钢烟囱制作与安装详细施工方案

钢烟囱制作与安装详细施工方案一、钢烟囱制作与安装详细施工方案

1.1项目概况

1.1.1项目背景与目标

钢烟囱作为火力发电厂、钢铁厂等工业场所的重要设备，其制作与安装质量直接影响运行安全和环保效果。本方案针对某火力发电厂新建钢烟囱项目，明确施工目标为：确保烟囱结构安全可靠，满足国家相关标准，完成工期要求，并控制施工成本。项目采用Q345B高强度钢材，烟囱高度120m，外径8m，设计温度-40℃至+60℃，风压等级50m/s。方案通过细化各环节技术要求，实现质量、安全、进度三位一体管控。

1.1.2工程特点与难点

本工程具有以下特点：①结构高度大，对材料力学性能和施工精度要求高；②外环境恶劣，冬季低温和强风影响焊接质量；③分段吊装作业复杂，需协调多台大型设备。主要难点包括：①高空分段焊接变形控制；②大型构件吊装过程中的姿态调整；③防腐涂层在复杂工况下的附着性保证。

1.2编制依据与原则

1.2.1编制依据

方案严格遵循《钢烟囱工程施工规范》（GB50205-2020）、《火力发电厂钢烟囱设计规范》（DL/T5154-2019）及企业内部质量管理体系文件。主要依据包括：①设计图纸及技术交底；②材料标准GB/T713-2014；③焊接规范GB50661-2011。

1.2.2施工原则

1.采用流水线与立体交叉作业相结合模式，缩短工期；

2.严格执行“三检制”，分阶段验收关键工序；

3.建立环境监测系统，动态调整焊接工艺参数；

4.落实全员安全责任制，实施风险预控管理。

1.3施工准备

1.3.1技术准备

1.3.1.1图纸会审与技术交底

组织设计、施工、监理三方完成图纸会审，重点核查结构尺寸、焊缝等级及防腐要求。技术交底需明确各工序质量标准，如筒身垂直度允许偏差≤L/1000（L为高度），焊缝表面粗糙度Ra≤1.6μm。对特殊部位（如烟道口加强筋）制定专项作业指导书。

1.3.1.2施工方案报批

方案需通过专家论证，重点论证吊装方案的安全性。计算表明，最大吊装单元重量达45吨，采用4点绑扎法时，吊点应力控制在215MPa以内，满足Q345B材料许用应力。报批材料包括：①力学性能试验报告；②有限元分析计算书。

1.3.1.3测量控制方案

建立独立测量系统，采用天顶准直法控制筒身垂直度。基准点设置在地面及首节烟囱上，使用LeicaTS10全站仪进行复测，每班至少校核2次。水平测量采用激光水平仪，控制标高误差±3mm。

1.3.2物资准备

1.3.2.1主要材料采购与检验

钢材采购需符合GB/T713标准，到货后进行外观检查（表面锈蚀等级≤C2级）和力学性能复验（拉伸、冲击、弯曲试验）。每批次材料均需出具出厂合格证和第三方检测报告，不合格材料严禁使用。

1.3.2.2辅助材料管理

焊丝选用H08Mn2SiA（E5015），焊条烘干温度控制在300-350℃并保温2小时。防腐涂料需检测附着力（≥3级）、耐候性（2000小时老化测试）。所有材料按批次存放在恒温仓库，离地存放。

