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材料的更换造就了成品的寿命

发布时间:2019/06/08 点击量:

自由女神像是法国赠送给美国独立一百周年的礼物,自1886年10月28日在纽约港落成揭幕以来,已成为世界上最著名的雕塑之一。然而,自由女神像在身处腐蚀性海洋环境中近100年后,钢铁骨架和铜外皮之间的电偶腐蚀导致结构发生了严重的损坏。含钼不锈钢对于修复这一标志性雕塑发挥了至关重要的作用。

 

 

自由女神像由著名的法国艺术家Frédérick Auguste Bartholdi设计和创作,由Gustave Eiffel进行结构设计。它采用了当时最先进的技术建造,是法国人民赠送给美国人民的礼物。

 

这座雕像高46米,原始结构为一个中央塔架,二级框架和支架构成的锻铁向框架。中央支撑塔有四条交叉支撑腿,双螺旋楼梯通过其中心向上延伸。二级铁框架将1850个熟铁支架连接到中央塔架上。支架支撑着铜板并允许一定的位移。大约1,500个U形铜鞍座将支架连接到厚2.4毫米、重达73吨的铜制外壳上。这种充满灵感的结构设计使得外壳能够膨胀伸缩,避免因冷热和刮风而开裂。

 

当不同的金属连接在一起时,可能会发生电偶腐蚀。当这样一对 “电偶”暴露于潮气、盐和污染物等电解质中,较稳定的那个金属将被保护,而另一个金属将加速腐蚀。两种金属之间的表面积差异越大,腐蚀速度就越快。在盐水环境中,铜比铁更稳定,因此雕像的设计蕴含着潜在的严重腐蚀问题。

 

埃菲尔和他的结构工程师Maurice Koechlin了解并预料到了这个问题,并使用紫胶浸渍的石棉垫将金属隔离,防止接触。他们认为,日后仔细检查即可发现任何腐蚀迹象并及时处理。然而,随着时间的推移,结构和设计发生变化,比所预期的更多的水进入了结构。所以,内部被涂上了煤焦油,试图来密封接缝。由于石棉垫损坏,支撑结构中的二级框架和大部分雕塑的支架在1938年前已被更换。在1984-1986年,雕像进行了翻新。翻新之前的这些年,出于修整和保护的目的,其内部至少被喷涂了十次。1980年,雕像被政治抗议者攀爬,之后进行仔细检查时发现,铜外皮和结构支撑受损的程度,已经需要进行大规模的重建和修复。

 

铁支架发生了严重腐蚀,锈蚀扩大并且损坏了铜板,几乎全部需要更换。之所以选择更换为含钼316L不锈钢,是因为它在海洋环境中具有优异的耐腐蚀性能,并且在这种环境中316L不锈钢与铜之间的电偶腐蚀效应最小。这一选材的另一个优点是316L不锈钢和铜的热膨胀系数相同,消除了由于温度变化引起的机械应力。采用特氟龙Teflon®将两种金属彼此隔开,来作为额外的保护措施,即使发生电偶腐蚀的风险很低。

 

二级框架也出现了严重的损坏。修复团队将大部分受损的框架更换成新的、采用高耐腐蚀性的含钼双相不锈钢(UNS S32550)制成的高强度二级框架。新的框架连接到中央塔架并支撑316L不锈钢支架。剩下的原始二级框架经清洁并涂上锌底漆和环氧树脂面漆,这些涂层保护其免受腐蚀,并将铁与不锈钢隔开,防止相互接触。圆形楼梯踏板、紧急电梯部件以及重新设计的底座楼梯也都更换为316不锈钢材料。

 

从中央塔架向上看,可以看到为支撑雕像外观而建造的独特结构的复杂细节。

©Mike Renlund

 

自由女神像引人注目的修复工程完工后,自由女神现在已经进入她的第二世纪。而因为有了含钼不锈钢,她将继续守护着纽约港,欢迎着八方来宾,迈向她的第三世纪。