到2017 年底,我國鐵路里程已經達 12.4 萬公里;其中高速鐵路 2.2 萬公里;城市軌道里程 5770 公里。根據十三五規劃,保守估計,我國將達到鐵路里程 13.2 萬公里;其中高速鐵路 3 萬公里;城市軌道里程有望翻倍。在國家大規模鐵路建設投資的帶動下,鐵路基本建設及鐵路裝備制造業呈高速增長態勢。鐵路是一個重要的國家基礎設施 , 國家經濟動脈和公共交通系統。鐵路建設和發展有一個很重要的作用是促進國民經濟的發展 , 可以極大地刺激社會總需求的增長 , 擴大就業 , 促進城市化水平。
城市軌道交通是城市公共交通的骨干。它具有節能環保的特點 , 土地節約、全天候、少污染、高安全。它是一種可持續發展的綠色交通工具,特別適用于人口密集的大中型城市。
由于城市軌道交通具有運量大、快速、安全、準時、受氣候條件影響小等特點,因此,從國情出發 , 基于對環境可持續發展、城市發展及緩解交通壓力的考慮 . 我國的一些大中型城市必須通過快速軌道交通的建設來改善區域內的交通結構 , 進一步增強城市活力。
軌道交通基礎設施和裝備設施的安全性要求很高,鋼軌的腐蝕會給整個軌道交通帶來很大的安全隱患。腐蝕不僅造成大量的金屬損失 , 更為嚴重的是 , 由于腐蝕的隱蔽性和突發性 ,一旦發生事故 , 往往會造成災難性的后果 , 如煤氣或石油管道的腐蝕穿孔 ;結構鋼筋的腐蝕 , 會破壞混凝土的整體性 , 降低其強度和耐久性 , 給安全運營帶來嚴重威脅。因此,研究腐蝕機理,找出防止其腐蝕的措施顯得十分重要。
一、對腐蝕及腐蝕造成的巨大損失的認識
(一)腐蝕的類型
與腐蝕密切相關的是腐蝕介質,其中腐蝕介質根據其形狀和功能區分為五類 : 氣態介質 , 耐腐蝕、酸和堿鹽溶液和固體介質和土壤污染。
鋼軌的腐蝕是指鋼軌表面與周圍介質發生化學作用或電化學作用而遭到破壞的現象 , 其本質就是鋼軌中的鐵元素被氧化 , 在其表面形成一層疏松的鐵的氧化物的過程。鋼軌腐蝕將導致鋼軌表面疏松、有效截面積減小、表面產生大量銹坑、力學性能降低 , 甚至因銹蝕嚴重而報廢,鐵銹的大量聚集還會使軌道電路系統失靈 , 導致事故發生。
(二)腐蝕的案例
現實生活中,有許多因為腐蝕而造成了巨大的損失和傷害,例如 2013年,山東青島發生“11·22”中石化東黃輸油管道泄漏,2014 年 8 月 1 日臺灣高雄發生瓦斯爆炸事故。腐蝕是極其有害的。它把材料變成廢物,生產和生活設施過早喪失功能,運轉不靈,可能導致生產停頓,甚至火災、爆炸,誘發各種環境災害,危及人體健康和安全。
在日常生產和生活中,由于材料腐蝕造成的巨大損失,甚至引發了事故。由中國工程院建立的我國腐蝕現狀及控制策略研究“十一大咨詢項目”啟動后,對我國腐蝕狀況進行了全面的檢查。并提出了科學的對策。
二、采取腐蝕防護措施能夠大幅節約的實際性 :
有很多防腐意識不強的企業對腐蝕問題的危害認識不足,防護意識也相對較弱。他們不了解保護投資與提高企業經濟效益的關系。他們認為“材料腐蝕是不可避免的,損壞將被修復,報廢將被替換”。防腐工程投資嚴重不足。即使有時,當工程包括翻修、擴建設計和施工時,腐蝕問題也沒有被考慮到。經過一段時間的生產,突然發現設備或裝置腐蝕嚴重,甚至發生事故。如果此時進行防腐,保護效果差,保護成本大幅度提高。下面是一些常見的防腐措施:
(一)金屬熱噴涂