1.3.2.3施工机具配置

配置包括：①40吨汽车吊2台；②逆变式焊机15台；③激光对中仪2台；④超声波探伤仪4台。设备进场后进行性能测试，焊机输出电流稳定性误差≤2%。

1.4组织机构与职责

1.4.1项目组织架构

设立项目经理部，下设技术组、安全组、物资组、安装组。技术组负责工艺方案实施，安全组专职监督，安装组分3个班组（基础、筒身、防腐）。

1.4.2主要岗位职责

1.项目经理：统筹全项目资源调配，对质量、安全负总责；

2.技术负责人：审批专项方案，组织质量评定；

3.安全员：执行JSA（作业安全分析），持证上岗；

4.焊工：必须持《特种作业操作证》，年施工量≤5000小时。

1.4.3质量管理网络

建立三级质检体系：班组自检、项目部复检、监理抽检。焊缝外观由质检员每100mm检查1处，超声波探伤按焊缝长度30%覆盖。

1.4.4安全管理网络

安全责任到岗，每日开展班前会，高风险作业（如高空焊接）需编制专项应急预案。

1.5雨季、冬季施工措施

1.5.1雨季施工保障

1.5.1.1基础施工防渗

基础混凝土浇筑前设置排水沟，模板底部铺设土工布。混凝土抗渗等级≥P6，养护期不少于14天。

1.5.1.2筒身作业遮蔽

分段吊装时搭设防雨棚，焊接区域设置可移动雨棚，确保风速≤8m/s方可作业。

1.5.2冬季施工措施

1.5.2.1焊接保温

采用保温毯+热风枪配合，焊后保温时间不少于1小时。焊缝内部温度≤5℃时，采取火焰加热至15℃后方可防腐。

1.5.2.2材料防冻

钢材露天堆放时搭设双层苫布，防腐涂料添加防冻剂（凝固点≤-15℃）。

1.5.2.3气象监测

每日记录温度、风速、湿度，极端天气立即停工，已焊部位覆盖保温膜。

（后续章节按相同格式展开）

二、钢烟囱基础施工

2.1基础施工技术

2.1.1浅基础开挖与支护

基础开挖采用反铲挖掘机分层作业，机械开挖至设计标高后预留300mm人工清底，避免超挖扰动土层。根据地质报告，基坑边坡坡比按1:0.75放坡，开挖深度6m，设置三道钢支撑（型号H400x400x18x11），支撑轴力设计值800kN。开挖过程中需监测周边建筑物沉降，位移速率控制在2mm/d以内。支护体系安装前对钢支撑进行预顶压，确保接缝处涂抹黄油密封，防止渗水锈蚀。

2.1.2混凝土基础施工

基础混凝土采用C40商品混凝土，坍落度控制在180-220mm，泵送高度超过50m时掺加聚羧酸减水剂（掺量0.12%）。浇筑前模板内壁涂刷脱模剂，分层振捣时采用插入式振捣棒（间距500mm），每层厚度不超过300mm。大体积混凝土需设置冷却水管（DN50钢管，间距1.5m），水循环流量15L/min，降温速率≤1℃/h。混凝土养护采用蓄水法，养护期14天，拆模时同条件养护试块强度应达设计值的75%。

2.1.3基础预埋件安装

钢烟囱底部法兰盘采用Q345B级钢，法兰外径9.6m，厚度20mm，与基础预埋螺栓采用M24高强度螺栓连接。预埋螺栓孔径比设计值大2mm，安装前涂抹黄油+防水剂，确保抗拔力≥80kN。法兰盘水平度偏差≤L/1000（L=9.6m），高程控制以水准仪引测的基准点为依据，允许误差±2mm。防腐处理需在安装前完成，螺栓螺纹部分镀锌层厚度≥5μm。

2.2基础施工质量验收

2.2.1基坑验收标准

基坑验收需核查：①土层承载力（回弹试验法，回弹模量≥20MPa）；②基底平整度（2m直尺检查，最大间隙≤10mm）；③积水情况（24小时抽水后观测，表面无渗流）。所有数据需记录在案，不合格项必须返工。

2.2.2混凝土质量评定

混凝土试块需按GB/T50080标准养护，同条件试块用于拆模依据。抗压试验强度标准差计算公式为：σ=(Σfi-nμf)²/(n-1)，其中fi为单块强度值，μf为平均值。强度合格判定依据：①强度平均值≥设计强度；②任意一组试块最低值≥0.9设计强度。

2.2.3预埋件复核

采用全站仪复核法兰盘平面位置，四角坐标偏差≤3mm；用水平尺检查顶面标高，相对高差≤2mm。螺栓连接紧固力矩用扭矩扳手检测（M24螺栓为80-100N·m），标记防松措施（如涂抹黄油+弹簧垫圈）。

