岳陽市煙囪安全檢測鑒定報告辦理流程

時間：2020-03-24作者：深圳市住建工程檢測有限公司瀏覽：69

一、問題提出
某鋼鐵廠2 號加熱爐鋼煙囪建造于1995 年,1997 年投產(chǎn)使用,并在2017 年將鋼煙囪從原35m 增高至40m(鋼煙囪立面圖見圖1) ,鋼煙囪從建成投入使用至今已有17 年之久?，F(xiàn)該煙囪與鄰近鋼煙囪相比,晃動搖擺明顯,委托方?jīng)Q定對該鋼煙囪進行檢測鑒定并提出整改措施,以確保該構(gòu)筑物的安全使用和防止意外事故的發(fā)生。
二、基本情況
鋼煙囪全高為40m ,其底部4. 05m 為鋼砼底座(基礎(chǔ)) 。底座上部鋼煙囪的筒體分為5 節(jié),下4 節(jié)筒體為變截面,上部一節(jié)筒體高約27. 77m。5 節(jié)鋼煙囪的節(jié)間由法蘭板連接或加筋板加強,筒體鋼板設(shè)計厚度為10mm。鋼砼底座設(shè)有內(nèi)襯,鋼煙囪無內(nèi)襯。
三、檢查情況
1、基礎(chǔ)　因現(xiàn)場檢測未開挖地下基礎(chǔ)且又無原始圖紙查找,無法對地下基礎(chǔ)進行深入了解。
4. 05m 高的鋼煙囪鋼砼底座(基礎(chǔ)) ,其表面未見有明顯缺損現(xiàn)象,只發(fā)現(xiàn)表面有一處開裂裂縫,該裂縫沒有明顯進一步擴展傾向。
2、 筒身　煙囪筒身經(jīng)外觀檢查,發(fā)現(xiàn)原來涂刷的油漆漆膜大部分剝落、鋼板銹蝕,且其表面顯現(xiàn)一種受熱過渡的銹黃顏色。在煙囪的鋼砼底座上部發(fā)現(xiàn)有環(huán)向裂縫,裂縫寬度大多在014～115mm 之間,過煙囪設(shè)計規(guī)范[1]013mm 的規(guī)定,裂縫長度一般在1～2m,裂縫深度多在013～014mm。

3、 內(nèi)襯　鋼煙囪無內(nèi)襯,僅下部底座及煙道設(shè)置內(nèi)襯,進入內(nèi)部觀察其情況,發(fā)現(xiàn)內(nèi)襯已老化,損失了隔熱保護作用。
4、 囪帽　囪帽同樣漆膜大部分剝落,但銹蝕為嚴(yán)重。
5、 焊縫、螺栓　對鋼煙囪的連接焊縫進行檢查,未見有焊縫開裂,但同樣存在銹蝕嚴(yán)重狀況。法蘭螺栓多處斷裂破壞,且部分螺栓明顯松動。
6、 附屬設(shè)施　此鋼煙囪設(shè)2 道支撐,1 道支撐設(shè)在標(biāo)高為+ 14. 640 處,即其旁廠房柱頭部,撐桿為2 根,其斷面尺寸均為L200 ×14。2道支撐在屋架天溝處即鋼屋架上弦,撐桿的斷面尺寸為:西側(cè)是2 根16 # 槽鋼拼接而成,東側(cè)為H型鋼,寬為160mm。2 道撐桿是在鋼煙囪增高5m時設(shè)置的, 上、下2 道撐桿之間的間距為118m。
四、測量情況
1、 鋼煙囪垂直度測量
因鋼煙囪外邊的直線顯折線狀,故在不同點位其垂直度不同,本次測得鋼煙囪垂直度為:東傾240～300mm ,南傾
250～340mm。根據(jù)地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范表4. 3. 6 中規(guī)定,高聳構(gòu)筑物其高度在20m < Hg ≤100m 之間時,其
允許傾斜值為0. 006～0. 005 ,則40m 鋼煙囪傾斜范圍為240/ 40000 = 0. 006 ,340/ 40000 = 0. 0085 ,即
0. 0085～0. 006 > 0. 006～0. 005 ,不符合規(guī)范要求 。
2、 筒身鋼板厚度測量
煙囪鋼板原厚度為10mm ,現(xiàn)經(jīng)聲波測厚儀測得其厚度為8. 0 ～ 8. 9mm , 腐蝕率為11 %～20 % ,根據(jù)《煙囪設(shè)計規(guī)范》( GB5005122002) 中規(guī)定,自立式無隔熱層鋼煙囪(h > 20m) 筒壁小厚度應(yīng)不小于9mm ,可見其腐蝕后筒壁厚度已不符合規(guī)范要求。
3、 筒體溫度測量
用聲波測溫儀測得其煙囪鋼板溫度為270 ℃～300 ℃,已過鋼煙囪筒壁所規(guī)定的高受熱溫度(煙囪設(shè)計規(guī)范中規(guī)定碳素結(jié)構(gòu)鋼< 用于沸騰鋼> 其高受熱溫度為250 ℃) 。
4、 頻率測試
用渦街流量計檢測煙囪旋渦的頻率,并與煙囪自振頻率進行比較,發(fā)現(xiàn)兩者頻率接近,從而產(chǎn)生共振現(xiàn)象。
五、鋼筒強度計算
彎矩軸力作用下,鋼煙囪強度按下式進行計算:
NiAni±MiWni≤f t 及σcrt (1)
式中:Mi 為鋼煙囪水平計算截面i 的大彎矩設(shè)計值(包括風(fēng)彎矩和水平地震作用彎矩) (N. mm) ;Ni 為與Mi 相應(yīng)軸向壓力或軸向拉力設(shè)計值(包括結(jié)構(gòu)自重和豎向地震作用) (N) ; Ani為計算截面處的凈截面面積(mm2) ; Wni為計算截面處的凈截面抵抗矩(mm3) ; f t 為溫度作用下鋼材抗拉、抗壓和拉彎強度設(shè)計值(N/ mm2) 。筒局部穩(wěn)定的臨界應(yīng)力值為:
σcrt = 0. 4 Etktdi(2)
式中: Et 為溫度作用下鋼材的彈性模量(N/mm2) ;σcrt為筒局部穩(wěn)定的臨界應(yīng)力值(N/ mm2) ;K 為局部抗壓強度調(diào)整系數(shù),對應(yīng)于風(fēng)荷載, K =1. 50 ,對應(yīng)于地震作用K = 1. 20 ; t 為鋼筒壁厚(mm) ; di 為鋼筒外直徑(m) ;經(jīng)鋼筒強度驗算,該鋼煙囪符合強度要求。

