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火車軌道行業的腐蝕調查報告

2020-05-18 12:00:16 作者：本網發布來源：中國腐蝕與防護網分享至：

1.1.1火車軌道腐蝕概況

在我國，鐵道行業是各種材料、特別是金屬材料--鋼鐵的主要用戶之一，目前鐵路車輛的車廂結構以耐大氣腐蝕鋼為主，一般橋梁以鋼筋混凝土結構為主，大型或特大型橋梁則以鋼橋為主要形式，材料主要為16Mn。這些金屬材料在使用中遇到的一個主要問題就是腐蝕，近年來部分鐵路事故（故障）很可能與腐蝕有關。由于金屬材料及防護措施的改進，相對20世紀90年代以前，腐蝕問題顯著減輕，突出的表現就是車輛等鋼結構設施的使用壽命和維修周期延長，鋼材因腐蝕引起的截換量大大下降。如客車的段修期由過去的1.5年提高到2年，廠修由4～6年延長到6～8年；貨車廠修由6～8年延長到8～10年。鐵路運輸在國民經濟發展中有極其重要的作用，在我國運輸市場中占據很大份額，其中貨運已占到運輸市場的54.6％。

鐵路車站對火車進站及站內位置的準確監控，是確保鐵路安全營運的重要環節，目前大型車站主要是通過鐵軌與車輪之間的電導通來監測火車在站狀況的。然而，目前大多數車站鋼軌都常年暴露在大氣雨水環境下，受到嚴重的腐蝕，特別是對于工業污染嚴重的城市，酸性降雨使鋼軌大氣腐蝕更為嚴重，由此導致使用率較低的站臺鋼軌表面常常會積累一層較厚的鐵銹，這將嚴重影響鐵軌與車輪之間的電導通，從而容易形成監測盲區，破壞鐵路系統對于火車監控的有效性和準確性，不僅會大幅度增加火車調度的工作難度，而且還可能導致火車相撞的危險。解決這一問題的有效方法之一是采用耐蝕更好的鋼軌材料，但是這將明顯提高鐵路的成本。

1.1.2火車軌道腐蝕的分類

1.1.2.1鐵軌軌道的腐蝕

由于鐵軌常年暴露在露天情況下，在大氣雨水、酸性降雨，以及各種濕熱環境，冷暖交替環境下，受到嚴重的腐蝕，在鐵軌的緊固螺栓處，很容易出現大量銹蝕。

鐵路鋼軌的腐蝕主要發生在海濱、鹽湖地區及潮濕的隧道中。由于受潮濕氣氛的影響，加上有害氣體使水膜的pH降低和含鹽量較高，為腐蝕提供了充足的條件，部分地區或路段鋼軌腐蝕十分嚴重，有些短時間內即開始成片狀脫落。對于鋼軌的腐蝕問題，較為常用的解決辦法是將鋼軌降低一個等級使用，如P75，軌按P60 普通軌使用，并定期（或定運量）強制換軌；另一個方法是進行保護，如采用外加電流保護或進行表面涂覆（油漆）等。

軌道扣件和接觸網金具的腐蝕，在四川、重慶等某些潮濕地區也是非常嚴重的，熱鍍鋅接觸網金具的使用壽命最短僅一年多，而由耐大氣腐蝕鋼制成的產品在裸用的情況下其壽命反倒可以稍長一些。從理論上說，鍍鋅產品、特別是熱鍍鋅在通常的大氣環境條件下會有不錯的表現，壽命有幾年甚至幾十年，但在嚴重空氣污染、特別是酸雨地區并不適用。

1.1.2.2火車車廂的腐蝕

車廂腐蝕又大體可以分為兩部分：1、車廂內部腐蝕，2、車廂外部腐蝕。

車廂內部腐蝕主要集中在車廂內部的洗漱間內。由于水分的存在，導致洗漱間內的鋼板焊接處，緊固件連接處等出現銹蝕。

圖3-67 車廂內洗漱間腐蝕

車廂外部腐蝕主要為車廂廂體表面腐蝕（圖3-68），車體外部部件等，外部部件主要為車輪的腐蝕（圖3-69），由于車輪長時間處于運轉狀態，導致受到疲勞應力，加上處于暴露環境下，很容易發生大量銹蝕以及應力疲勞裂紋，給火車運行造成危害。