2.3安全与环保措施

2.3.1开挖阶段安全控制

1.边坡坡顶设置警戒线，悬挂警示标识；

2.钢支撑安装后立即张拉至初应力（设计值的50%），定期检查焊缝；

3.基坑内动火作业需办理动火证，配备移动式灭火器。

2.3.2混凝土施工环保管理

1.泵车出口设置降尘喷雾系统，作业区PM2.5浓度≤75μg/m³；

2.泵管冲洗水回收至沉淀池处理，混凝土残渣集中清运；

3.模板堆放区设置喷淋装置，防止扬尘。

2.3.3冬雨季施工补充

1.雨季基坑坡顶设置排水沟，坡脚设集水井（容量≥5m³）；

2.冬季施工时基坑周边搭建保温棚，混凝土掺加早强剂（萘系高效减水剂5%）。

三、钢烟囱筒身制作与安装

3.1筒身分段制作

3.1.1分段技术要求

钢烟囱筒身采用工厂预制、现场吊装的施工方法，根据运输条件及现场吊装能力，将120m高度分为12节，每节10m。分段界面设置在风道连接处，便于现场焊接作业。筒身钢板厚度8-20mm，采用Q345B级钢，卷制成型后圆度偏差≤L/1000（L为筒节长度），壁厚偏差±10%。制作前钢板需经喷砂处理（Sa2.5级），除锈后24小时内完成防腐底漆涂装，涂层厚度≥50μm。以某钢铁厂钢烟囱项目为例，2022年实测数据显示，采用数控卷板机加工的筒节平整度合格率达98%，焊前预热温度控制在80-120℃的范围内，焊后未出现超标裂纹。

3.1.2卷制工艺控制

1.采用三辊对称式卷板机，辊筒直径比钢板厚度大8倍以上，减少弯曲应力；

2.卷制前钢板表面温度≥5℃，使用红外测温仪分段检测；

3.纵向焊缝设置在筒身1/4高度处，焊后采用内应力消除炉（温度450-550℃）进行缓冷处理，消除应力率≥90%。

3.1.3制作质量检验

1.每节筒身出厂前进行超声波探伤（UT），焊缝检测比例100%，表面缺陷回弹率≤2%；

2.采用三坐标测量机（CMM）检测筒身端面平面度，最大偏差≤2mm；

3.防腐涂层附着力测试采用拉开法，破坏强度≥15N/cm²。

3.2筒身现场安装

3.2.1吊装方案设计

1.采用4点正三角形绑扎法，吊点设置在距筒身端部1.5m处，钢丝绳型号6×37-φ17.5，单根承载力计算公式为：[P]=α·σ·A/[K1·K2]，式中α为安全系数（取1.5），σ为抗拉强度（1570MPa）；

