“黑科技”打造百年鎧甲
文章來源：中國交通建設(shè)集團(tuán)有限公司 發(fā)布時(shí)間：2021-01-05
“以銹制銹的‘黑科技’終于研制成功了，為筑就百年品質(zhì)大橋再添防腐‘鎧甲’！”中交集團(tuán)所屬中交二航局福廈高鐵泉州灣大橋項(xiàng)目總工翁方文興奮地在微信群里與大家分享著令人激動(dòng)的好消息，微風(fēng)拂過的泉州灣海面波光粼粼，猶如無數(shù)條銀龍?jiān)谟蝿?dòng)，仿佛也在為這項(xiàng)“黑科技”翩翩起舞。
福州至廈門高速鐵路是我國東南沿海客運(yùn)鐵路的重要組成部分，其中由中交二航局承建的全線重點(diǎn)控制性工程——泉州灣跨海大橋項(xiàng)目全長20公里，海上橋梁長約9公里，是國內(nèi)首座跨海高鐵大橋。10月中旬，大橋南北兩岸間隔400米的兩座主塔順利封頂。在兩座主塔的墩塔半腰上，整齊有序地排放著60個(gè)鋼錨梁，它們作為橋梁荷載的重要承重構(gòu)件，就像一根根長長的“扁擔(dān)”，用于連接主橋與斜拉索。“傳統(tǒng)的鋼錨梁大多采用普通鋼材焊接，通過表面刷漆來防腐，但在沿海地區(qū)高鹽高濕的氣候條件下，光靠刷漆很難滿足高鐵工程結(jié)構(gòu)百年抗腐蝕的標(biāo)準(zhǔn)。”翁方文介紹。
推進(jìn)百年品質(zhì)工程建設(shè)，制定新的鋼錨梁方案勢(shì)在必行。為此，翁方文帶領(lǐng)技術(shù)團(tuán)隊(duì)與多方積極溝通探討。研究發(fā)現(xiàn)，如果往鋼材里加入微量鎳元素，表面便能形成穩(wěn)定銹層，這層銹可以隔絕空氣，阻止水、酸根的侵入，達(dá)到長久防腐的效果。說干就干，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)決定依托以銹制銹的理念，采用高鎳系耐候鋼作為鋼材。歷時(shí)一個(gè)多月，通過對(duì)不同鋼材的各項(xiàng)指標(biāo)性能進(jìn)行詳細(xì)比對(duì)，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)最終鎖定了一家滿足要求的耐候鋼供應(yīng)商，新方案邁出了扎實(shí)一步。除了要找到含鎳的鋼材外，擺在大家面前的還有另一道坎——鋼材焊接。
“耐候鋼如果用普通焊絲可能會(huì)產(chǎn)生電流腐蝕，我們要找到鎳含量達(dá)標(biāo)的焊絲來焊接，多一點(diǎn)少一點(diǎn)都不行。”方案討論會(huì)上，翁方文一語道出了焊接作業(yè)的關(guān)鍵所在。大家心里十分清楚，鋼材和焊材絕對(duì)不能有一丁點(diǎn)差錯(cuò)，只要其中一方質(zhì)量不過關(guān)，都會(huì)導(dǎo)致工程結(jié)構(gòu)受力性能不達(dá)標(biāo)。項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)立即將問題焦點(diǎn)轉(zhuǎn)移到焊材廠商上，在初步選定了焊材之后，立即將準(zhǔn)備好的耐候鋼與焊材進(jìn)行焊接并進(jìn)行力學(xué)性能試驗(yàn)。
沒曾想，首次試驗(yàn)卻以失敗告終。試驗(yàn)結(jié)果顯示，焊接接頭低溫沖擊性能無法滿足設(shè)計(jì)要求。“要先找到病因，才能對(duì)癥下藥。”項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)又聯(lián)系了設(shè)計(jì)方和專家團(tuán)隊(duì)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行反復(fù)研究和分析，決定對(duì)焊材鎳含量進(jìn)行重新調(diào)整再加工。多次嘗試之后，成功研制出一種鎳系高性能耐海洋大氣腐蝕鋼材，同時(shí)還有與之配套的高強(qiáng)螺栓及焊接用料。“使用這種新型材料拼接成的鋼錨梁，含有的鎳元素能夠使表面形成氧化物銹層，足以抵御氯離子滲透，如此一來便可以達(dá)到長效防腐效果。”翁方文頗感滿意。但當(dāng)大家還沉浸在新型材料研制成功的喜悅時(shí)，現(xiàn)場實(shí)際安裝情況又讓團(tuán)隊(duì)犯了難。
原來，由于鋼錨梁的壁板在運(yùn)輸過程中發(fā)生了偏位，造成其空間姿態(tài)與原設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)不完全一致，安裝調(diào)位無法滿足精度要求。為此，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)決定在臨時(shí)匹配件之間增加兩個(gè)角鋼內(nèi)支撐，這樣既避免了對(duì)焊接作業(yè)的影響，也起到了固定作用。除此以外，大家發(fā)現(xiàn)在塔柱到達(dá)一定高度后，受光照、風(fēng)力及溫度等因素的影響也將處于擺動(dòng)狀態(tài)，為了減少對(duì)焊接作業(yè)的影響，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)提前選定了溫度、風(fēng)力合適的施工窗口期，在夜間進(jìn)行鋼錨梁安裝及調(diào)整，最終讓安裝調(diào)位回到正常速度，為工期按時(shí)推進(jìn)提供了有力保證。
如今，兩座主塔已開啟了未來至少百年時(shí)光的對(duì)望。新方案不僅保證了鋼錨梁的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，以銹制銹的成功應(yīng)用也為鋼錨梁實(shí)實(shí)在在穿上了防腐“鎧甲”。不僅減少了后期維修保養(yǎng)成本，還實(shí)現(xiàn)了“免涂裝、綠色耐久、銹色之美”的綠色全壽命設(shè)計(jì)。
【責(zé)任編輯：家正】
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