1.1.2.3鐵路設施的腐蝕

不僅僅是鐵軌以及車廂存在腐蝕情況，各種與之相對應的設施也遭遇著各種腐蝕。如鐵路橋梁，支架，隧道設施等等。鐵路橋梁的鋼結構常年暴露室外，我國幅員遼闊，鐵路線拉的很長，鋼橋所處的環境條件很不相同，涉及了我國幾乎所有的氣候類型，如東北、華北、中原的鋼橋分別處于寒冷、高溫、溫暖、干燥性的氣候條件下，華北、華南的鋼橋處于亞濕熱、濕熱、含有鹽霧的海洋性氣候條件下，西北的鋼橋處于風沙性的氣候條件下，西南的鋼橋處于濕熱、酸雨性的氣候條件下，新建的青藏線上的鋼橋處于強紫外線的照射條件下。由于所處的外部環境不同，鋼橋的腐蝕特性、嚴重程度也就不盡相同。對鋼鐵橋梁的防腐，早在18世紀末歐洲一些國家就已意識到進行保護性涂裝的重要性。多年來我國在鋼橋防腐蝕涂裝方面也投入了大量人力、物力，現在武漢長江大橋鐵路橋面系縱梁因銹蝕而更換的事實，使我們更加清醒地認識了鋼橋防腐蝕涂裝的重要性。

由于隧道處于地表以下，地層中砂層的地下水對混凝土結構具中等硫酸鹽腐蝕、弱鹽類結晶型腐蝕，對鋼筋混凝土結構中鋼筋在長期浸水中具弱腐蝕、在干濕交替中具強腐蝕，對鋼結構具中等腐蝕性。地下水成分見表3-18、表3-19。

鋼筋的腐蝕是結構破壞的重要因素，在腐蝕性地下水的環境，尤其是在Cl－離子含量較高時，鋼筋的防腐蝕措施極為重要。現有主要的鋼筋保護方法有：

（1）采用環氧涂層鋼筋，造價高，施工要求高，現階段在地鐵車站混凝土結構中，尚無條件廣泛采用。

（2）鋼筋陰極保護，造價高，在地鐵車站結構中采用尚有技術問題沒有解決，同時長期維護費用大，難以在地鐵車站混凝土結構中采用。

（3）摻入鋼筋阻銹劑，造價較低，是比較可行的方法。

當火車經過山脈或者河流時，橋梁便成了溝通的介質，因此鋼結構橋梁也存在巨大的腐蝕問題。影響橋梁的腐蝕因素有很多，主要有溫度、濕度以及大氣中SO2的含量等，通常情況下產生的腐蝕類型有三種：

均勻腐蝕：均勻腐蝕是在金屬整個表面上發生均勻減薄的腐蝕，橋梁上的鋼結構基本發生此類腐蝕。

點蝕：鋼材在適宜的環境介質中，經過一定的時間大部分表面未受腐蝕，但在個別的點或微區內，由于金屬的選擇性腐蝕而出現蝕孔或麻點。隨著時間的增加，蝕孔向縱深方向發展，這種腐蝕形態稱為點蝕。點蝕的產生一般是由于Cl－吸附在金屬表面膜中某些缺陷處引起的，如廣東某斜拉橋于1988年12月建成，1995年一根鋼索上段突然斷裂經分析其腐蝕產物發現含有0.1% Cl－和0.1%SO42-，其斷裂原因主要是由于Cl－點蝕造成的。又如北京西直門立交橋建于80 年代初，因冬天使用防冰鹽來防止結冰，Cl－滲入鋼筋混凝土，破壞鋼筋表面鈍化膜，產生點蝕，使立交橋提前失效而不得不整體拆除重建。

縫隙腐蝕：金屬鉚接、螺栓連接、螺釘接頭等金屬與金屬間的連接結構（或非金屬材料的法蘭墊圈與金屬材料間）不可避免地存在縫隙，當具有縫隙的這種金屬結構暴露在腐蝕介質中時，在縫隙的局部范圍內常產生嚴重的腐蝕。如重慶綦江彩虹橋倒塌的主要原因之一是吊桿上部鉚接處水泥灌漿不滿，鉚接處縫隙發生腐蝕，造成吊桿斷裂。

腐蝕幾乎無處不在，包括生產工藝，技術措施，材料選擇，監測和防腐管理各個環節，因此本課題將選取有代表性的單位和部門通過實地調研，綜合分析從防腐蝕工作設計到生產管理各環節對腐蝕控制的影響，探討這些因素與腐蝕成本控制之間的關系。分析腐蝕失效的表現形式、失效帶來的直接經濟損失、失效帶來的次生危害及經濟損失。最后結合政策調研以及行業的未來發展狀況，針對不同的腐蝕控制目標，提出最優化的腐蝕防護策略的實施方案。

（節選自《中國腐蝕成本》）

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