不锈钢应用
STAINLESS STEEL application

不锈钢应用

隧道施工应用中的不锈钢(上)
来源: | 作者:Emma | 发布时间: 2024-04-19 | 1725 次浏览 | 分享到:



      隧道可以高效地提升公路铁路交通速度,减少运输时间。它被广泛用于人员和货物运输,长度从几米到50公里甚至更长。隧道,顾名思义,通常位于地下。但是隧道通过的地下空间条件各异,或穿山越岭,或跨越海底。空间条件的差异意味着每条隧道所使用的建筑材料都是独特的,因此隧道材料的选择要考虑其所处的地质条件。隧道建好后必须在无人维护的状态下良好运行几十年。因此所选材料必须在腐蚀或有毒环境下能够满足上述要求。隧道的使用方法也影响其选材。

   本文案例研究表明,公路车辆隧道和电力火车隧道的环境条件存在很大差异。本文搜集了来自全球各地已建隧道案例。这些隧道均使用了不锈钢,尤其是含镍不锈钢,来改进其运行效率,同时获得显著的经济效益。

   为什么在隧道中使用不锈钢?

   不锈钢能提供一系列的合金元素和产品形态,并能满足在极端条件使用的要求。不锈钢不需要添加其他保护成分就具有抗腐蚀性,它的高强度和防火性能使其更加持久耐用,无须太多维护。隧道工程师会在隧道中的可见部位应用不锈钢,如防火门,扶梯,也会在不可见部位应用不锈钢,如预应力钢筋等。经过对空气和环境长期的监测,隧道运营商对组件(如固件)用不锈钢的规格进行了严格规定。防故障固件对于灯光、通风及防火设备等核心组件的安全固定来说极其重要。固件出现故障后果极其严重,会导致隧道阻断或关闭。隧道固件需要忍受极端的大气和裂缝腐蚀,尤其在墙面或岩面连接处,因此要明确规定它所使用的不锈钢牌号。每条隧道的内部条件决定了在施工及隧道内部该使用哪些特定建材。在选择材料规格的筹划阶段,也应该界定隧道运营商提供的维修服务水平,还要咨询防腐蚀工程师或不锈钢制造商的意见。

布里斯班南北通道是澳大利亚最长的公路隧道

   1不锈钢在公路隧道

   公路隧道是最常见的交通隧道。公路隧道有可能穿越软硬岩石,河流、湖泊或港口。隧道里出现任何事故都可能引起爆炸和火灾。即便在正常使用下,隧道内的温度差、岩石放射出的腐蚀性化学物质,以及寒冬雪季机动车轮胎带入隧道的除冰盐等都会对隧道产生影响。

   典型情况下,公路隧道内的空气含有下列尾气化学物质:二氧化硫、二氧化氮、硫化氢(参看表1)。其他排放物包括轮胎摩擦颗粒物,重矿物粉尘,烟灰,水溶性氯化物等。勃朗峰隧道测量结果表明,隧道空气中包含3.5%的水溶氯化物。在定期清理的情况下,隧道粉尘中的氯化物含量在0.1%~0.7%之间不等;如果不做清理,其含量会高达0.7%~3.5%。

   这些大气中的化学物质产生的腐蚀作用会导致锚点发生故障。墙体与固件间连接处会形成一层酸性氯化物溶剂,发生电解作用。隧道经过几个干燥周期后,溶剂的浓度会逐渐提高。锚点很难接触,因此清理成本很高,甚至几乎不能清理。

   如果固件不锈钢选材不合适的话,会出现了隙间腐蚀,并造成固件失效。为了减少维护,提高耐用性,勃朗峰隧道运营商提出要求,隧道用不锈钢至少要含有6%的钼。

   公路隧道失火

   公路隧道失火会引起大规模人员伤亡。除死亡外,火灾还会引起公路隧道的封闭,产生昂贵的维修费用。布朗峰隧道1999年火灾就是个典型的例子。一辆运输面粉和人造黄油的卡车起了火,大火持续燃烧了53个小时。隧道内温度超过了1000度,死亡39人。火灾后隧道关闭了三年,维修费用超过了4.5亿欧元。

   由于在烃类火灾产生的高温环境下性能出色,不锈钢成为预防或减少公路隧道火灾的不二选择。

   案例研究这部分介绍了全球各地如何在隧道中使用不锈钢来解决实际问题。某些案例规定隧道建设必须使用不锈钢。在其他案例中,不锈钢被用作翻新材料来解决影响隧道安全的问题。

公路隧道火灾对人和隧道带来灾难性损伤

表1:公路隧道中湿度、温度和大气环境存在较大差异

   案例研究:意大利高速公路隧道的混凝土剥落

   恶劣的大气条件使得意大利A7, A10, 和A12 高速公路很多路段的混凝土衬砌出现损坏。引起大气的高度腐蚀的因素很多:汽车尾气排放并滞留的高浓度硫化合物、当地海洋性气候、震动,以及极度潮湿。仅A10高速公路(从热那亚到萨沃那)上,就有25条隧道需要大量维护以防止剥落的混凝土落到高速路路面。这条路共使用了12,000 平米的不锈钢网(EN1.4401/AISI 316)来衬砌混凝土。任何跌落的混凝土块都会被不锈钢网拦住,而不会落在路面上。

用12000平米的不锈钢网来确保剥落的混凝土不会掉入车流中

   案例研究:芬兰Kehu隧道中的固定灭火系统

   赫尔辛基的Kehu隧道使用了固定灭火系统。它由五排直径为16毫米的不锈钢管道和喷嘴组成。隧道失火时,高压灭火系统会喷射出细水雾,这被证实对消除隧道火灾非常有效。整个灭火系统都使用不锈钢(EN 1.4404/AISI 316L)作为原材,由于它卓越的强度,抗腐蚀和防火等特性。该系统不仅能提高安全性,同时还能减少火灾引起的隧道损害和堵塞。

赫尔辛基附近Kehu隧道里的固定灭火系统喷出的细水雾,能有效地灭火