中科院金属所材料耐久性防护与工程化创新团队——

为多项国家重大工程穿上“防护衣”

来源:沈阳网 2020-09-22 06:19

  团队带头人李京研究员代表团队领取建桥功臣奖。

  

  

  杭州湾跨海大桥,设计使用寿命100年;港珠澳大桥,突破我国“百年惯例”,设计标准达120年……重大工程设计标准的不断攀升,一个令欧美知名公司艳羡不已的团队在其中发挥了重要作用,它就是中国科学院金属研究所材料耐久性防护与工程化创新团队(以下简称为“防护团队”)。近日,该团队负责人李京研究员在金属所师昌绪楼,解密了为国家重大工程保驾护航过程中发生的鲜为人知的故事。

  打造全链条研发实现弯道超车

  防护团队组建于上世纪90年代,现已发展成为拥有5名研究员,共计50余名专业人员的专业团队。李京表示,材料耐久性防护,是重大工程必须面对的问题。20多年来,防护团队成功突破重腐蚀防护涂层、“高性能涂层+牺牲阳极”联合防护、高性能耐蚀涂层钢筋及其工程化等关键技术,建立了具有自主知识产权的SEBF/SLF重腐蚀防护技术体系。至今已获得授权专利65件。在众多国家超级工程中,都能看到他们的身影。

  涵盖重腐蚀防护新材料、施工工艺和施工装备研发的全链条工程化应用模式,是防护团队在竞争中屡屡脱颖而出的主要原因。李京说:“弯道超车必须以创新为基础。我们开展全链条一体化同步研发,使材料防护研发、工艺和施工装备研发互为促进,提高了效率和整体竞争力。”在长达4200公里的“西气东输”长输管线工程中,调整海拔高度和管路走向的弯管腐蚀防护成为“卡脖子”难题,防护团队临危受命,不到40天的工期里,在材料防护、工艺研发的基础上,对施工装备进行应急设计制造。他们吃住在装备加工企业,20天研制出主要设备,5天后便生产出合格的弯管并火速运往施工现场,避免了潜在的重大工程损失。

  “港珠澳”大显身手创新联合防护

  港珠澳大桥入选“2018年中国十大科技进展”,“超长耐久性”成为四大亮点之一。金属所防护团队在建设过程中大显身手,功不可没。

  港珠澳大桥横跨的外伶仃洋区域,因位于珠江出海口,多年来形成了大量的生物腐败沉积物,硫化物和亚硫酸盐物质比例极高,因此成为厌氧菌的乐园。李京告诉记者,厌氧菌生活在海泥乏氧环境中,可通过腐蚀金属获得能量进行繁殖代谢,是海洋工程的大敌。因海洋环保的要求,港珠澳大桥的承台全部设计在海泥以下,这样一来,钢管复合桩也整体埋置在海泥下。

  面对120年设计要求和特殊的环境,防护团队信心不减。李京说:“我们在联合防护技术体系基础上,在钢管复合桩耐久性防护方面采用内外涂层法,对钢管复合桩的内部钢结构进行双重保护;并在海水中安装牺牲阳极,对处在海泥下的大型钢结构进行阴极保护;使用普通碳钢钢筋加高性能涂层,提高混凝土结构寿命,降低建设成本;开展原位腐蚀与防护动态在线监测,对大桥的基础结构不同部位的腐蚀状态和防护状态进行连续监测。”这些创新技术为工程结构安全性和可靠性控制提供了科学的方法,达到世界领先水平。尤其是经过多次试验和调整涂料配方,防护团队发现,复合桩内钢结构高性能涂层非但不会破坏钢结构和混凝土之间的力学耦合作用,还因为涂层的存在,在两者之间添加了一个弹性过渡中间层,使整个复合桩的协调受力性能大幅度提高,大桥基础的稳定性更好更安全了。

  越是艰险越向前

  建功海洋工程

  苛刻环境海洋工程是防护团队的另一个战场,他们要在高温、高湿、高盐雾、高紫外线辐照的“四高”重腐蚀环境下,克服常人难以想象的困难。昼伏夜出是常态,天气再热也要穿着厚厚的防护服,一天可经历30余次降雨,吃不到新鲜的蔬菜鱼肉,甚至可以领略一下17级强台风的威力……

  团队成员赵洪涛是一个年轻的小伙子,为了完成一个应急任务,他在岛上坚守了220多天,体重减掉了40多斤。回到沈阳后,同事们差点没能认出又黑又瘦的他。李京曾连续驻守47天,原本准备用一个月的降压药,在最后阶段“弹尽粮绝”,好不容易找到7片降压药,他每天只能吃半片。

  即便如此,防护团队在中国科学院A类战略性先导科技专项和沈阳市科技创新“双百工程”项目的支持下攻关不停。升级苛刻环境海洋工程SEBF/SLF重防腐技术,为30余万件工件“穿”上了防护衣;研发出新一代高性能耐蚀涂层钢筋,结束了苛刻环境海洋工程混凝土结构钢筋无涂层“裸用”的历史;研发出梯度结构涂层,为我国万米级水下平台提供腐蚀防护服务。建成了我国首个苛刻环境海洋材料综合腐蚀科学观测研究站,实现了对常用材料在海岛大气、海水和土壤环境下的全方位腐蚀监测。

  沈阳日报、沈报全媒体记者岳雨

  (图片由中科院金属所提供)

编辑:xw03
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