（华润电力（常熟）有限公司江苏常熟215536）
摘要：本文以国内某大型火力发电厂钢内筒烟囱防腐改造为例，对国内火力发电厂类似钢内筒烟囱腐蚀渗漏情况进行介绍，表明了湿法脱硫烟囱防腐改造的必要性，并对所采用的防腐工艺进行研究与分析，以期为今后火力发电厂钢内筒烟囱防腐改造提供参考与借鉴。
关键词：烟囱防腐；钢内筒；钛板
1引言
国内某大型火力发电厂二期2×660MW机组于2009年建成投产。机组脱硫工程采用FGD湿法脱硫，不设烟气旁路，不设GGH。烟囱为套筒烟囱，两台炉共用一座高240/9.2米钢筋混凝土单钢套筒烟囱，内筒为一座内径9.2米的钢质排烟管，出口标高240米。钢内筒内衬采用上海神华生产的SH-PG泡沫玻璃砖，砖规格225×150×50mm，采用SH-TN专用粘贴剂粘贴，钢内筒防腐面积共计7169.9㎡。从2010年起发现烟囱钢内筒防腐泡沫玻璃砖产生腐蚀脱落，直至2015年，钢内筒腐蚀逐步加剧，出现酸液渗漏，腐蚀穿孔现象。该公司通过反复调研与讨论，对国内主流烟囱防腐方案进行对比分析，最终确定采用纯钛板粘贴方案对烟囱进行防腐改造，以彻底解决烟囱钢内筒腐蚀渗漏的问题，提高烟囱运行的可靠性。
2烟囱钢内筒腐蚀情况简介
2010年发现有钢内筒防腐泡沫玻璃砖碎片从烟囱中飘出，2011年该公司召开了专题会，邀请西北电力设计院防腐专家进行研讨，并对烟囱内筒外壁进行了专项检查，未发现腐蚀穿孔现象。2012年至2013年，烟囱防腐泡沫飘落物逐渐增多，钢内筒外壁无明显渗漏情况。
2014年10月对烟囱钢烟筒外壁进行检查，烟囱钢内筒外壁腐蚀严重，酸性液体流出后形成黄色固体物附在外壁。图片如下：
2015年6月，工作人员进入烟囱CEMS取样平台层（高度30米），发现烟囱钢内筒外壁上出现锈蚀孔洞，长度最大的约为7cm。
2015年7月，再次进入烟囱内对钢内筒外壁进行检查，发现原有锈蚀孔洞增大，最大孔洞长度为48cm，两处孔洞均在同一高度处，其他位置暂未发现穿孔现象。
2015年8月，发现烟囱顶部有大量液体滴落，烟囱底部积液较多，经化验，液体PH值为2.0，属于强酸性液体。
综合以上情况分析，原钢内筒内衬的SH-PG泡沫玻璃砖被烟气腐蚀严重引起脱落后，钢内筒本体也被烟气腐蚀严重甚至出现穿孔现象，烟气凝结形成的酸性液体已通过孔洞和钢内筒中、上部某一处拼接的焊缝处流出，流出的液体形成黄色酸性固体物附着在外壁。烟囱若长期处于此状态下，钢内筒必然会加速腐蚀，存在极大的安全隐患。
3烟囱钢内筒腐蚀原因分析
3.1湿烟气腐蚀性较强
由于该火力发电厂二期2×660MW机组脱硫工程采用FGD湿法脱硫，不设烟气旁路，不设GGH，因此产生的烟气为湿烟气，烟囱入口烟气温度约50℃。机组运行时烟气中的二氧化硫、三氧化硫、氯化氢、氟化氢等强酸性腐蚀性气体易凝结成酸液，沿钢内筒防腐内衬流下。据统计，一台600MW机组，每小时冷凝液量高达8—10吨，烟气凝结的酸液主要分布在水平烟道和烟囱内衬区域，防腐的泡沫玻璃砖不断受到酸液的腐蚀。
3.2气流冲刷腐蚀
由于机组设计时加大了烟气的排放速度，使得气流和含尘酸滴的排放量较大，造成了大量的冲刷磨损。根据观察，由于构件角度和气流速度等原因烟气从水平烟道进入烟囱后，极易造成气流和含尘酸滴对烟囱内衬的强烈冲刷磨损。烟气从水平烟道进入垂直钢内筒后，气流速度急剧升高，由于湍流现象，对泡沫玻璃砖造成快速磨损，使泡沫玻璃砖减薄、剥落，直至腐蚀穿透钢内筒。
3.3泡沫玻璃砖自身性能