六、檢測鑒定評級
根據(jù)有關(guān)性鑒定規(guī)程 ,對該煙囪的地基基礎(chǔ)、筒身、內(nèi)襯、煙道按檢查情況進行評定,并從煙囪筒身的承載能力、裂縫、傾斜三個子項進行分析,認(rèn)為該煙囪的鑒定評級為偏四級,需立即采取加固維修措施。
七、煙囪晃動原因分析、探討
1、該2 號鋼煙囪雖增高5m ,但其長一節(jié)懸空高度(從煙囪到屋架天溝撐桿處的懸空長度約為23. 56m) 與靠近東面38m 高的新爐子鋼煙囪的長一節(jié)懸空高度(懸空長度約23. 36m) 相近,且兩者壁厚、內(nèi)徑均相等。38m 鋼煙囪現(xiàn)使用情況良好,說明2 號鋼煙囪增高5m 的設(shè)計是有一定可比依據(jù)。
2、從鋼煙囪垂直度測量情況分析,其傾斜值出規(guī)定范圍,且鋼煙囪因長期處于高溫使用狀態(tài),加之鋼煙囪無內(nèi)襯,使鋼板受熱變形(煙囪外邊不成一直線,顯曲線狀) 、腐蝕變薄,故鋼煙囪垂直線不在同一個圓心中,偏離,使其左右搖擺不均勻。
3、當(dāng)風(fēng)以一定的速度繞流圓筒形的鋼煙囪時,將使煙囪在兩個方向上產(chǎn)生振動。一種是順風(fēng)向的振動,振動的風(fēng)向與風(fēng)的流向一致;另一種是橫風(fēng)的振動,振動的方向與風(fēng)的方向垂直,也稱風(fēng)的誘發(fā)振動。在一定速度范圍內(nèi),風(fēng)在圓筒形的鋼煙囪背后的兩側(cè)周期性交替地形成旋渦并以相當(dāng)確定的頻率從筒體表面上脫落,在尾流中有規(guī)律地交錯排列成兩行,這就是世界著名空氣動力學(xué)馮·卡門(Theodore Von Karman) 所提出的“卡門旋渦”理論。
當(dāng)旋渦的頻率等于或接近鋼煙囪固有頻率時,便會產(chǎn)生共振,這便是風(fēng)力誘發(fā)的振動。本次對橫風(fēng)向的共振測試,可見該鋼煙囪的固有頻率與平時有風(fēng)力情況下的卡門旋渦頻率接近或相一致,從而使其搖晃擺動被加大。
八、措施及建議
1、 根據(jù)以上的檢測情況及分析,建議甲方修補鋼筋砼底座表面的混凝土開裂裂縫。對筒身裂縫進行焊補,并對所有金屬件進行除銹、防銹處理,如條件許可,對鋼煙囪內(nèi)壁涂刷FVC 耐高溫防腐涂料(可耐溫200 ℃和400 ℃等系列) ,這可有效延長鋼煙囪的使用壽命。
2、 在煙囪上部的適當(dāng)位置處設(shè)置浪風(fēng)繩加固,以控制煙囪因偏離所產(chǎn)生的筒身搖晃狀況。
3、 在煙囪部1/ 3H(高度) 范圍內(nèi)的煙囪外壁焊接螺旋翅片,以增加煙囪的阻尼,從而破壞卡門旋渦或者改變煙囪的固有頻率,大限度避免共振現(xiàn)象,從面有效地防止對煙囪的破壞,這將有助于避免嚴(yán)重事故的發(fā)生。

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