王  强  

（甘肃酒钢集团宏兴股份有限公司炼铁厂）

摘  要  通过对水渣原有耐候钢拔气烟囱进行技术改造，有效解决水渣拔气烟囱腐蚀，降低水渣拔气烟囱每年的维修成本，提高了水渣拔气烟囱使用寿命，消除了因水渣拔气烟囱腐蚀强度降低导致的构筑物坍塌事故。实现高炉水渣拔气烟囱烟囱使用寿命的要求，降低设备维修费用。

关键词  拔气烟囱  耐候钢  玻璃钢

1  概述

酒钢炼铁厂1800m3、1000m3高炉水渣建于2013年，高炉水渣拔气罩烟囱选用材质为耐候钢，冲渣过程中会产生大量高温水蒸汽对水渣烟囱内壁腐蚀。运行至2014年以来，水渣拔气烟囱局部位置腐蚀，利用日常检修对水渣烟囱进行加固，运行至4年左右，水渣烟囱整体安全性下降。从水渣烟囱耐候钢材料成分分析如下：

根据水渣蒸汽冷凝水化验结果及耐候钢成分分析，水渣蒸汽冷凝水从较强的酸性变化为弱碱性的过程，从而引起耐候钢所处的工作环境发生急剧的变化，对耐候钢产生较为不利的影响，导致拔气罩管道腐蚀形成孔洞，削弱了钢烟囱的强度，最终导致耐候钢烟囱使用周期短。

2  水渣拔气烟囱材料比选

2.1  耐候钢烟囱

耐候钢含P、Cu、Ni、V、Ti元素，因水渣蒸汽冷凝水PH值随生产原因发生变化，耐候钢受蒸汽冷凝水腐蚀，管道局部形成孔洞漏水，经多次加固，拔气烟囱腐蚀不能得到有效遏制。耐候钢烟囱使用周期短，且维修成本高，安全风险大。

2.2  双相不锈钢烟囱

双相不锈钢指铁素体与奥氏体各约占50%，一般较少相的含量最少也需要达到30%的不锈钢。在含C较低的情况下，Cr含量在18%~28%，Ni含量在3%~10%。该类钢兼有奥氏体和铁素体不锈钢的特点，与铁素体相比，塑性、韧性更高，无室温脆性，耐晶间腐蚀性能和焊接性能均显著提高，同时还保持有铁素体不锈钢的475℃脆性以及导热系数高，具有超塑性等特点。与奥氏体不锈钢相比，强度高且耐晶间腐蚀和耐氯化物应力腐蚀有明显提高，具有优良的耐孔蚀性能。可以满足高炉水渣拔气烟囱对耐腐蚀性能的要求。但双相不锈钢较耐候钢单位重量成本有最少200%的提高，且水渣烟囱高度较高，为安全性考虑，在烟囱外部建立框架及基础，投资较大；再者，根据国内钢铁领域，很少有全部采用双相不锈钢的实例。综上分析，双相不锈钢在场地、环境及经济性上面，双相不锈钢水渣拔气烟囱是不适用的。

2.3  玻璃钢复合材料

玻璃钢烟囱以其优异的耐腐蚀性能、轻质高强、输送流量大、安装方便、工期短和综合投资低等优点。它具有其它金属管材无法比拟的优越性，主要具有以下特点：

2.3.1  优良的物理力学性能

玻璃钢烟囱（纤维缠绕玻璃钢）的密度通常为1.8～2.1g/cm3，约为钢的1/4，比钢材、铸铁和塑料等的比强度都高。玻璃钢烟囱的重量一般都不大于同规格钢管的1/3，物理力学性能优异（见表1）。此外，玻璃钢烟囱的热膨胀系数与钢大体相当，热传导系数只有钢的0.5%，是一种很好的热和电绝缘材料。

