JNS耐酸耐硫酸露点腐蚀钢在邹县电厂2×1000MW机组

一、邹县发电厂简介
华电国际邹县发电厂位于山东省邹城市西南10公里的唐村镇，是山东电力网的主力电厂，也是一座大型坑口电厂。电厂一期、二期工程共装有四台30万千瓦机组，分别于1985~1989年建成投产。四台30万千瓦机组经改造目前各机组实际出力均为335MW。三期工程扩建了两台60万千瓦发电机组，分别于1997年1月和11月建成投产。邹县发电厂目前实际发电规模为254万千瓦。
邹县发电厂四期工程再扩建2×1000MW超超临界发电机组由西北电力设计院设计，第一台百万千瓦机组土建安装施工由山东电力建设第一工程公司负责完成。
二、240/2Φ8.0双管钢内筒烟囱设计方案（设烟气加热系统GGH）
按照国家标准《烟囱设计规范》GB50051-2002和电力行业标准《火力发电厂土建结构设计技术规定》DL5022-93的有关要求，结合邹县电厂四期工程岩土地质条件偏弱、地基变形较难满足要求的条件及本工程2×1000MW机组的排烟需求，烟囱结构方案需配置一座240米高、单根排烟筒顶部出口内直径8.0米的双管烟囱，各排烟筒均采用等直径圆柱体形式；燃煤发电机组均考虑烟气湿法脱硫处理。
综合经济技术指标比较，从钛合金复合钢板、耐酸胶泥砌筑耐酸砖、JNS耐硫酸露点钢板+50毫米厚内配钢丝网钾水玻璃耐酸砂浆保护层多个方案中选择用JNS耐酸钢板钢烟囱。

JNS耐酸钢的化学成分（%）
JNS    C≤    Si≤    Mn≤    P≤    S≤    Cr≤    Cu≤    Ti≤    Sb≤
JGX339-2004    0.15    0.55    0.90    0.035    0.035    1.20    0.50    0.15    0.15

JNS耐酸钢的力学性能
JNS    σs(MPa)    σb(MPa)    δ5%    冷弯
JGX339-2004    ≥315    ≥440    ≥22%    d=3a
JNS耐硫酸露点用钢是一种既耐硫酸露点腐蚀又耐大气腐蚀钢种。钢中主要含Mn、Cu、Cr、Sb等抗硫酸露点腐蚀的合金元素，而Cu、Cr又是两个最主要的抗大气腐蚀元素。Cu在钢的大气腐蚀过程中起着活性阴极的作用，在一定的条件下，可以促进钢产生阳极钝化，从而降低钢的腐蚀速度。同时Cu在锈层中的富集能够改善锈的保护性能。Cr元素和钢中的Cu、Si等元素匹配，能显著提高钢的耐大气腐蚀性能。
•地基及基础
根据邹县电厂四期工程勘探地质资料，主厂房区、烟囱、水塔地基均采用碎石回填碾压垫层地基处理。烟囱的地基处理按3米厚碎石换填考虑，烟囱基础埋置深度7米，结构形式为环型板式基础底板、环壁和钢内筒支墩，其中底板外直径37.4m，园板厚度3.0m；环壁、钢内筒支墩高度均为4.0m。烟囱基础与基底混凝土垫层之间均涂沥青防腐层一道。
•钢筋混凝土外筒壁
烟囱钢筋混凝土外筒壁全高233m，钢内筒全高240m。混凝土筒身根部外半径13.05m，筒首出口最小内半径9.7m。烟囱筒壁设计为变坡园台体，0m~60m坡度为4%；60m~100m坡度为1.5%；100m~233m坡度为0。筒壁厚度从650mm~350mm分层递减变化。筒壁混凝土标号为C40(标高30m以下)，C35(标高30~120m)，C30(标高120m以上)；外筒壁顶部平台以上内外表面及顶面均涂刷“OM”耐酸防腐涂料2mm厚；烟囱设置三层信号平台，标高分别为140m、180m和232m；航空标志涂料从135m~233m红白相间均匀涂刷5节，每节段21m高。
外筒壁设计与一般烟囱无大的区别，但强调：
A：由于钢内筒双管式烟囱内设有5层钢结构检修平台，一层吊装平台和一层顶层平台，且这些平台都是以混凝土外筒壁作为支承点，故要求外筒壁的施工必须达到一定的施工精度：
任意水平截面的中心点飘移               ≤25毫米
任意水平截面的内直径误差               ≤25毫米
任意高度处外筒壁厚度误差               ≤+10毫米且≤-10毫米
B：225.0米平台为吊装平台，用以承受钢内筒安装或检修时的全部吊装荷重（包括动力荷重），支承平台大梁在支承点处的外筒壁厚仅350毫米，所以设计时尽可能减少受力偏心距，并注意局部应力对筒壁的影响。

