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全民高铁 防腐先行之高铁腐蚀篇

2021-01-18 14:06:00 中国腐蚀与防护学会         人气: 19033

      我国是世界上少有的具有气候多样性的国家之一,气候区域从寒温带(漠河)一直到赤道热带(南沙),还包括特有的青藏高原气候大区。高速发展的高铁系统,纵贯南北,横跨东西,覆盖了我国主要的气候带。最北的哈齐高铁建在中温带,最南端海南环岛高铁运行在边缘热带,最西计划建设乌鲁木齐--喀什高铁将穿越暖温带沙漠,在青藏高原东边有西宁-格尔木段高铁。东南沿海从北向南重要城市均贯穿高铁,跨越了暖温带、北亚热带、中亚热带、南亚热带。

       高铁动车在不同的环境下运行,材料的腐蚀是综合因素作用的结果,高铁的固定设施在某些特殊环境下同样遭受了严重的腐蚀。在南方某隧道常年高温高湿,局部相对湿度长期高于 95%,高铁轨道、扣件及电缆支架运行 6 年后腐蚀非常严重。紧固件已锈蚀的很难拆卸,对高铁动车的安全运行产生了严重影响。

图 轨道及扣件腐蚀

图 电缆支架腐蚀

          车体材料由于部位不同腐蚀差异很大,在门框部位的结构件和靠近洗手间区域(包括上下水部位)的铝合金材料腐蚀较快;车窗的外表面粘接胶老化产生裂纹;有些部位由于隔绝材料的损坏存在电偶(不锈钢与铝合金)腐蚀倾向。

图 某动车端门上框铝合金剥层腐蚀

       动车车厢材料主要采用铝合金材料,许多部位也使用不锈钢材料,铝合金焊接对于腐蚀的影响较小,而不锈钢焊接件如不经严格的工艺控制或采用良好的防护措施,在沿其焊缝边缘极易产生贫铬区的晶间腐蚀。按实际制造工艺制作的不锈钢焊接件试样,在万宁暴晒一年,就产生了明显的沿焊缝的腐蚀。

图 不锈钢焊接件腐蚀

      高分子材料橡胶、粘接胶在高铁系统中大量使用,这类材料受气候环境的老化作用也会给动车运行的安全性产生影响。将粘接胶制成片状试样进行曝晒试验,聚氨酯胶经一年的曝晒出现明显的裂纹。在万宁一年的时间曝晒,最大裂纹深度达 23 微米,这种裂纹破坏形式与运行 240 万公里的侧窗密封胶基本相同,但后者深度更大。由于粘接胶老化,抗拉强度、断裂伸长率、附着力均明显下降。经万宁试验站2年曝晒,橡胶试样的抗拉强度下降了11%。

       有机涂层是动车车厢的主要防护材料,车体外表面的涂层除受到各类环境气候因素的腐蚀(老化)作用外,还收到泥沙的冲刷腐蚀,在西北的沙漠地区还要抵抗大风沙天气时的沙砾的冲刷磨蚀。

图 动车运行时的泥沙玷污