合成氨工艺循环水冷却塔安全性加固方法探讨

2016-03-14张茂忠甘肃金昌化学工业集团有限责任公司甘肃金昌737000

甘肃科技 2016年4期

张茂忠（甘肃金昌化学工业集团有限责任公司，甘肃　金昌　737000）

张茂忠
（甘肃金昌化学工业集团有限责任公司，甘肃金昌737000）

摘要：随着我国市场经济的发展，建筑业已成为我国国民经济发展的支柱产业，四十前建设的工业项目，由于当时设计条件和标准不足，加上现在都扩大产能，建筑物承受荷载增大，建筑物寿命引起专家广泛关注。因此，在旧建筑物、构筑物安全性补救时要依靠科学的检测方法和先进的加固技术。本文针对甘肃金昌化学工业集团有限公司合成氨工艺循环水双曲线冷却塔工程安全性补救的过程，对合成氨工艺循环水冷却塔安全性加固方法进行探讨。

关键词：冷却塔；安全；补救

自1965年英国渡桥电厂三座冷却塔在阵风下倒塌以后，引起了世界各国对冷却塔安全性研究的重视。随着时间的变化，由于自然损伤、施工质量等原因，导致冷却塔安全性降低。因此对冷却塔的检测和加固十分必要。对钢筋混凝土冷却塔进行检测鉴定和加固是为了提高钢筋混凝土冷却塔量的安全度，减少事故发生，消除事故隐患，让冷却塔的使用寿命更加长久。

1　工程简介

甘肃金昌化学工业集团有限公司合成氨工艺循环水双曲线冷却塔建于1965年。冷却塔高度50m,主体为钢筋混凝土人字柱支撑的双曲线形筒体结构。筒壁厚度由400～200mm沿高度变化,基础采用钢筋混凝土环形基础，坐落在原状土卵石层上。地基承载力特征值fak=320kPa。2014年4月在对公司已有建筑物、构筑物的安全性、可靠性普查中，发现冷却塔塔壁及人字柱表层混凝土疏松、脱落、钢筋外露、锈蚀情况十分严重。遂对该构筑物进行了可靠性鉴定。确定双曲线冷却塔可靠性。

主要鉴定的国家标准如下：

1）建筑抗震鉴定标准GB50023-2009。

2）工程测量规范GB50026-2007。

3）构筑物抗震设计规范GB50191-2012。

4）构筑物抗震鉴定规范GB50117-2014。

5）工业建筑可靠性鉴定GB50144-2008。

6）混凝土结构试验方法标准GB/T50152-2012。

2　钢筋混凝土冷却塔的检测鉴定

2.1冷却塔检测的内容

根据混凝土冷却塔的结构特点，在检测时主要按照以下几个步骤进行：

1）对冷却塔目前运行状况进行调查。

2）资料室翻阅图纸和工程资料

3）检测地基、基础和主体结构。

4）对冷却塔是否变形、沉降进行检测。

5）观察、检测冷却塔是否出现了裂缝。

6）对混凝土的保护层进行检测。

7）检查冷却塔的钢筋露筋、锈蚀和断裂的情况。

8）测量混凝土碳化程度和腐蚀层的厚度。

9）对其他的结构进行检测，比如围护结构。

2.2冷却塔检测后的结构概况

1）对冷却塔人字柱和下环梁的检测。根据实际检测的情况看，由于经常经历冻融循环，因此靠近塔筒内侧的下环梁钢筋保护层已经有开裂且脱落的情况，若是仔细看还有泛白的现象，且暴露出下排的钢筋。而进行碳化检测时，发现其碳化深度已经到了22~34mm之间，因此，钢筋钝化膜遭到了破坏，降低了钢筋抗腐蚀的能力。因为下环梁角部部位破坏太多，受到了氧气的双向扩散，从而导致生锈腐蚀的速度越来越快。在检测过程中还发现塔筒下环梁内侧角部的钢筋腐蚀更加严重，已经产生了许多裂缝，更严重的是有些钢筋已经开始崩开，而这些情况的发生主要是因为箍筋锈蚀断裂。

2）检测淋水构件梁和柱。淋水构件梁因为受到水的腐蚀，而构建混凝土的毛细孔内一直都有水，所以很难接触到外面的空气，因此碳化程度相对来说较小，淋水构件梁也只是构件端头有混凝土掉落的情况。

3）检测钢筋混凝土冷却塔的内壁和外壁。由于塔筒内壁一直都保持着湿润，所以碳化程度也不高，但是外壁则十分的严重，因为受到雨和内部水流循环的影响，产生了溶蚀性混土腐蚀。因为此冷却塔周围有排烟系统，会产生二氧化碳和二氧化硫等一些酸性浓度较高的气体，对冷却塔存在酸性腐蚀，所以冷却塔损坏程度最大的破坏就是人字柱和塔筒外壁。用钻芯法对混凝土取芯时发现芯样沿着筒壁水平方向逐渐进行破坏的现象，而且可以看到断面处有泛白的状况，出现这种现象是因为软水腐蚀，所谓软水腐水、蒸馏水等。软水腐蚀是因为水泥在进行水化时，产生了大量的氢氧化钙，渗透性较大的混凝土在软水的作用下，氢氧化钙不断流失，这样一来，让水泥石的空隙增多，也相对酥松了不少，也降低了水泥石的碱度。水泥化物要在一定的碱度条件下才能生存，因此，氢氧化钙的不断溢出让其他水化物也开始分解，从而破坏了水泥石。

因为氢氧化钙的流失，混凝土的抗压强度也开始下降。根据上述的检测结论以及有关规定、程序等，可以得出以下结论：此混凝土的强度等级是C20，人字柱混凝土强度的等级是C25。因为有些项目不符合国家的规范或者低于国家的规范，因此冷却塔的鉴定等级为C。对于不符合国家规范的要停止使用，并且采用相关措施进行处理。

3　冷却塔腐蚀原因

3.1建筑物自身的原因

因为混凝土原材料的质量差、配比计量的准确性低、搅拌混凝土的质量差，且在进行施工时，因为采取的方式错误，保护层的厚度不够，无法达到设计时的要求，再加上只依靠混凝土自身的防腐蚀并未对其表面进行防护设计等情况都会导致冷却塔腐蚀。

3.2环境原因

1）自然环境对冷却塔腐蚀的影响。因为冷却塔暴露在外界，所以经常受到风吹、日晒、雨淋等，从而减少了混凝土保护层的厚度，钢筋因此就会锈蚀。再加上钢筋因为锈蚀而膨胀造成了混凝土开裂，从而钢筋外露，加剧了腐蚀，这样恶性循环，使结构安全受到了威胁。

2）生产环境对冷却塔腐蚀的影响。自然冷却的生产循环用水是通过冷却塔进行的，但是此水温度高而且含有碱性，因此混凝土受到了碱液、碱粉尘等性介质的腐蚀和化学腐蚀。物理腐蚀表现在潮湿环境下，碱和二氧化碳生成了碳酸盐晶，起到了膨胀作用；而化学腐蚀表现在高温条件下，碱和二氧化硅以及氧化铝生成了可溶性盐类，起到了溶蚀作用。

3.3管理因素

甘肃金昌化学工业集团有限公司总工师办公室、装备能源部、安全环保部等部门应该定期检查处于恶劣条件下的建筑物，对于存在安全隐患的建筑物应该及时检修，从而避免构件腐蚀加剧。