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新聞動態

材料的更換造就了成品的壽命

自由女神像是法國贈送給美國獨立一百周年的禮物,自1886年10月28日在紐約港落成揭幕以來,已成為世界上最著名的雕塑之一。然而,自由女神像在身處腐蝕性海洋環境中近100年后,鋼鐵骨架和銅外皮之間的電偶腐蝕導致結構發生了嚴重的損壞。含鉬不銹鋼對于修復這一標志性雕塑發揮了至關重要的作用。

 

 

自由女神像由著名的法國藝術家Frédérick Auguste Bartholdi設計和創作,由Gustave Eiffel進行結構設計。它采用了當時最先進的技術建造,是法國人民贈送給美國人民的禮物。

 

這座雕像高46米,原始結構為一個中央塔架,二級框架和支架構成的鍛鐵向框架。中央支撐塔有四條交叉支撐腿,雙螺旋樓梯通過其中心向上延伸。二級鐵框架將1850個熟鐵支架連接到中央塔架上。支架支撐著銅板并允許一定的位移。大約1,500個U形銅鞍座將支架連接到厚2.4毫米、重達73噸的銅制外殼上。這種充滿靈感的結構設計使得外殼能夠膨脹伸縮,避免因冷熱和刮風而開裂。

 

當不同的金屬連接在一起時,可能會發生電偶腐蝕。當這樣一對 “電偶”暴露于潮氣、鹽和污染物等電解質中,較穩定的那個金屬將被保護,而另一個金屬將加速腐蝕。兩種金屬之間的表面積差異越大,腐蝕速度就越快。在鹽水環境中,銅比鐵更穩定,因此雕像的設計蘊含著潛在的嚴重腐蝕問題。

 

埃菲爾和他的結構工程師Maurice Koechlin了解并預料到了這個問題,并使用紫膠浸漬的石棉墊將金屬隔離,防止接觸。他們認為,日后仔細檢查即可發現任何腐蝕跡象并及時處理。然而,隨著時間的推移,結構和設計發生變化,比所預期的更多的水進入了結構。所以,內部被涂上了煤焦油,試圖來密封接縫。由于石棉墊損壞,支撐結構中的二級框架和大部分雕塑的支架在1938年前已被更換。在1984-1986年,雕像進行了翻新。翻新之前的這些年,出于修整和保護的目的,其內部至少被噴涂了十次。1980年,雕像被政治抗議者攀爬,之后進行仔細檢查時發現,銅外皮和結構支撐受損的程度,已經需要進行大規模的重建和修復。

 

鐵支架發生了嚴重腐蝕,銹蝕擴大并且損壞了銅板,幾乎全部需要更換。之所以選擇更換為含鉬316L不銹鋼,是因為它在海洋環境中具有優異的耐腐蝕性能,并且在這種環境中316L不銹鋼與銅之間的電偶腐蝕效應最小。這一選材的另一個優點是316L不銹鋼和銅的熱膨脹系數相同,消除了由于溫度變化引起的機械應力。采用特氟龍Teflon®將兩種金屬彼此隔開,來作為額外的保護措施,即使發生電偶腐蝕的風險很低。

 

二級框架也出現了嚴重的損壞。修復團隊將大部分受損的框架更換成新的、采用高耐腐蝕性的含鉬雙相不銹鋼(UNS S32550)制成的高強度二級框架。新的框架連接到中央塔架并支撐316L不銹鋼支架。剩下的原始二級框架經清潔并涂上鋅底漆和環氧樹脂面漆,這些涂層保護其免受腐蝕,并將鐵與不銹鋼隔開,防止相互接觸。圓形樓梯踏板、緊急電梯部件以及重新設計的底座樓梯也都更換為316不銹鋼材料。

 

從中央塔架向上看,可以看到為支撐雕像外觀而建造的獨特結構的復雜細節。

©Mike Renlund

 

自由女神像引人注目的修復工程完工后,自由女神現在已經進入她的第二世紀。而因為有了含鉬不銹鋼,她將繼續守護著紐約港,歡迎著八方來賓,邁向她的第三世紀。

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