•钢内筒设计和连接烟道设计
钢内筒由厚度为12~18毫米的JNS耐硫酸露点腐蚀钢板卷成了弧形后焊接而成。钢内筒外侧沿高度每5米间隔设置一个钢性环。在100.0、180.0和225.0米检修平台和吊装平台标高处设有钢内筒横向支承稳定装置（在平台标高上方2.1米处），此处钢内筒外表面，另设由两根工字型梁组成的钢性环，通过该钢性环和横向连系杆与钢筋混凝土外筒壁连接，以保证钢内筒的横向整体稳定。
钢内筒伸出顶层平台部分，采用不锈钢板制作，其余则采用耐硫酸露点腐蚀钢板。在钢内筒结构设计计算时，预留2毫米厚度的腐蚀富裕度。
考虑脱硫腐蚀状况，钢内筒表面设计均筑一层厚度为50毫米厚的钾水玻璃耐酸砂浆防护层。在实际施工过程中，施工单位充分与业主、监理和西北电力设计院等单位共同讨论协商，最后改为在钢内筒内侧面涂刷乙烯基VEGF特种防腐耐热涂料，该材料耐腐蚀性能好、渗透率低，具有较强的粘结强度，耐温差（热冲击）性能好且有韧性，工艺性较好、施工方便、价格适中。
钢内筒外表面设置保温层，支承设计采用传统的自承重支承方式。
连接烟道采用架空烟道与非直筒的斜筒连接，孔底设烟气导流板。
•各层检修、吊装及顶层平台
各层平台共设置七层，标高分别为25m、60m、100m、140m、180m、225m和232.0m。其中225.0m平台为吊装平台，232.0m平台为顶层平台。
225.0m吊装平台，用以承受钢内筒检修维护时的部分吊装荷重。平台采用焊接H型钢梁——现浇300mm厚钢筋混凝土板组合结构（压型钢板做底模），局部留设吊装孔和通风孔（铺设镀锌钢格栅板）。
232.0m标高平台为烟囱顶部平台，采用焊接H型钢梁——现浇300mm厚钢筋混凝土板组合结构（压型钢板做底模），板面设刚性防水层。
除顶部平台和吊装平台外，所有检修平台的钢梁端部与外筒壁混凝土均呈铰接（外壳上预留埋件、做钢牛腿）连接，平台钢梁间均采用高强螺栓或连接板连接。
顶部平台和吊装平台的混凝土平台面和钢梁间用剪力钉连成整体。各层平台上均设吊物孔。
三、240/2Φ8.0米双管钢内筒烟囱施工
•钢筋混凝土外筒施工
烟囱筒座至烟道口筒壁以上第二节（模板每节1.5米）施工采用常规的翻模法。从第三节开始采用无井架液压提模装置施工。本工程采用YT-20型液压提模装置是山东电建一公司新型改进产品。液压提模荷载由分布在筒体外的承重模板直接传递到已有一定强度的混凝土筒壁上，提升机构通过固定在提升架上的油缸动作，依靠提升架，操作架沿轨道模板交替上升完成提升动作。
无井架液压提模装置是目前国内先进的一种施工工艺，整套装置利用电子系统操作，电脑控制、液压提升无晃动，施工质量控制好，筒壁曲线流畅、表面光滑、操作简单、系统安全可靠。
•钢内筒制作与安装
钢内筒烟囱主要钢板材质为JNS，厚度分别为12、14、16、18mm。钢板采用双定尺寸，钢材的化学成分和机械性能符合设计图纸要求。
施工前，在烟囱东北方位铺设钢平台，以方便组合焊接，平台铺设必须平整。
两个钢内筒安装必须单独进行，严禁同步安装。
6号平台为吊装平台，鉴于本烟囱钢内筒采用“液压提升”法施工，设计考虑钢内筒吊装重量分四点支撑，每个吊点吊重标准值不大于200吨，即考虑一个钢内筒本身重量和加固筋作为起吊重量。钢内筒的内接烟道1-5号平台的钢格栅板，钢内筒的三道拉紧装置和顶部的防雨罩等附属构件重量未计入在起吊重量内，皆放在钢内筒底部安装就位后施工。
钢内筒制作吊装工序如下：
铆工场卷板，厚度16mm、18mm的板材分两段卷制，其余的为三段卷制——使用40吨拖车运输到烟囱东北侧平台组合、焊接——安装加固环——焊接验收——防腐保温——使用轨道拖车单件拖运到烟囱零米层——使用液压提升装置提升安装。
单根钢内筒实际吊装的总重量为764.9吨。6号吊装平台的主梁按照图纸设计采用Ⅱ1700×700×2×20×40mm的焊接工字钢梁，采用1100×500×20×30mm的工字钢梁作为连接梁，同时每侧安装4支Ⅱ900×500×2×20×30mm的斜梁作为提升装置的支座点。为保证吊装牢固，在4支Ⅱ900×500×2×20×30mm的斜梁上布置4根千斤顶梁，安装时同6号平台一同吊装就位，每点起吊重量不大于200吨。
吊装钢内筒的吊耳采用环形，与钢内筒烧焊在一起，按标高分为238米和100米设置。使用238米吊点将钢筒提升至180米标高时，在3号平台（标高100米）再焊接第二节吊点，起吊点换至第二吊点后将剩余之钢内筒安装完毕。
防雨罩现场卷制完毕后，应在钢内筒安装前吊装放置在7号检修平台上，当钢内筒顶升超过7号平台时，应及时安装防雨罩，随钢内筒的提升到达设计标高。
•钢内筒内壁耐温防腐处理
钢内筒防腐材料采用涂刷上海富晨化工有限公司生产的乙烯基特种涂料三度，总厚度不低于2mm。施工工序如下。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
 
