钢筒仓结构典型问题及案例

一、引言钢筒仓作为储罐，在电力、钢铁、环保行业生产中起着重要的作用，因其体量大，结构特殊常被作为一种设备，由设备厂家设计施工。近年来钢筒仓安全事故常有发生，一旦出现安全事故将造成巨大的经济损失和人员伤亡。2022年12月1日16时35分许，某钢厂炼铁总厂二烧作业区脱硫塔发生塔斗脱落坍塌事故，造成8人死亡，直接经济损失约1207万元。2022年5月6日，山西某建材公司一直径25米、高50米的粉煤灰仓发生倾倒，致相邻的2个较小罐体和部分厂房受损，该事故共造成3人死亡、4人受伤。2021年8月4日，某电厂#2炉D原煤仓下部锥体部脱落下坠，连同给煤机一同落至锅炉零米，经分析，初步判断事故发生原因为#2炉2D原煤仓锥形斗上方原始安装焊口强度不够，焊口断开，造成原煤仓下部锥体部脱落，将其下方的2D给煤机及平台砸落，坠落至零米地面。2019年12月3日，嘉兴某印染有限责任公司污水处理站1号厌氧罐（内有污水约1.3万立方米）第6-7罐节焊接结合处发生开裂，裂纹在污水喷射冲击下发生环向扩展，扩展到罐体内部垂直布置H型钢后发生纵向撕裂，罐体向北侧坍塌，砸中相邻某投资开发有限责任公司的5号标准厂房，致部分楼体倒塌。本次事故造成10人死亡、3人重伤，直接经济损失约4500万元。二、钢筒仓普遍问题在电厂、钢厂、污水处理系统中，钢筒仓是由仓顶、仓壁、仓底、基础组成，根据贮料计算高度与圆形仓内径或与矩形仓短边之比分为深仓（≥1.5）、浅仓（＜1.5）。通过工程实践及事故调查，发现钢筒仓结构主要存在以下问题：（1）设计内容不全面。未严格按照相关设计标准规范进行设计，例如：设计时风荷载取值与实际存在偏差、竖向肋与仓壁未顶紧、上下仓壁搭接长度不足、内侧环向焊缝焊脚尺寸不足、加固改造或验收前未经过结构现状安全评估等；（2）施工过程及监管制度不规范。施工过程中材料不合格，加工、施工不规范等问题，例如：仓壁钢材材质不满足要求、仓壁外侧环向焊缝不饱满、环向肋与仓壁焊接点焊，环向肋拼接处漏焊焊缝开裂、竖向肋与仓壁未焊接、竖向焊缝未熔透、支座安装偏心等；（3）使用环境影响。仓壁存在被切割后重新焊接的现像、不均匀输灰、出灰等极端荷载工况、钢筒仓周边建水池，贮料对仓壁的磨损问题等；（4）使用维护不当。基础防水出现破损未及时修复，导致雨水渗入仓筒内部，仓壁根部及混凝土预埋板带锈蚀等。图1

出现问题的钢筒仓三、钢筒仓检测鉴定典型案例案例一某电厂钢板仓建于2020年，同年1月1#钢板仓进行试压试验时，上部西南侧大面积凹陷变形；2020年3月，1#钢板仓底部两层钢板开裂，南侧1层对接焊缝拉开，2层母材开裂，裂缝长度约3m。其鉴定结果表明：（1）基于钢板仓结构现状按照实测数据进行建模，综合考虑1#、2#钢板仓竖向焊缝局部未焊透等缺陷，对2座钢板仓进行分析与校核，结果表明，钢板仓8mm~14mm板竖向焊缝承载力严重不满足规范要求，已发现2处焊缝开裂；（2）仓壁环向焊缝质量不合格，连接构造不满足要求；（3）竖肋和环肋施工质量差，存在大量焊缝开裂、未焊接，未连接等缺陷损伤。图2钢板仓于2020年1月试压过程中曾发生上部局部大面积凹陷变形图3钢板仓于2020年3月底部2层钢板出现裂缝，裂缝长度约3m图4计算时按照部分熔透角焊缝，钢板仓8mm~14mm竖向焊缝强度严重不满足规范要求案例二某电厂原煤仓设计建造于1997年，1999年投产，使用过程中发现，仓壁多处磨穿，仓壁大面积凹陷变形；2023年对原煤仓增设环向肋、竖向肋、仓壁内部增设耐磨板加固。其鉴定结果表明：（1）原煤仓上部筒仓外壁厚度均有不同程度磨损。其中，底部裙梁厚度基本未磨损，上部筒仓外壁因原煤摩擦筒仓内壁，导致壁厚减少在0.24mm~7.12mm之间，建模计算中按照真实壁厚进行分析；（2）后加固环向肋、竖向肋焊缝质量不合格，连接构造不满足要求；（3）原煤仓结构存在的主要损伤缺陷为：上部筒仓壁存在局部磨穿，壁板凹陷变形，后期加固焊接质量差等问题。图5原煤仓支座腹板与梁加劲肋未对齐/原煤仓壁板局部磨穿图6环向肋与仓壁未贴紧/原煤仓竖向肋上端与环肋连接处未焊接图7原煤仓仓壁大面积凹陷/仓壁等效应力云图（最大值105.2MPa）四、检测鉴定内容现批准《工业建筑可靠性鉴定标准》为国家标准，编号为GB50144-2019,自2019年12月1日起实施。其中，第3.1.1、6.2.2、6.3.2、6.4.2条为强制性条文，必须严格执行。原《工业建筑可靠性鉴定标准》GB50144-2008同时废止。本标准主要技术内容包括：1、钢筒仓检测鉴定程序；2、钢筒仓调查和检查内容（包括原始资料调查、使用荷载和作用调查、使用条件与环境调查、现状检查等）；3、钢筒仓结构检测（包括材料性能、地基基础、钢筒仓结构、钢筒仓连接等检测工作）；4、钢筒仓计算分析与验算方法；5、钢筒仓结构鉴定评级方法；6、钢筒仓结构加固方法；7、钢筒仓检测方法。图8《工业建筑可靠性鉴定标准》和《中华人民共和国住房和城乡建设部公告》本规程规定钢筒仓在下列情况下，应进行检测鉴定：1、存在超标质量缺陷或者出现较严重的腐蚀、损伤、变形时；2、达到设计使用年限或鉴定目标使用年限，拟继续使用时；3、遭受灾害、事故时；4、检查发现有安全隐患时；5、法规规定的其他应进行检测与可靠性鉴定的情形。图9应急管理部《关于开展工贸企业岁末年初安全生产重