摘要：在分析了目前我國已開通部分高速鐵路存在的接觸網零部件及設備污染情況的基礎上，剖析零部件的結構、材質特點和工作條件，結合目前國內的防腐技術種類和特點，提出了不同情況下接觸網針對性防腐建議措施。

關鍵詞：高速鐵路；接觸網；防腐

1 引言

我國高鐵自開通運營以來，高速鐵路沿線經常面臨多種地方企業排放污染粉塵、工業氣體，嚴重影響設備絕緣強度的問題。雖然運營部分一方面加強自身的清潔力度和檢修管理，另一方面與建設單位溝通共同整治環境污染，但隨著高鐵運營的深入和外部環境的變化，接觸網設備的污染愈加嚴重，近期多條客專線路在對重污區設備檢查中發現重污區段除絕緣設備以外的接觸網零部件出現大面積的銹蝕、氧化、表面脫落嚴重威脅供電設備及行車安全，本文在武廣、鄭西等高速鐵路接觸網零部件研究的基礎上，分析了各種零件的工作情況和目前國內幾種零部件防腐技術，在滿足施工、運營條件的基礎上提出了幾種接觸網零部件防腐措施的建議，對接觸網零部件設計、接觸網系統設計及施工、運營等方面提出指導性建議。

2 接觸網零部件常見腐蝕情況

目前常見的接觸網設施腐蝕有以下幾種：

2.1 鋁合金零部件：斜拉線定位鉤、定位管、定位器氧化腐蝕、表面脫落較嚴重，拉線定位鉤與斜拉線鉸接部位明顯出現氧化腐蝕、磨損脫落。

2.2 銅合金零部件：彈吊線夾、吊弦線夾、吊弦線、承力索等氧化腐蝕嚴重，腐蝕后表面顏色呈綠色。

圖1 承力索座（拉線鉤）污染照片圖2 吊弦線夾（部分）污染照片

2.3 不銹鋼零部件：主要為緊固件，如吊弦線夾螺栓、彈吊螺栓、定位線夾螺栓、各類不銹鋼頂絲等均有不同程度銹蝕。

2.4 地腳螺栓及螺母：鋼柱基礎地腳螺栓螺帽腐蝕嚴重，表層已逐漸脫落。

圖3 不銹鋼螺母污染圖        4 支柱地腳螺栓污染

3 接觸網工作條件及腐蝕機理

3.1 目前調差的重污染區的主要污染企業為水泥廠和化學制品廠，水泥工業對大氣所產生影響的主要污染源是粉塵和廢氣，粉塵的主要成分：CaCO3、CaO、SiO2、Fe2O3、Al2O3、MgO、Na2O、K2O 等，其中，SiO2是粉塵中的重要成分，是人產生塵肺病的主要原因；廢氣中包括粉塵、SO2、NOX、CO2、HF 等。化學制品廠除污染水質外，主要是產生刺眼、刺鼻和嗆喉嚨的氣體和濃煙，如氨氣、硫化氫、SO2、甲硫醇。結合能譜，測試結果與實際情況基本一致。

接觸網鋁鑄鍛件長期暴露在大氣中，當表面存在粉塵時，在塵粒的沉積處就會造成縫隙，容易保持水膜的存在，為其它粉塵和廢氣溶于水創造了條件，形成電解質溶液，液膜中的Cl-首先在鋁表面的活性位發生吸附，C1-的吸附是鋁發生點蝕的最初步驟，當鋁合金結構表面涂層被破壞后，腐蝕介質將直接與金屬基體接觸，一旦溶解開始，溶解區與臨近塵粒沉積處的鈍化區形成閉塞電池，進一步加劇點蝕的形成和發展，如果縫隙變大，腐蝕率會明顯加劇。

圖5 CuNi2Si 金相組織

3.2 從圖5 的CuNi2Si 金相組織和CuNi2Si 表面腐蝕產物的XRD 衍射分析可知CuNi2Si 材料主要以化學腐蝕為主，屬均勻腐蝕，Cu 本身標準電極電位為正，Cu－Ni2Si 在大氣和電解質溶液中發生化學反應，本身被氧化，在腐蝕介質中，發生電化學腐蝕幾率很小。