先刷底漆。待除锈完好，涂刷VEGF－1乙烯特种底漆。加入50％树脂重量比的石英粉（300目左右），再加入适当比例的配套固化剂搅拌3分钟以上，搅拌均匀后使用，用毛刷在钢内筒内壁涂一道底漆，其用量0.3kg/m2，厚度为50～70微米。固化时间约2小时，待完全固化后再涂刷中间漆。取适量预混料，加入适当比例的配套固化剂，一次搅拌富晨化工乙烯基特种中间涂料，应该控制在30分钟内用完，且初凝时间要控制在40分钟内。用抹刀单向均匀地将中间涂料抹在涂好的底漆的基面上，每道施工厚度（初凝后）为1.0±0.2mm，用量为1.6kg/道•平方米，每道涂抹的时间为4小时到8小时。中间漆涂刷两道，每道乙烯基特种涂料涂抹后在初凝前必须及时用沾有苯乙烯溶剂的平毛毡滚压，直到肉眼观察表层光滑均匀为止。表面不允许有流淌痕迹，一经产生应重新滚压平整。在完成底漆、中间漆涂料施工后，最后涂刷一道面漆。取预配好的适量乙烯基特种面漆，再加入适当比例的配套固化剂搅拌3分钟以上，搅拌均匀后使用，用量0.3kg/ m2，厚度为50～70微米，固化时间约2小时。每道工序的质量标准必须做到涂刷均匀，无透底、无漏刷、无针孔、无脱层、无流坠，色调均匀一致，底漆、中间漆、面漆总厚度达到设计要求2毫米。
•钢内筒外壁防腐与保温
钢内筒外壁防腐设计为刷铁红氯磺化聚乙烯防锈漆三度，中灰氯磺化聚乙烯面漆两度。总厚度为0.15mm；保温层由超细玻璃棉毡δ＝50mm×2,镀锌铁丝网，铝箔不锈紧束带及钩钉组成。施工工序如下：
 

