筋混凝土結構，筒身底部外徑28m，筒頂外徑18.4m，標高228m。自立式鋼內筒頂部標高240m，內筒直徑7.5m。壁厚：底部為16mm，頂部減至12mm。煙囪內部設7個鋼平臺，在鋼平臺上下2m范圍內，鋼內筒壁厚均增加至16mm（部分鋼平臺結構平面布置示意圖見圖1-6、1-7）。防腐內襯材料為FDB-Ⅱ泡沫?；u和配套的FDB-GⅡ專用膠。
該煙囪建成于2008年，2009年7月開始發(fā)現(xiàn)鋼內筒導流板、局部外壁有酸液滲漏，雖然2011年已局部加固修復過（120m以下），但未加固修復的部分腐蝕受損嚴重，已加固修復部分又有新的腐蝕受損，為確保煙囪的結構安全和正常使用，受托對6、7號鋼內筒進行結構鑒定，現(xiàn)將7號鋼內筒的結構檢測結果簡述如下：
根據調查結果，7號鋼內筒現(xiàn)狀（局部已加固處理）、提供的資料（120m以下范圍2011年的腐蝕受損情況及加固處理方案、鋼內筒120m～201m內、外壁的腐蝕受損情況）進行結構計算分析，查找鋼內筒腐蝕受損的原因并提出相應的結構加固處理方案。
二、現(xiàn)場檢測情況
1.煙囪構造措施調查
?。?）鋼內筒（包括煙道入口以下至地面區(qū)域）設置隔熱層；
?。?）鋼內筒與水平煙道口處，內筒設置豎向和環(huán)向加勁肋（圖1-4），環(huán)向加勁肋間距為1.5m；
?。?）鋼內筒在每個鋼平臺處設置制晃裝置（圖1-5），間距為40m；
?。?）制晃裝置處內筒布置加強環(huán)，在止晃點標高處上下2m范圍內，鋼內筒壁厚均增加至16mm。
2.鋼內筒尺寸、各標高處鋼平臺等檢測
7號鋼內筒外部尺寸與原施工圖吻合；部分連接鋼內筒的制晃裝置在酸液的腐蝕下已有不同程度的銹蝕；外滲酸液汽化導致鋼平臺構件及其樓梯扶手的防銹漆脫落。
3.鋼內筒內、外壁腐蝕受損檢測及調查
?。?）標高80m處鋼平臺以上2個、以下1個環(huán)向加勁肋區(qū)間內，腐蝕后的鋼壁表面被一層銹跡覆蓋；
?。?）標高120m處鋼平臺以下4個環(huán)向加勁肋區(qū)間內，鋼壁腐蝕較重，腐蝕孔多而集中，在鋼壁上形成多片腐蝕區(qū)域；
?。?）在2011年已對標高120m以下的腐蝕受損部分加固修復過，但又有新的腐蝕受損情況（圖2-2）；
?。?）標高120～140m范圍鋼壁腐蝕較輕，腐蝕孔少而分散；
（5）標高140～190m范圍鋼壁腐蝕較重，腐蝕孔較多，有數(shù)個腐蝕孔集中；
（6）標高190～200m范圍鋼壁腐蝕很嚴重，有數(shù)個腐蝕孔集中，腐蝕范圍較大；
（7）120m以上的鋼內筒內襯全部鏟除，并經表面噴砂后，能檢測到實際腐蝕受損：大部分孔洞已用鋼材補焊，但仍有少量小孔洞；
?。?）根據資料整理繪制鋼內筒外壁腐蝕孔洞部位示意圖。
三、結構計算分析
?。?）本工程抗震設防烈度為7度，設計地震分組為第1組，設計基本地震加速度為0.10g，場地類別為Ⅳ類，場地特征周期為0.65s。鋼內筒內煙氣溫度通常在50～55℃，極端溫度：夏天約120℃，冬天約105℃，鋼內筒外壁溫度：室溫。
?。?）筒身混凝土強度：±0.00～30m：C40；30m以上：C30。鋼材采用Q235
?。?）鋼平臺活載：7kN/㎡；基本風壓為0.65kN/㎡，A類地面粗糙度，日照溫差20℃。
根據7號鋼內筒現(xiàn)狀按下述二種工況（模型）進行結構計算分析。工況一：按原施工圖；工況二：按標高120m以下已加固修復，120m以上腐蝕受損現(xiàn)狀。
本次結構計算采用ANSYS有限元分析軟件和手算，結構驗算考慮外筒在承受風荷載、地震作用、日照溫差、附加彎矩、煙道水平推力及施工安裝和檢修荷載對鋼內筒的影響。
3.1工況一的計算結果
綜合7號鋼內筒的手算和軟件計算分析結果，現(xiàn)將工況一計算的主要結果簡述如下：
A、鋼筋混凝土外筒
1）強度驗算結果：外筒底部應力值R1=10.88N/m㎡<fc，滿足規(guī)范要求。