2.3.2  耐化学腐蚀，使用寿命长

玻璃钢烟囱具有特殊的耐化学腐蚀性能，可根据介质的要求选择不同的耐腐蚀管道。

2.3.3  安装、维护费用低

一般来说，玻璃钢烟囱不需要特殊的防腐处理；玻璃钢管道比较轻，吊装设备吨位小，功率消耗少；单根玻璃钢烟道长，现场接头少，施工快捷、方便。

2.3.4  设计灵活性大，改型周期短

玻璃钢烟囱是将浸有树脂基体的纤维增强材料，按照特定的工艺条件逐层缠到芯模上并进行适当固化而制成的，管壁是一种层状结构，可以通过改变树脂系统或采用不同的增强材料来调整玻璃钢烟囱的各项物理和化学性能，以适应不同介质和工作条件制成不同压力等级或具有某种特殊性能的玻璃钢管。改型周期短，则是纤维缠绕复合材料的显著特点，各向同性的金属管材无法与其相比。

2.3.5  不污染介质

玻璃钢烟道交联密度高，无味、无臭、无毒、无杂质剥离和脱落，没有腐蚀结垢现象，不产生微生物、细菌、铁离子等，因而对所输送介质不产生任何污染。

综上，水渣烟囱材料选用玻璃钢复合材料制作水渣拔气烟囱筒身，能够有效遏制烟囱腐蚀问题，杜绝因腐蚀引起的坍塌危险。

3  高炉水渣拔气烟囱技术改造实践

针对酒钢炼铁厂1000m3高炉水渣烟囱腐蚀漏水，整体安全性下降的问题，通过对玻璃钢复合材料进行技术改造，原有的耐候钢拔气烟囱改为玻璃钢烟囱，充分利用玻璃钢复合材料耐腐蚀、轻质高强、安装方便、综合投资低等优点，对酒钢炼铁厂1000m3高炉水渣拔气烟囱改为玻璃钢复合材料烟囱，在原有的基础上增加玻璃钢固定框架，提高玻璃钢烟囱抗风能力。

3.1  改造效果对比

酒钢炼铁厂1000m3高炉水渣烟囱改造前，水渣拔气烟囱筒体腐蚀开洞，在生产过程中，蒸汽冷凝水泄漏，冬季厂房、结构框架上方结冰严重，对高炉出铁场作业人员造成威胁，且通过鉴定，水渣烟囱整体安全性下降。水渣沟至炉顶吸气罩设计标高为72米，吸气罩整体腐蚀严重，管道局部出现腐蚀形成孔洞漏水后补焊加固使用，腐蚀部位在标高7.5米至35米之间。

2019年将原有水渣拔气烟囱进行技术改造，通过设计，将原有耐候钢烟囱改造为玻璃钢烟囱，利用高炉炉体框架，制作玻璃钢烟囱固定框架，增加玻璃钢烟囱抗风能力。从实施后效果看，此次改造能够有效杜绝水渣烟囱腐蚀泄漏问题，消除了水渣烟囱腐蚀坍塌的风险。

3.2  改造过程中不利影响分析

水渣烟囱在改造过程中不利影响如下：（1）旧烟囱拆除时，管道弯头位置沉积锈皮，实际重量与烟囱原理论重量存在差异，吊装时减小吊装重量。（2）管道法兰连接由于密封面窄，选用盘根密封，安装时易出现密封位置漏水的问题。所以，在选用烟囱连接方式时，现有承插口连接，在线糊制连接接口，能够有效的解决玻璃钢烟囱连接法兰泄漏的问题，杜绝连接法兰密封老化、损坏造成的泄漏结冰，有效延长水渣拔气烟囱使用寿命。（3）水渣拔气烟囱受环境影响，水渣高温蒸汽烘烤，使用时间过久后，易出现蒸汽冷凝水渗漏，玻璃钢烟囱筒壁表面氧化等问题，在建设选型时，玻璃钢烟囱筒壁应考虑渗漏、抗老化、防腐蚀、抗日晒，提高水渣玻璃钢烟囱整体使用寿命，减少改造后水渣烟囱的维修次数。

4  结语

酒钢炼铁厂通过对高炉水渣拔气烟囱进行技术改造，有效解决了水渣拔气烟囱腐蚀泄漏的问题，消除了因水渣拔气烟囱腐蚀整体结构安全性降低发生的坍塌风险。改造后，有效延长水渣烟囱使用寿命，降低了水渣烟囱维修成本，杜绝了水渣拔气烟囱腐蚀坍塌的事故，达到了高炉水渣拔气烟囱技术改造的目的。