2.以某电厂120m钢烟囱吊装案例为例，最大吊装单元重量48吨，吊装速度控制在0.5m/min，实测筒身倾斜度≤L/1000；

3.风速监测仪设置在吊装区上方10m处，当风速＞15m/s时立即停止作业。

3.2.2高空安装作业

1.建立两套独立测量系统：地面基准站+高空临时观测点，使用徕卡TCRA1203全站仪进行坐标传递，垂直偏差累计≤15mm；

2.筒身对接时采用专用导向销，间隙控制在2-3mm，焊接收缩量预留2‰；

3.焊接顺序遵循“先环后竖”原则，每层焊道间隔24小时，焊后进行超声波探伤（TB/T2968-2018标准）。

3.2.3吊装安全措施

1.基础锚固点设置4个M24高强螺栓，抗拔力计算公式：[P]=0.9·A·f，f为螺栓抗拉强度（800MPa）；

2.吊装区下方设置警戒区，配备5名专职安全员，使用对讲机全程沟通；

3.遇恶劣天气时启动应急预案，将已吊装筒节临时固定（缆风绳角度≤30°）。

3.3现场防腐施工

3.3.1涂装环境控制

1.涂装车间温度控制在15-30℃，相对湿度＜65%，使用工业除湿机配合通风系统；

2.底漆、面漆涂装间隔时间≤4小时，漆膜厚度检测采用分光测厚仪，单点测量误差≤5μm；

3.涂装前钢板表面温度需高于露点5℃，使用热风枪吹扫焊缝处粉尘。

3.3.2特殊部位处理

1.烟道入口处采用环氧云铁中间漆+氟碳面漆（耐候性2000小时），涂层总厚度≥120μm；

2.防腐施工前使用高压水枪（压力0.8MPa）清洗钢板，水枪与表面距离保持300mm；

3.涂装后72小时内禁止接触雨水，对已受污染部位采用喷涂法补涂。

3.3.3质量检测标准

1.涂层附着力检测按GB/T5210标准，破坏面积≤10%；

2.漆膜硬度测试采用邵氏硬度计，郡氏硬度值≥60；

3.耐冲击性检测采用1kg钢球自由落体（高度50cm），漆膜无裂纹。

四、钢烟囱顶部结构施工

4.1烟道口安装

4.1.1烟道口预制与运输

烟道口（直径4m）采用工厂整体组装，内衬为耐高温陶瓷纤维板（最高使用温度1400℃）。预制前先制作钢内筒（Q345B，壁厚16mm），陶瓷纤维板通过专用粘合剂（耐火胶泥）分层粘贴，每层厚度50mm，层间搭接宽度100mm。运输时采用特制框架加固，框架与烟道口接触面铺设橡胶垫，减震系数≤0.2。以某钢厂烟囱项目实测数据为例，运输过程中最大变形量仅为2mm，且内衬无开裂现象。

4.1.2现场安装技术

1.烟道口与筒身连接采用错位焊缝，焊缝角度≤30°，焊前预热温度≥150℃，焊后保温2小时；

2.安装过程中使用激光垂准仪监测水平度，允许偏差≤L/1000（L=4m）；

3.陶瓷纤维板接缝处采用耐高温密封胶（耐温1600℃）填充，填充率100%。

4.1.3防腐加强措施

1.烟道口外露钢体涂覆重防腐涂料（环氧云铁中间漆+氟碳面漆，总厚度≥150μm）；

2.内外纤维板接缝处设置金属网增强层（网孔5mm×5mm）；

3.高温区钢内筒表面喷涂陶瓷涂层（耐火度≥1800℃），厚度3mm。

4.2顶部封闭结构施工

4.2.1集中罩安装

集中罩（直径6m，高5m）采用不锈钢板（316L）焊接成型，与烟道口连接处设置柔性防水套管（材质EPDM，耐压1MPa）。安装前先吊装顶梁（H600x300x16x8型钢），顶梁预埋件位置误差≤2mm。集中罩分三段吊装，每段重量12吨，吊装时设置临时支撑，确保应力集中系数≤1.2。某核电站钢烟囱项目实践表明，采用此方法可减少高空焊接量60%。

4.2.2密封结构处理

1.集中罩与筒身连接处采用双道密封，内道为耐高温硅橡胶（耐温250℃），外道为EPDM预压条（压缩率40%）；

2.密封条安装前用丙酮清洁表面，安装后用专用工具压紧，确保接触面压力0.2-0.3MPa；

3.高空作业时采用电动葫芦调节密封高度，误差控制在±1mm。

4.2.3防雷接地系统

集中罩顶设置避雷针（φ10mm圆钢，高度3m），与烟囱顶部主钢筋焊接，接地电阻≤4Ω。焊接处做防腐处理（镀锌层厚度≥80μm），并定期检测接地电阻（每年一次）。

4.3顶部结构防腐

4.3.1耐火材料保护

集中罩外表面包裹玻璃纤维网格布（耐温1200℃），网格间距50mm，涂覆硅酸铝防火涂料（涂层厚度≥20mm）。涂料施工前钢体表面温度需＞60℃，喷涂时保持空气流速＜2m/s。

4.3.2防水处理

集中罩与筒身连接处的防水层采用三元乙丙橡胶（EPDM）预压板，板厚5mm，搭接宽度200mm，搭接处用专用胶粘剂处理。防水层施工温度范围-10℃至40℃，粘接强度测试（剥离法）≥15N/cm²。

4.3.3防腐蚀监测

在集中罩与筒身连接处布设腐蚀监测点，采用电化学阻抗谱法（EIS）监测腐蚀速率，数据采集频率1次/天。当腐蚀电位负移＞50mV时启动预警。

五、钢烟囱质量检测与验收

5.1焊接质量检测

5.1.1无损检测标准与方法

钢烟囱焊缝质量检测采用超声波（UT）、射线（RT）及磁粉（MT）联合检测方案。筒身纵焊缝100%UT检测，横焊缝及烟道连接处50%RT检测（射线透照系数≥40%）。焊缝表面裂纹采用MT检测，检测灵敏度≤0.2mm。以某火电厂钢烟囱为例，2021年统计数据显示，UT检测合格率98.6%，RT检测发现缺陷3处（均为内部夹渣，占比0.6%），均采用返修后二次探伤合格。

