"嘉"课堂 | 大桥为什么要除湿?

2023-08-25 17:20

一、大桥项目为什么要除湿

当空气湿度大时,钢材表面会附有一层水膜。空气中相对湿度越高,吸附在金属表面的水膜越厚,水膜极薄和水膜很厚时,腐蚀速度都不快,但在干湿交替的情况下腐蚀速度最快。这是因为水膜较薄时,氧气易通过水膜到达表面,氧化作用不受阻碍,且水膜中含有酸、碱、盐等物质,因而腐蚀速度快。水膜厚时,氧通过水膜到达金属表面就慢,因而腐蚀速度减慢。研究表明,因受空气相对湿度的影响,当空气中相对湿度超过60%时,钢铁的腐蚀速率呈指数曲线上升;而空气相对湿度低于50%时,钢铁腐蚀速率极低。


从跨江、海大桥建造历史记载上看,由于江海表面上大量水分的蒸发,使得大桥始终处于极高的湿度环境中,这对大桥的维护、保养及安全工作带来极大困难。特别是在钢结构大桥中,腐蚀、生锈的现象时有发生,严重地影响了大桥的使用寿命,并大大增加了大桥的维 护、保养费用和工作量。因此,通过控制与大桥钢材相接触空气的相对湿度来控制钢材的腐蚀速度,可以对大桥起到很好的保护作用


二、大桥除湿技术沿革

转轮式除湿机于1955年被发明,这项原本是应用于化工行业的专利技术,后来被广应用于制药、食品、石化、电力、轻工等行业。


到1971年,为解决桥梁防腐的棘手问题,丹麦的小贝尔特大桥首次采用了转轮除湿设备对大桥钢结构进行干燥除湿防腐保护,从而实现了大桥使用过程中,所有钢体内部接触的空气相对湿度被控制在所要求的低湿范围之内。时至今日,大桥的运行状况依然良好,防腐效果非常显著。早在上世纪80年代初,转轮除湿机就在全世界各种大桥建设中广泛投入使用,其中包括各种悬索大桥、斜拉桥、拱型桥、高架桥,高速公路(钢箱梁结构)等。

这项技术经过不断的改进及优化,发展至今已经成熟应用于大桥的钢箱梁、钢锚箱、钢塔、锚室、鞍室、钢箱拱、钢箱弦杆和主缆的干燥防腐保护。目前,在世界上已有数百座以上钢结构桥应用了转轮除湿机作为防腐措施。通过这种全新的除湿技术应用,从根本上防止了钢梁、锚室、鞍室和缆索内部腐蚀、生锈的可能性,从而确保了大桥的正常寿命、运行和安全,而且维护成本仅为原来的10~20%。


三、威尼斯城官网&捷丰转轮除湿机原理

空气经初效过滤网过滤后,进入转轮处理区域,其结构为很多细小的空气通道。它是一种特殊的耐热材料作为母体制成的,并且母体上附着了硅胶和氯化锂这种独特的设计使干燥转轮具有巨大的吸湿表面和紧凑的外形。空气中的水分子被除湿转轮的吸湿剂所吸附,从而使经过的空气变成干燥空气并从转轮一侧送出,达到所要求相对湿度的干空气送入工作场所,最终满足控湿的要求。转轮在处理空气的扇面区域吸收了的水分子,变成饱和状态,再自动转到再生区域,进行高温再生处理,使转轮恢复除湿能力。基础除湿原理如下图所示:

转轮以每小时10转左右的速度旋转,大桥钢箱梁内相对湿度较大的待处理的湿空气经空气过滤器通过3/4转轮的蜂窝状通道时,空气中的水分被转轮材料吸收,经过转轮的空气就变成了干空气,通过鼓风机将这干燥了的空气送入钢箱梁内。转轮在吸湿的同时,再生空气与前述待处理空气以相反方向流过再生加热器,加热后再流经转轮1/4面积的蜂窝状通道时带走转轮表面水分,在风机的作用下,这部分湿热的空气从另一端排到钢箱梁之外。如此反复,使钢箱梁内空气的相对湿度逐渐降低并维持在要求的湿度范围之内。

通过湿度仪实时监测环境湿度,当湿度达到启动阈值时,除湿机启动,被处理的空气在进行除湿处理后送入需要除湿的空间,湿空气则由除湿空间向外排出。这样,往复循环启动,始终保证湿度控制区域控制在要求范围内。

四、经济性分析


采用油漆涂装防腐与除湿防腐两者比较,其经济效益如何?


以跨径888m,在我国首次采用钢箱梁内部除湿防腐技术的虎门大桥为例,经初步估算、比较结果表明除湿防腐的经济效益是十分显著的。虎门大桥内壁涂装表面积约为14万平米,按大桥建成初期的物价水平,如进行重型防腐涂装一次性投资约3000万人民币(按15年大修标准),涂装费投资年利息按15%计,每年应付本利金230万元。采用除湿技术防腐,主要投资是除湿设备购置费和长期运转的电费。虎门大桥购置的除湿机及安装费约为200万元,每台除湿机的总功率为12.75kw,假设全年有1/4的时间运行,虎门地区工业用电单价约为1元/度,则全年除湿机所耗电费约为 12万元;除湿机寿命按5年计,每年应付设备折旧费40万元,加上电费,除湿防腐年投资约为52万元,这个数字为油漆防腐造价的22.6%,可见钢箱梁内部采用除湿防腐经济效益也是很可观的。



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