3.3 不銹鋼A2 暴露在大氣中，由于氧氣和水的化學和電化學作用而引起腐蝕。不銹鋼靠表面形成的鈍化膜而耐蝕的，鈍化性能主要來自鉻，鈍化膜的穩定性隨鉻含量而增高，理論上鉻含量達到12.5%足以在大氣中形成自發的鈍化膜，但實際使用中對鈍化膜的自修復能力不足。在實際中常使用含鉻17%以上的不銹鋼，鎳、鉬促進其鈍化膜穩定性。

在大氣條件下，表面水膜的單一因素下，不銹鋼的鈍化膜不會破壞，即使破壞，也容易自修復。但是當表面存在灰塵時，在塵粒的沉積處就會造成縫隙，容易保持水膜的存在，同時阻礙了氧氣的補充，當溶解的氧濃度降到很低時，導致鈍化膜溶解，一旦溶解開始，溶解區與臨近塵粒沉積處的鈍化區形成閉塞電池，進一步加劇溶解過程，點蝕的形成

和發展。當局部腐蝕坑產生后，坑蝕數量必然增加，變大，必將對宏觀腐蝕電位產生影響，造成零件電位下降。

不銹鋼A2 螺栓端部局部腐蝕，去除表面附著物，有點蝕特征，坑蝕宏觀現象不明顯。

4 結論

4.1 AlSi7Mg0.6 合金表面污染物是粉塵和腐蝕產物的混合物，混合物以粉塵（SiO2等）為主。

4.2 重污染區的大氣環境是接觸網零件腐蝕的根源。粉塵沉積和材料表面缺陷處，容易保持水膜的存在，為其它粉塵和廢氣溶于水創造了條件，是點蝕的起始點。

4.3 AlSi7Mg0.3、AlSi7Mg0.6、6082、不銹鋼A2 和CuNi2Si 上述牌號材料制備的接觸網零件均發生了腐蝕。AlSi7Mg0.3、AlSi7Mg0.6 表面腐蝕腐蝕機理主要為點蝕和晶間腐蝕；6082 材料表面腐蝕腐蝕機理以均勻腐蝕為主，部分部位出現點蝕和晶間腐蝕；CuNi2Si 均勻腐蝕，主要機理為化學腐蝕；宏觀觀察，不銹鋼A2 發生輕微點蝕。

4.4 根據金屬材料耐蝕分類評級標準，6082 材質零件在該環境下“耐蝕”，耐蝕性級別為4 級；CuNi2Si 耐蝕性優于6082 材質；AlSi7Mg0.3 和AlSi7Mg0.6 合金的耐蝕性低于6082 材質，耐蝕性級別為5 級。

5 腐蝕整治設計建議措施

應根據接觸網零部件功能、材質、腐蝕機理等的不同，采取具有針對性和差異性的防腐加強措施。在采取防腐加強措施時，首先需保證零部件的機械性能和電氣性能滿足相關標準和相關規定及要求；其次，在采取新技術、新工藝或新材料，加強零部件的抗腐性后，其零部件應該成熟、可靠，經比選、驗證和相關評審，獲得允許上道資格后，方可投入線路上運用。

5.1 對鋁合金材質的接觸網零部件防腐措施

在重污染區段，鋁合金零部件相對其它材質的零部件腐蝕較嚴重。特別是在連接結構處或在最薄弱的位置處使用的鋁合金零部件，如斜拉線定位鉤等，應加強觀察和防腐治理。

目前對鋁合金零部件的防腐措施主要有：一是零部件表面涂層處理技術；二是接觸網零部件鈍化處理技術；三是陽極氧化處理技術。其中，對鋁合金管件，如腕臂等，采用陽極氧化處理技術，在哈大高鐵和京滬高鐵上進行了部分應用；鋁合金鑄件采用鈍化處理技術，在哈大高鐵中部分應用。但抗腐蝕的實際效果目前還無法確認，建議進行實地調研，以便進一步了解應用效果。

針對本重污染區段，建議選用相同的鋁合金零部件，分別采用上述三種防腐處理后，在線路旁進行試掛。試掛一年后，分別對試掛的零部件進行檢測，包括物理性能檢測和化學性能檢測，經比選及相關部門評摘要：在分析了目前我國已開通部分高速鐵路存在的接觸網零部件及設備污染情況的基礎上，剖析零部件的結構、材質特點和工作條件，結合目前國內的防腐技術種類和特點，提出了不同情況下接觸網針對性防腐建議措施。