5.1.2焊缝返修技术要求

1.返修前需对缺陷进行成因分析，返修部位表面清理深度达母材金属，并重新做渗透检测确认无表面裂纹；

2.返修焊缝厚度累计增加量≤5mm，且单次修补厚度≤4mm，焊后进行100%UT复检；

3.复修焊缝与原焊缝间距≥50mm，并设置过渡坡口（坡比1:4）。

5.1.3超声检测数据处理

1.采用CSG-6000型超声检测仪，探头频率2.5-5MHz，探测深度校准以钢标块为基准；

2.缺陷评定依据《钢焊缝手工超声波探伤技术规程》（TB/T2968-2018），内部缺陷当量尺寸计算公式：De=2·(t-δ)·tanθ/π，t为探头前沿长度，θ为入射角；

3.检测报告需标注缺陷位置坐标（极坐标），并附典型缺陷波形图。

5.2竖向偏差控制与检测

5.2.1垂直度检测方法

采用天顶准直法检测筒身垂直度，设置地面基准点2个、高空观测点4个。使用LeicaZephyr3D全站仪，仪器精度0.1mm，观测时将棱镜倾斜1°补偿地球曲率影响。检测周期：基础完成后24小时检测1次，分段吊装后每完成2节检测1次，最终垂直度偏差控制在L/1000（L=120m）以内。

5.2.2倾斜调整措施

1.发现倾斜超标时采用千斤顶群同步调整，单台千斤顶顶力≤200kN，调整速率≤0.5mm/h；

2.调整前测量各吊点受力，确保差值≤5%；

3.调整后用钢丝绳拉线法复核，拉线与筒身夹角60°，钢丝绳伸长量≤1%。

5.2.3检测数据统计分析

将每次检测数据建立三维坐标模型，采用最小二乘法拟合筒身轴线，计算最大挠度值。某核电站钢烟囱实测最大挠度0.85mm，小于允许值（1.2mm）。

5.3防腐层质量验收

5.3.1涂层厚度检测

采用FIS-340型分光测厚仪进行涂层厚度检测，检测点分布为：筒身每10m设1排，每排3点，烟道口周边加测。涂层厚度合格标准：底漆均匀厚度≥40μm，面漆厚度≥60μm，测点合格率≥90%。

5.3.2附着力测试

采用拉开法检测涂层附着力，测试部位选择焊缝区域及边缘区域，破坏形式必须为漆膜与钢板脱离，允许少量基材剥离。某钢厂项目测试结果附着力平均值为16.8N/cm²，符合GB/T5210-2018标准要求。

5.3.3耐候性试验

涂层耐候性采用QFY-150A老化试验箱进行模拟测试，测试条件：紫外线强度≥500W/m²，温度循环-40℃至+60℃，湿度80%，测试周期2400小时。测试后涂层褪色率≤30%，起泡面积≤5%。

六、施工安全与环境保护

6.1安全管理体系

6.1.1安全责任体系构建

项目建立三级安全管理体系：项目部设安全总监，负责体系全面运行；施工队设专职安全员，实施日常监督；班组设兼职安全员，参与班前会交底。安全责任通过签订《安全生产责任书》落实到人，明确各级人员安全职责。例如，项目经理安全考核指标包含重伤事故率（≤0.5‰）、轻伤事故率（≤3‰），安全员配备率不低于1:30（大型作业面按1:15）。某钢铁厂钢烟囱项目2022年实践表明，通过该体系可降低安全风险系数60%。

6.1.2风险辨识与管控

1.采用JSA（作业安全分析）方法，对吊装、焊接、高空作业等10类高风险作业制定专项方案，如吊装作业需明确吊点选择、钢丝绳角度、应急预案等关键控制点；

2.建立风险矩阵（按L/S=5分，R=10判定高风险），2023年某项目辨识出高空坠落（L=3,S=4）、物体打击（L=4,S=3）为高风险作业，分别采取防坠落带+工具防坠系统、设置警戒区+硬质遮阳棚措施；

3.风险管控措施实施率需达100%，通过每日安全巡查、周安全例会进行验证。

6.1.3安全教育与培训

1.新入场人员必须通过三级安全教育（公司、项目部、班组），考核合格后方可上岗，考核内容含《建筑施工安全检查标准》（JGJ59-2011）要点；

2.特种作业人员培训周期不少于200小时，如焊工需掌握碳弧气刨、埋弧焊等4种焊接方法，培训后进行理论考试（合格率≥90%）和实操考核