目前国产泡沫玻璃砖没有统一的制作标准，不同厂家玻璃砖的重量、强度、吸水率等性能差异较大，而且不同厂家的胶黏剂性能也不相同，玻璃砖和胶黏剂的不配套使得泡沫玻璃砖难以形成一个有效的防腐体系。玻璃砖或胶黏剂的质量缺陷会严重影响玻璃砖的防腐效果。大多数使用泡沫玻璃砖防腐的烟囱，均出现防腐砖脱落，酸液腐蚀至钢板的情况。
4烟囱防腐工艺选择
该公司在进行烟囱防腐改造可研编制过程中，进行了大量的调研，对目前国内烟囱防腐几种常见技术方案进行了对比分析，得出结论如下：
1）钛钢复合板方案：该方案是将钢内筒全部拆除，重建钛钢复合板内筒。钛钢复合板现场安装一般采用挂贴与爆炸复合。钛板先在制造厂与碳钢完成爆炸复合，再到现场进行复合板的焊接安装。此方案可以保证内筒防腐的完整性，气密性、耐久性、可靠性好，使用寿命长，且后期维护工作量小，但是拆钢内筒建钛钢复合板内筒施工工期较长，且投资相对较高。
2）纯钛板方案：纯钛板方案是根据钛钢复合板方案转化出的一种新工艺，就是不拆除原有钢内筒，在原有钢内筒的内壁设置钛钢复合板龙骨，在钢内筒上按照钢对钢、钛对钛的原则，沿圆周方向焊接整圈龙骨，在龙骨间喷涂高温耐酸泡沫，填充龙骨空隙，在龙骨的钛材表面焊接1.6mm钛板防腐层，形成一个无缝的整体内衬。此方案相对与钛钢复合板方案具有施工工期短，性价比高，防腐层厚度均匀的突出特点，完全适合该公司烟囱改造现有条件的需求。
3）杂化结构层方案：杂化结构层由封闭底层、中间结构层和耐磨面层组成。该方案整体一次成型，形成可靠的防腐整体，工期短，造价适中。但施工过程中人为因素所占比例较大，喷涂时间、喷涂距离等参数受人工操作影响，易出现波动，可能会导致隐藏缺陷出现。
4）宾高德防腐系统方案：宾高德系统由宾高德底漆、宾高德胶黏剂和宾高德砖组成。进口宾高德材料质量可靠有保证，底漆、胶黏剂和宾高德砖是一个整体，形成一套有效的防腐系统，对烟囱进行保护。宾高德防腐系统隔热性能好、工期较短，从目前国内已实施的烟囱脱硫改造后运行的情况看，使用该方案难以做到从根本上解决问题，且该方案为砖胶类防腐方案，施工控制比较难，性价比不高。
5）玻璃钢防腐方案：本工程已存在钢内筒，如果将钢内筒全部拆除，改建玻璃钢内筒，成本高，且施工工期长。玻璃钢内筒通常为悬吊结构，内筒的重力和水平力通过连接传递给钢筋混凝土外筒，而本工程钢内筒为自立式结构，钢筋混凝土外筒设计中并未考虑内筒荷载。玻璃钢内筒施工时需要从烟囱底部的洞口将内筒分段推入烟囱内进行吊装，目前电厂烟囱外筒底部不具备能够施工的洞口。
在充分考虑了各种因素和以往调研基础上，对目前国内使用业绩比较好的防腐材料、方案做了认真的分析研究。依据该公司烟囱运行现状及运行工况、烟囱腐蚀环境分析、国内烟囱防腐改造技术总结、国内烟囱防腐的现状分析，本着方案成熟、安全可靠、性能良好、使用寿命长的原则，最终确定采用纯钛板防腐方案对烟囱进行防腐改造。
5纯钛板施工工艺分析
5.1纯钛板工艺简介
在烟囱钢内筒表面，沿轴向进行防腐，用1.2/8.0钛复合板(复材为厚度1.2mmTA2，基材为厚度8mmQ235B)制作成50mm宽、2000mm长的龙骨，按照钢对钢、钛对钛的原则，在钢内筒上，沿圆周方向（水平方向）焊接整圈龙骨，两圈龙骨间均匀设置5条竖向龙骨，横向每圈龙骨中心线间距为1180mm；在龙骨间填充酚醛耐酸泡沫板材，泡沫厚度为8mm；在龙骨的钛材面采用搭接形式用氩弧焊整体焊接厚度为1.6mm的纯钛板（TA2）防腐层。相邻钛板间采用手工钨极氩弧焊搭接焊接，板在订货时按照周长尺寸要求每圈等分5张供货，用吸手辅助将钛板铺设在龙骨上，钛板长边在钢内筒圆周龙骨上定位，宽边在竖向50mm宽龙骨上定位，定位焊按照间距40～50mm手工钨极氩弧焊点焊定位。板与周向龙骨间、钛板与50mm竖向龙骨间、钛板与钛板间焊缝采用搭接接头焊接，最终形成一个无缝的整体钛板防腐内衬。工艺图示如下：