保温钩钉距烟囱每节端处200mm按400×350mm划线错列布置，钩钉为Φ4-160mm，钢烟囱表面应无明显熔坑，焊点表面圆盈，钩钉焊接牢固。
油漆涂刷为三道底漆二道面漆，每道漆涂刷间隔时间为2小时。针对氯磺化聚乙烯漆特性，每道底漆与面漆在涂刷时速度要快，不得慢慢涂刷。底漆分A、B组份，要严格按厂家提供比例要求配制混合，A、B组份不得单独涂刷。底漆干燥48小时后再涂刷两道灰氯磺化聚乙烯面漆。防腐油漆涂刷要做到色调均匀一致，无透底、斑迹、脱落、皱纹、流痕、浮膜、漆粒及刷痕。
钢烟囱外表面保温施工在混凝土烟囱1号钢平台上，钢烟囱安装超出1号平台时开始保温施工。保温施工速度应跟上钢烟囱安装速度。1号平台以下部分暂不保温，待钢烟囱全部安装结束后再施工。
超细玻璃棉毡层δ＝50mm×2，敷设前应将弯曲钩钉校直，有损坏的钩钉应补装，棉毡同层应刻错缝，异层亦要错缝、压缝，棉毡之间应挤压10mm，棉毡局部下料宽度应大于300mm，镀锌铁丝网25×25×0.8，敷设应胀均匀，自锁压片压缩棉毡15～20mm，钩钉弯曲入棉毡内，表面应均匀一致，以免损伤铝箔。
•钢内筒制造与安装的几点注意事项
1、钢板下料
钢烟囱所用的JNS耐硫酸露点钢板采用的是双向定尺钢板，切割余量较小，必须经过计算后方可划线进行切割，钢板划线留出2－3mm切割余量。使用自动切割下料，并有焊接坡口，下料完毕后，用磨光机打磨焊缝周围20mm范围。
2、卷板
钢板进料时应与卷板机辊筒轴线垂直，钢板端部与卷板机辊筒边线齐平。卷制过程中及时用样板测量弧度，对达不到要求的部位可进行二次卷制。由于钢板长度过大，钢板卷制时必须有吊车配合使用，正确使用钢板夹子，并有防脱滑措施，防止板材滑脱伤人。
3、组合
由于钢内筒直径较大，不方便运输，所以在钢板卷制完成后，运输到吊装现场进行组合。
事先在组合平台上划出圆弧线，误差不大于2mm，并在弧线外侧焊接靠山，同时在弧线内侧制作米字型支撑，直径等同于钢内筒直径。使用50吨履带吊将钢板单片立起进行组合焊接，为了防止发生倾倒现象，应在钢板立起后在外侧用12＃槽钢作斜撑。每节钢烟囱组合焊接完毕后进行加固筋和支撑加固环安装。
4、焊接要求及检验
4.1　焊接前进行焊接工艺评定，编制JNS板材焊接工艺流程。焊工经过培训并考试取得相应的焊接合格证，经过技术交底后可进行该项目的焊接工作。
4.2　所有焊缝除图纸注明的以外，均为连续焊缝，焊缝高度除满足设计图纸注明的外，其余焊缝均不得小于连接构件的最小板材厚度，钢内筒本体焊缝为一级焊缝，其余为二级焊缝。
4.3　焊接用的焊条、焊丝、焊剂均应与JNS板材材质一致。
4.4　焊缝成形要求均匀，不得有裂纹、夹渣、咬边、未熔合、弧坑、气孔等缺陷，焊接完毕后，应打磨周围残留飞溅物，保持板材表面光洁。
4.5 焊缝进行超声波和X射线检查，X射线加查不得小于焊缝长度的2%，对不符合要求的应进行挖补，并加倍检查，如不能达到要求，应该对焊缝进行100%检查。
JNS耐硫酸露点腐蚀钢

JNS耐硫酸露点钢是济南钢铁股份有限公司技术中心根据电厂钢套筒烟囱及附属装置、化工设备、石油井架及采油平台、集装箱等工业设备制造需要，在日本新日铁株式会社研制生产的耐硫酸腐蚀钢S-TEN1以及后来开发的耐硫酸、盐酸腐蚀钢新S-TEN2和日本住友公司研制生产的耐硫酸腐蚀钢CRIA基础上，结合国内原有“耐硫酸露点钢”研究成果，研制开发出了新一代耐硫酸露点腐蚀钢。JNS钢板既充分发挥了原来“耐硫酸露点钢”的特性，又增强了钢的结构性能，考虑到原品种在高温下会降低机械强度的特性，加入了一些微量元素，使其适合在使用温度下都能保持强度稳定。