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驻“颜”有术

文章来源:中国交通建设集团有限公司   发布时间:2020-12-30

入冬后的山城重庆,长江江面上经常出现一片白雾蒙蒙的景象,两岸的高楼若隐若现,颇有“多少楼台烟雨中”之感。11月,在中交集团所属中交二航局承建的重庆白居寺长江大桥项目现场,建设者们迎来了一批特殊的钢结构桥面板,面板整齐地“列队”在一起足有3个篮球场大小,这是建设者为了大桥能“永葆青春”而自主研发的拥有神奇“驻颜术”的桥面板。

白居寺大桥连通巴南龙洲湾片区和长江文化艺术湾区,其中主桥长约1.3公里,主跨660米,是世界最大跨径双塔双索面公轨共建钢桁梁斜拉桥。由于白居寺大桥所跨长江江面水分蒸发量巨大,独特的自然条件对钢结构桥面板的抗水汽腐蚀能力提出了极高要求。

喷漆抗腐是大桥常用的工艺,如果采用这个方法,代表着大桥至少每半年就需要重新刷漆一次,成本暂且不谈,大桥位置还靠近城市饮用水供水口,大量刮喷废料对水体造成的污染不可估量。“造桥本身就是为了方便居民,绝对不能因此带来日常饮水问题。”项目技术总工胡小顺心里十分明白不能舍本逐末的道理,多次组织团队讨论优化方案。

“桥面板抗腐性要强,我们先从原材料抓起,用不易锈蚀的锌钢板怎么样?”推进会上,二航局结构公司技术研发员刘建锋提出建议。项目部立即成立专项研发小组,3天后,第一块锌钢桥面板新鲜出炉,可是面板的U形钢拱内壁还是生了锈,尽管研发小组对一道道工序反复检测,但始终未能找到锈蚀原因。

这天,刘建锋在现场检查焊接情况,发现U形钢拱焊接时钢拱内部发出暗淡的红光,冷却后铁锈在冒红光处慢慢生长,心里有了答案。“锌钢的传热性好,焊缝高温传到内壁破坏了锌镀层,没有经过焊接的内壁与空气接触后非常容易锈蚀。”刘建锋组织团队召开讨论会,兴奋地指着暗红焊接面说。“看来光焊接外壁还不行,内壁焊接也得做到位。”胡小顺接过话茬。U形钢拱内焊一直是施工难题,尽管项目部联合国内前沿团队设计了模型,但是在计算机上模拟的焊接轨道数据仍有大幅波动。

为了获得准确的焊接轨道,研发小组定制了一套微型人工内焊器械。焊到第10片钢拱时,焊轨数据再一次出现大幅波动。在排除掉所有人工操作上的失误后,小组只能将已焊好的钢拱切开检查。果不其然,大家发现从第6片钢拱开始,焊轨逐渐开始偏离预定直线,到第10片时已严重偏斜。“焊缝在逐渐变化,是焊枪的问题。”有着多年焊接经验的老师傅指出了问题的关键点,“高温下焊枪容易变形,外焊比较明显,内焊时枪口太小很难被检查出来。”为了解决焊枪变形问题,研发小组决定改用具有耐高温特点的金属钨来定做焊枪。用上了“钨枪”,焊轨数据误差值接近于零,大家终于取到了稳定的焊轨数据。

焊轨数据有了,可是锈蚀现象并没有完全消失。“所有模型数据都对,器械也都是按照设计制造的,难道要我们把眼睛贴在钢拱里焊吗?”技术员偶然间的一句话启发了研发小组。经过多方联系,研发小组决定在内焊机械臂装上微型相机,透过这双“眼睛”,大家发现,由于钢拱有不同程度的曲率,若只按照预定轨道数据焊接,有些焊缝确实不能被覆盖。这时,有参与过3D打印技术研发的成员提议,借鉴实物自动校正技术实现自动校焊。好事多磨,通过采用3D打印技术,研发小组仅用时半个月便完成调试,内焊也再没出过问题。

内焊问题解决后,首片U型钢拱很快制作完成。为了最大限度测试抗腐性能,项目部将其中1片钢拱运到广东沿海,先在海水中浸泡5个月,又在高温高湿环境下暴晒2个月,最后运回实验室。经过数十轮的试验论证,结果表明内外一体焊抗腐U型钢拱可以适应极端环境,并未产生裂痕、锈蚀、物料脱落等情况,研发小组悬着的心这才放了下来。

如今,桥面板施工正在火热开展。“这项新技术不仅解决了钢结构锈蚀问题,还延长了大桥使用寿命。”胡小顺自豪地说。

【责任编辑:家正】

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