5.2纯钛板施工工艺流程
施工准备→架设大梁→安装操作平台→钢内筒原防腐层泡沫玻璃砖的拆除、垃圾清运→钢筒内壁打磨除锈→钢筒内壁焊接钛钢复合板龙骨→龙骨间粘贴酚醛泡沫板→纯钛板挂板定位、焊接→相邻两块钛板间搭接焊接→钢内筒纯钛板制作的膨胀节更换防腐→钛板焊接部位着色检测→积灰平台、导流板钛钢复合板防腐→烟道与烟囱接口连接部分修复处理和防腐→钢内筒外部筒壁以及平台楼梯的除锈、油漆防腐→钢内筒外筒保温施工→酸液排水装置→地脚螺栓的防腐处理→施工结束工程验收→设备拆除。
5.3钛板焊接过程质量控制
纯钛板防腐施工工艺质量控制中，最重要的就是钛板的焊接过程。施工过程中需处理好钛钢复合板龙骨与钢内筒之间的焊接问题以及纯钛板与钛钢复合板龙骨之间的焊接问题，要严格把控焊接质量，做到100%着色检验，防止焊缝出现问题导致的钢内筒腐蚀渗漏。主要质量控制措施如下：
1）焊接设备
施焊现场应配备钛材施焊专用的工装、工具及设备，并且保证其洁净。正确合理选择焊机的型式，选用脉冲氩弧焊机可以获得较小热输入，改善焊接接头力学性能，减小焊接应力。
2）焊前准备
坡口加工应优先采用机械方法，当采用气割、等离子弧切割等火焰加工方法时，应将整个已氧化变色的部位全部去除掉，直至坡口表面呈现银白色金属光泽。必须对焊丝和坡口表面进行仔细清理，彻底清除其表面存在的油污、氧化膜等污染物。焊丝、母材可采用洁净白布蘸无水乙醇或丙酮擦洗。焊件清理后要尽快施焊。如清洗后4h未焊，焊前应重新进行清洗。
3）施焊过程
将钛板在龙骨刚性固定（点焊），焊接采用分段对称焊，以减小焊接变形量焊缝接头焊接时，应重叠10-20mm，弧坑应填满，接弧处应熔合良好。焊接过程中若钨极碰到焊缝金属，应立即停焊，去除污染层，修磨钨极尖端后再焊。
4）焊后质量检验
所有焊缝均应由具有检验资格的检验员进行100%外观检验。焊缝外观质量符合GB/T13149的要求,角焊缝焊脚尺寸应不小于设计要求。焊缝表面质量检测选用100%PT。PT执行JB/T4730.5《承压设备无损检测第5部分渗透检测》，不允许存在线状缺陷和圆形缺陷。
6结语
该火力发电厂2×660MW机组烟囱钢内筒防腐改造工程于2017年7月开始实施，2017年11月顺利完工，历时四个月。工程整个过程开展顺利，安全、质量、工期均得到有效控制，施工工艺达到优良水平，取得良好的防腐效果。该工程被评为2017年大唐河南发电有限公司火电机组等级检修、技改“精品工程”。
我国在大型火电机组要求实施脱硫改造以来，对于钢烟囱的腐蚀问题已经多次提出。如何让烟囱防腐效果良好耐久已成为各大电厂烟囱防腐改造的重点。在众多防腐方案中，纯钛板粘贴防腐方案以其较强的耐腐蚀性能，良好的可预见性，优越性突出，在火力发电厂钢内筒烟囱防腐改造中受到越来越多的应用。本文对国内某火力发电厂烟囱防腐改造的整个过程进行介绍及分析，为当前大型火力发电厂机组的烟囱防腐提供借鉴和参考。
参考文献
[1]杨玉超，高建明等.钛焊接质量控制中的一些重要措施[J].《焊接技术》，2012，(12):58-60.
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