2）在正常使用狀態(tài)下，外筒頂端最大位移值為1058.3mm<[L/100]=2300mm，滿足規(guī)范要求。
B、鋼內筒：筒壁受熱溫度T＜100℃，故鋼材強度及彈性模量折減系數(shù)為1.0，
1）強度驗算
計算內力時，利用結構分析軟件將混凝土外筒的側移通過等效荷載的方式施加在鋼內筒上，計算得到鋼內筒應力較大的部位：底部（標高+0.00～40m）、上部止晃點位置（標高200m和226m處）。。
電算結果：利用有限元軟件建立局部模型，分析鋼內筒止晃點（標高226m處）應力值R1=75.6N/m㎡<f，且小于局部穩(wěn)定應力，滿足規(guī)范要求。
2）整體穩(wěn)定驗算結果均滿足式Ni?Mi＜f，鋼內筒整體穩(wěn)定性滿足要求。
3）位移驗算
在正常使用狀態(tài)下，內筒頂端最大位移值為1193mm<[L/100]=2400mm，滿足規(guī)范要求。
3.2工況二的計算結果
A、計算分析鋼內筒腐蝕孔洞處應力集中，見圖3-4。最大應力值R1=273N/m㎡>fyt，不滿足規(guī)范要求；
B、鋼內筒局部穩(wěn)定不滿足規(guī)范要求；
C、除上述外，工況二的部分計算結果同工況一（略）。
四、鋼內筒腐蝕的主要原因分析
1、鋼內筒內襯隔熱效果差，筒壁內外的溫差應力；
2、原施工不當，內襯之間不密實，煙氣和液體可直接與隔熱層、鋼內筒壁接觸；
3、煙道入口處煙氣溫度較高，上升過程中溫度逐漸降低導致氣體冷凝吸附在內襯上，滲入內襯和隔熱層腐蝕鋼內筒；煙囪頂部出煙口空氣流速快，煙氣尚未冷凝已被蒸發(fā)，所以在煙囪頂部一定范圍內鋼內筒腐蝕輕微；
4、鋼內筒雖然局部已加固處理，但由于上述原因，已加固修復部分又有新的腐蝕受損情況。
五、結構加固處理方案
根據現(xiàn)場檢測和結構計算分析，結構加固處理方案如下：
1、標高120m以上范圍鋼內筒外壁加固處理方法見表5-1（加固方案圖略）；對標高120m以下已加固修復過的腐蝕受損部分的處理：對已采用的加固處
理方法不滿足本次報告的加固處理方案的，應增強加固處理措施。例如：增厚鋼板，鋼板厚度大于4mm。
2、標高120m以上內襯防腐修復
1）拆除鋼內筒受損內襯，對已腐蝕的鋼內壁進行除銹，并刷防腐耐熱漆；
2）重新砌筑內襯；
3）應確保選用優(yōu)質內襯、防腐材料及其嚴格的施工質量。
3、標高120m以下內襯防腐修復
1）在時間允許的情況下，修復方法同標高120m以上。
2）如時間不允許，則不鏟除重做，而是將原防腐層滲漏縫隙做防滲處理。
六、本次煙囪檢測鑒定結論
1、某電廠煙囪為雙鋼內筒套筒式煙囪，承重外筒為鋼筋混凝土結構，排煙內筒采用自立式鋼內筒結構。
2、現(xiàn)場檢測調查結果
該煙囪建于2008年，2009年7月開始發(fā)現(xiàn)鋼內筒局部外壁有酸液滲漏，局部鋼壁有不同程度的腐蝕受損（部分加勁肋、鋼平臺及樓梯扶手均有不同程度的腐蝕受損），雖然2011年已局部加固修復過（120m以下），但已加固修復部分又有新的腐蝕受損情況。120m以上鋼內筒內、外壁有不同程度的腐蝕受損。
3、結構驗算分析結果
根據現(xiàn)場檢測結果、鋼內筒現(xiàn)狀（局部已加固處理）、提供的資料（包括鋼內筒內、外壁腐蝕受損情況），采用ANSYS有限元分析軟件和手算對7號鋼內筒進行結構計算分析，各計算工況及其主要計算結果如下：
1）工況一（按原施工圖）
鋼內筒強度、變形均滿足規(guī)范要求。
2）工況二（按標高120m以下已加固修復，120m以上腐蝕受損現(xiàn)狀）
鋼內筒局部穩(wěn)定不滿足規(guī)范要求；鋼內筒腐蝕孔周邊應力集中，影響結構局部穩(wěn)定，不滿足規(guī)范要求。
4、鋼內筒腐蝕受損的主要原因分析詳見本報告“四、鋼內筒腐蝕的主要原因分析”。
5、為確保煙囪的結構安全和正常使用，應對7號鋼內筒進行結構加固修復，結構加固處理方案見本報告“五、結構加固處理方案”。
6、經上述結構加固處理后，7號鋼內筒可安全正常使用。
