火车轨道行业的腐蚀调查报告

2020-05-18 12:00:16 作者：本网发布来源：中国腐蚀与防护网分享至：

1.1.1火车轨道腐蚀概况

在我国，铁道行业是各种材料、特别是金属材料--钢铁的主要用户之一，目前铁路车辆的车厢结构以耐大气腐蚀钢为主，一般桥梁以钢筋混凝土结构为主，大型或特大型桥梁则以钢桥为主要形式，材料主要为16Mn。这些金属材料在使用中遇到的一个主要问题就是腐蚀，近年来部分铁路事故（故障）很可能与腐蚀有关。由于金属材料及防护措施的改进，相对20世纪90年代以前，腐蚀问题显著减轻，突出的表现就是车辆等钢结构设施的使用寿命和维修周期延长，钢材因腐蚀引起的截换量大大下降。如客车的段修期由过去的1.5年提高到2年，厂修由4～6年延长到6～8年；货车厂修由6～8年延长到8～10年。铁路运输在国民经济发展中有极其重要的作用，在我国运输市场中占据很大份额，其中货运已占到运输市场的54.6％。

铁路车站对火车进站及站内位置的准确监控，是确保铁路安全营运的重要环节，目前大型车站主要是通过铁轨与车轮之间的电导通来监测火车在站状况的。然而，目前大多数车站钢轨都常年暴露在大气雨水环境下，受到严重的腐蚀，特别是对于工业污染严重的城市，酸性降雨使钢轨大气腐蚀更为严重，由此导致使用率较低的站台钢轨表面常常会积累一层较厚的铁锈，这将严重影响铁轨与车轮之间的电导通，从而容易形成监测盲区，破坏铁路系统对于火车监控的有效性和准确性，不仅会大幅度增加火车调度的工作难度，而且还可能导致火车相撞的危险。解决这一问题的有效方法之一是采用耐蚀更好的钢轨材料，但是这将明显提高铁路的成本。

1.1.2火车轨道腐蚀的分类

1.1.2.1铁轨轨道的腐蚀

由于铁轨常年暴露在露天情况下，在大气雨水、酸性降雨，以及各种湿热环境，冷暖交替环境下，受到严重的腐蚀，在铁轨的紧固螺栓处，很容易出现大量锈蚀。

铁路钢轨的腐蚀主要发生在海滨、盐湖地区及潮湿的隧道中。由于受潮湿气氛的影响，加上有害气体使水膜的pH降低和含盐量较高，为腐蚀提供了充足的条件，部分地区或路段钢轨腐蚀十分严重，有些短时间内即开始成片状脱落。对于钢轨的腐蚀问题，较为常用的解决办法是将钢轨降低一个等级使用，如P75，轨按P60 普通轨使用，并定期（或定运量）强制换轨；另一个方法是进行保护，如采用外加电流保护或进行表面涂覆（油漆）等。

轨道扣件和接触网金具的腐蚀，在四川、重庆等某些潮湿地区也是非常严重的，热镀锌接触网金具的使用寿命最短仅一年多，而由耐大气腐蚀钢制成的产品在裸用的情况下其寿命反倒可以稍长一些。从理论上说，镀锌产品、特别是热镀锌在通常的大气环境条件下会有不错的表现，寿命有几年甚至几十年，但在严重空气污染、特别是酸雨地区并不适用。

1.1.2.2火车车厢的腐蚀

车厢腐蚀又大体可以分为两部分：1、车厢内部腐蚀，2、车厢外部腐蚀。

车厢内部腐蚀主要集中在车厢内部的洗漱间内。由于水分的存在，导致洗漱间内的钢板焊接处，紧固件连接处等出现锈蚀。

图3-67 车厢内洗漱间腐蚀

车厢外部腐蚀主要为车厢厢体表面腐蚀（图3-68），车体外部部件等，外部部件主要为车轮的腐蚀（图3-69），由于车轮长时间处于运转状态，导致受到疲劳应力，加上处于暴露环境下，很容易发生大量锈蚀以及应力疲劳裂纹，给火车运行造成危害。