金屬熱噴涂是這樣一種技術,其中待噴涂的金屬涂層材料被加熱以通過熱源熔化,并且通過高速氣流的霧化作用形成細小液滴,并且金屬涂層噴涂 - 沉積在處理過的基材表面上以形成金屬涂層。鋼結構金屬熱噴涂主要有鋅噴涂和鋁噴涂兩種,用作鋼結構的防腐底層,具有良好的耐腐蝕性。在大氣中噴灑鋁和鋅噴霧是長期保護系統的首選。大氣環境中的鋼結構使用更多的鋁噴涂層,鋁合金層與鋼具有很強的結合力。該過程非常靈活,可以在現場構建。適用于難以維修的重要鋼結構(如漢口鐵路新客運站)。實踐證明,金屬熱噴涂涂層的壽命可達 15 年以上。
(二)表面處理
涂層對基底金屬的附著力主要取決于涂層的極性基團與金屬表面的極性分子之間的相互吸引,并且粗糙度的增加可以增加表面積。金屬,從而改善涂膜的附著力。然而,過度粗糙也會產生不利影響。當涂層厚度不足時,尖端通常是早期腐蝕的起點。通常,表面粗糙度不應超過涂層體系總干膜厚度的 1/3。因此,防腐設計文件應規定表面處理的質量要求,并規定表面除銹等級和表面粗糙度。
三、轉換策略,改變規則,修改標準,改革管理模式,通過有效的管理增加腐蝕節約潛力
維護管理是保障的一個重要組成部分的防腐生活建筑鋼結構。工作包括檢查、修復和建立為鋼結構防腐維修管理文件。定期檢查的內容的外觀檢查防腐保護層 , 防腐性能檢驗和腐蝕量檢測 , 以判斷國家鋼結構的防腐保護層需要修理或加強。專項檢查的檢查項目和內容可以在個案基礎上確定 , 和一個或多個項目在項目選擇定期檢查。每次重大自然災害 ( 地震、臺風等 ), 應徹底檢查鋼結構防腐蝕。
四、加強改善腐蝕控制方面的教育與培訓
考慮到防腐建筑行業的特殊性,應當對防腐施工企業資質進行專業審核,委托腐蝕與防護學會 / 協會進行認證,確認其防腐施工企業的資質等級。大多數防腐施工隊伍及人員的專業素質不夠,應由腐蝕與防護協會組織技術培訓,不斷提高防腐蝕人員的技術水平。業主企業應加強對施工隊伍的資格審查和檢查,要求他們改進用戶信息。有必要選擇重要用戶進行現場調查,檢查施工管理和績效。
五、以好的經營管理來保證提升防腐蝕設計實踐與經驗
許多設計師沒有相應的防腐技術 ,現有設計標準明顯落后于新技術的快速發展 , 新的防腐技術缺乏了解。對于大型防腐工程和項目 , 可以問公司的監督在防腐施工質量監督系統。必須檢查監督人員資格,請檢查員證書。腐蝕工程師維修項目 , 企業可以進行監督。如果沒有全職腐蝕工程師 , 應該進行外部監督 , 技術人員派遣專業培訓。我國當前的一些測試方法原始 ,也與國外先進技術的差距更大了。
六、如何有效的延長鋼軌的使用壽命
(一)在重載曲線鋼軌中,通過適當調整曲線超高,防止軌面初始裂紋,改善輪軌關系,在萌芽階段消除鋼軌損傷,從而延長鋼軌的使用壽命,消除設備隱患,確保鐵路運輸安全、高效、穩定。
(二)鋼軌打磨技術經過多年的應用發展 , 已經廣泛應用于高速鐵路、重載鐵路和城市軌道交通的鋼軌養護維修中 , 有效地延長了鋼軌的使用壽命。
七、通過科學研究、合理設計和實際執行,有效提升防腐蝕技術。
綜上所述,水和氧是導致鋼軌發生腐蝕的兩個最主要因素。此外鋼軌本身的化學成分、表面結構,以及周圍介質中酸堿鹽、CO 2 的含量、一些鹵素例子,尤其是氯離子都是導致鋼材銹蝕的主要因素。因此我們要防止鋼軌銹蝕,就是將除在用軌軌頂外的鋼軌表面與周圍介質隔離使得鋼軌不具備與周圍介質發生化學的條件、采取有效措施充分利用電化學反應來保護鋼軌、防止其被氧化。總之,要提升我國的腐蝕防護水平需要戰略、策略,更需要眾多的實踐與落實,也包括學習國外的經驗教訓。這是政府和大眾共同的事,我國防腐蝕工作者更任重道遠。
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