“以鏽制鏽的‘黑科技’終於研製成功了,爲築就百年品質大橋再添防腐‘鎧甲’!”中交集團所屬中交二航局福廈高鐵泉州灣大橋項目總工翁方文興奮地在微信羣裏與大家分享着令人激動的好消息,微風拂過的泉州灣海面波光粼粼,猶如無數條銀龍在遊動,彷彿也在爲這項“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鐵路的重要組成部分,其中由中交二航局承建的全線重點控制性工程——泉州灣跨海大橋項目全長20公里,海上橋樑長約9公里,是國內首座跨海高鐵大橋。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,整齊有序地排放着60個鋼錨梁,它們作爲橋樑荷載的重要承重構件,就像一根根長長的“扁擔”,用於連接主橋與斜拉索。“傳統的鋼錨梁大多采用普通鋼材焊接,通過表面刷漆來防腐,但在沿海地區高鹽高溼的氣候條件下,光靠刷漆很難滿足高鐵工程結構百年抗腐蝕的標準。”翁方文介紹。

推進百年品質工程建設,制定新的鋼錨梁方案勢在必行。爲此,翁方文帶領技術團隊與多方積極溝通探討。研究發現,如果往鋼材里加入微量鎳元素,表面便能形成穩定鏽層,這層鏽可以隔絕空氣,阻止水、酸根的侵入,達到長久防腐的效果。說幹就幹,項目團隊決定依託以鏽制鏽的理念,採用高鎳系耐候鋼作爲鋼材。歷時一個多月,通過對不同鋼材的各項指標性能進行詳細比對,項目團隊最終鎖定了一家滿足要求的耐候鋼供應商,新方案邁出了紮實一步。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產生電流腐蝕,我們要找到鎳含量達標的焊絲來焊接,多一點少一點都不行。”方案討論會上,翁方文一語道出了焊接作業的關鍵所在。大家心裏十分清楚,鋼材和焊材絕對不能有一丁點差錯,只要其中一方質量不過關,都會導致工程結構受力性能不達標。項目團隊立即將問題焦點轉移到焊材廠商上,在初步選定了焊材之後,立即將準備好的耐候鋼與焊材進行焊接並進行力學性能試驗。

沒曾想,首次試驗卻以失敗告終。試驗結果顯示,焊接接頭低溫衝擊性能無法滿足設計要求。“要先找到病因,才能對症下藥。”項目團隊又聯繫了設計方和專家團隊對試驗結果進行反覆研究和分析,決定對焊材鎳含量進行重新調整再加工。多次嘗試之後,成功研製出一種鎳系高性能耐海洋大氣腐蝕鋼材,同時還有與之配套的高強螺栓及焊接用料。“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鏽層,足以抵禦氯離子滲透,如此一來便可以達到長效防腐效果。”翁方文頗感滿意。但當大家還沉浸在新型材料研製成功的喜悅時,現場實際安裝情況又讓團隊犯了難。

原來,由於鋼錨梁的壁板在運輸過程中發生了偏位,造成其空間姿態與原設計標準不完全一致,安裝調位無法滿足精度要求。爲此,項目團隊決定在臨時匹配件之間增加兩個角鋼內支撐,這樣既避免了對焊接作業的影響,也起到了固定作用。除此以外,大家發現在塔柱到達一定高度後,受光照、風力及溫度等因素的影響也將處於擺動狀態,爲了減少對焊接作業的影響,項目團隊提前選定了溫度、風力合適的施工窗口期,在夜間進行鋼錨梁安裝及調整,最終讓安裝調位回到正常速度,爲工期按時推進提供了有力保證。

如今,兩座主塔已開啓了未來至少百年時光的對望。新方案不僅保證了鋼錨梁的結構穩定性,以鏽制鏽的成功應用也爲鋼錨梁實實在在穿上了防腐“鎧甲”。不僅減少了後期維修保養成本,還實現了“免塗裝、綠色耐久、鏽色之美”的綠色全壽命設計。

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