1.1.2.3铁路设施的腐蚀

不仅仅是铁轨以及车厢存在腐蚀情况，各种与之相对应的设施也遭遇着各种腐蚀。如铁路桥梁，支架，隧道设施等等。铁路桥梁的钢结构常年暴露室外，我国幅员辽阔，铁路线拉的很长，钢桥所处的环境条件很不相同，涉及了我国几乎所有的气候类型，如东北、华北、中原的钢桥分别处于寒冷、高温、温暖、干燥性的气候条件下，华北、华南的钢桥处于亚湿热、湿热、含有盐雾的海洋性气候条件下，西北的钢桥处于风沙性的气候条件下，西南的钢桥处于湿热、酸雨性的气候条件下，新建的青藏线上的钢桥处于强紫外线的照射条件下。由于所处的外部环境不同，钢桥的腐蚀特性、严重程度也就不尽相同。对钢铁桥梁的防腐，早在18世纪末欧洲一些国家就已意识到进行保护性涂装的重要性。多年来我国在钢桥防腐蚀涂装方面也投入了大量人力、物力，现在武汉长江大桥铁路桥面系纵梁因锈蚀而更换的事实，使我们更加清醒地认识了钢桥防腐蚀涂装的重要性。

由于隧道处于地表以下，地层中砂层的地下水对混凝土结构具中等硫酸盐腐蚀、弱盐类结晶型腐蚀，对钢筋混凝土结构中钢筋在长期浸水中具弱腐蚀、在干湿交替中具强腐蚀，对钢结构具中等腐蚀性。地下水成分见表3-18、表3-19。

钢筋的腐蚀是结构破坏的重要因素，在腐蚀性地下水的环境，尤其是在Cl－离子含量较高时，钢筋的防腐蚀措施极为重要。现有主要的钢筋保护方法有：

（1）采用环氧涂层钢筋，造价高，施工要求高，现阶段在地铁车站混凝土结构中，尚无条件广泛采用。

（2）钢筋阴极保护，造价高，在地铁车站结构中采用尚有技术问题没有解决，同时长期维护费用大，难以在地铁车站混凝土结构中采用。

（3）掺入钢筋阻锈剂，造价较低，是比较可行的方法。

当火车经过山脉或者河流时，桥梁便成了沟通的介质，因此钢结构桥梁也存在巨大的腐蚀问题。影响桥梁的腐蚀因素有很多，主要有温度、湿度以及大气中SO2的含量等，通常情况下产生的腐蚀类型有三种：

均匀腐蚀：均匀腐蚀是在金属整个表面上发生均匀减薄的腐蚀，桥梁上的钢结构基本发生此类腐蚀。

点蚀：钢材在适宜的环境介质中，经过一定的时间大部分表面未受腐蚀，但在个别的点或微区内，由于金属的选择性腐蚀而出现蚀孔或麻点。随着时间的增加，蚀孔向纵深方向发展，这种腐蚀形态称为点蚀。点蚀的产生一般是由于Cl－吸附在金属表面膜中某些缺陷处引起的，如广东某斜拉桥于1988年12月建成，1995年一根钢索上段突然断裂经分析其腐蚀产物发现含有0.1% Cl－和0.1%SO42-，其断裂原因主要是由于Cl－点蚀造成的。又如北京西直门立交桥建于80 年代初，因冬天使用防冰盐来防止结冰，Cl－渗入钢筋混凝土，破坏钢筋表面钝化膜，产生点蚀，使立交桥提前失效而不得不整体拆除重建。

缝隙腐蚀：金属铆接、螺栓连接、螺钉接头等金属与金属间的连接结构（或非金属材料的法兰垫圈与金属材料间）不可避免地存在缝隙，当具有缝隙的这种金属结构暴露在腐蚀介质中时，在缝隙的局部范围内常产生严重的腐蚀。如重庆綦江彩虹桥倒塌的主要原因之一是吊杆上部铆接处水泥灌浆不满，铆接处缝隙发生腐蚀，造成吊杆断裂。

腐蚀几乎无处不在，包括生产工艺，技术措施，材料选择，监测和防腐管理各个环节，因此本课题将选取有代表性的单位和部门通过实地调研，综合分析从防腐蚀工作设计到生产管理各环节对腐蚀控制的影响，探讨这些因素与腐蚀成本控制之间的关系。分析腐蚀失效的表现形式、失效带来的直接经济损失、失效带来的次生危害及经济损失。最后结合政策调研以及行业的未来发展状况，针对不同的腐蚀控制目标，提出最优化的腐蚀防护策略的实施方案。

（节选自《中国腐蚀成本》）

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