钢轨防锈技术1

1、钢轨的锈蚀及防锈技术探讨上海铁路局 张本章0.随着近年来铁路运输向着高速、重载的方向飞速发展，中国铁路的发展已经步入了高铁时代。高速铁路的飞速发展也就对钢轨的耐锈性能提出了更高的要求。研发一种切实可行、成 本低廉、使用方便的防锈技术不但对铁路运输企业节约成本、降低工务维修（还轨）作业量、 提高安全行车质量保证都有重要的实际意义，更重要的是避免大量的钢材浪费，为整个国民经 济的发展做出重要贡献。本文结合笔者在上海工务大修段丹阳工务大修基地施工时的工作实际 就钢轨锈蚀现象和防锈技术做初步的分析和探讨。1. 钢轨的锈蚀现象1.1 钢轨的锈蚀是指钢轨表面与周围介质发生化学作用或电化学作用而遭到破坏的现

2、象。钢轨锈蚀将导致钢轨表面疏松、有效截面积减小、产生大量的绣坑、力学性能降低，甚至因锈 蚀严重而报废。图1存放过程中钢轨的锈蚀图2 铺设在线路上钢轨的锈蚀1.2 .铺设在线路上的在用轨除轨顶外在轨腰和轨底由于自然降水和空气的水分附着在表 面，日积月累很容易产生锈坑，可造成应力 集中，久而久之产生致命的裂纹，在列车车 轮对钢轨产生的巨大冲击荷载、循环交变荷 载作用下将导致钢轨断裂、最终酿成大祸。1.3. 存放在仓库中的钢轨就更容易发 生锈蚀，其后果也是相当可怕。它造成巨大 的材料浪费。不光是钢轨容易生锈，其他钢 材制品在存放过程中同样也如此。据权威部 门数据统计每年因锈蚀而浪费的钢材占全国钢材生

3、产总量的20%这是相当惊人的一个数字。图3因锈坑产生的应力集中而导致钢轨脆性断裂笔者今年亲自参与的丹阳工务大修基地还建工程所使用的钢轨全部由上海工务大修段旧料调拨，这些钢轨是用平板车运输至现场的，卸完后均匀洒落在平板车上的铁锈渣足足有5cm厚,可见钢轨在存储和运输过程中锈蚀的程度。1.4. 根据锈蚀作用机理，钢轨的锈蚀可分为化学锈蚀和电化学锈蚀两类。a. 化学锈蚀： 化学锈蚀指钢轨直接与周围介质发生化学反应而产生的锈蚀。这种锈蚀多数是钢轨发生氧化作用而在表面形成疏松的氧化物。在常温下，钢轨表面形成一层薄氧化保护膜（FeO,可以起到一定防止钢轨锈蚀的作用，所以在干燥环境中，钢轨锈蚀一般进展缓慢。

4、但实际应用中钢 轨大多直接暴露在空气中，风吹雨淋，尤其是铺设在隧道内、明桥面上的钢轨所处的环境湿度 都很高，这些为钢轨发生化学锈蚀创造了良好的条件。b. 电化学锈蚀 电化学锈蚀指钢轨与电解质溶液接触，形成微电池而产生的锈蚀。潮湿环境中钢轨表面会被一层电解质水膜所覆盖，而钢轨本身含有铁、碳等多种成分，由于这些成分的电极电位不同， 在钢轨表面很容易形成许多微电池。在钢轨表面的阳极区，铁被氧化为Fe2+进入水膜，在阴极区, 溶于水膜中的氧被还原为 0H，F/和0H两者结合生成不溶于水的Fe （OH 2，Fe （OH 2进一步 被氧化成为疏松易剥落的红棕色铁锈 Fe（OH 3。电化学锈蚀是钢轨锈蚀的最

5、主要形式，也是导 致钢轨锈蚀最严重的形式。2. 钢轨防锈技术探讨综上所述，水和氧是导致钢轨发生锈蚀的两个最主要因素。此外钢轨本身的化学成分、表 面结构，以及周围介质中酸碱盐、CO的含量、一些卤素例子，尤其是氯离子都是导致钢材锈蚀 的主要因素。因此我们防止钢轨锈蚀的基本思路就是将除在用轨轨顶外的钢轨表面与周围介质 隔离使得钢轨不具备与周围介质发生化学的条件、采取有效措施充分利用电化学反应来保护钢 轨、防止其被氧化。2.1针对铺设在线路上的在用轨 已经铺设在线路上的在用轨可以采用在轨底和轨腰涂刷防锈漆（底层环氧富锌漆、面层灰 铅漆或者防锈油）的办法来隔离周围介质中的水和氧等有害因素来防止钢轨锈蚀；

6、铺设在隧道 中的钢轨由于所处环境湿度大、有害因素多，列车排出的废气、废水不容易及时扩散等特点可 采用电化学的方法 （ 牺牲阳极的阴极保护法 ） 来保护钢轨、防止锈蚀。具体方法为每隔一根轨枕 在在扣减上系一块3CM*3CM的锌片。根据笔者在上海工务大修段丹阳工务大修基地内的实验， 效果还是很明显的。2.2 钢轨的贮藏 首先轨料库应选择在地势较高、排水流畅、通风顺畅、尽可能向阳并且交通方便的地点。轨条摆时应设置垫木，保证垫木距离地面 10cm以上，并始终保持库内干燥通风。梅雨季节或湿 度偏高时在料库内增加烘干设备。在轨料库内不能同时存放其他有腐蚀性的化学物质。严禁将 钢轨露天存放 , 困难情况下条

7、件不允许时必须采用隔水材料下垫上盖，并且在两端都连接上锌 片。保护在发生电化学反应时钢轨不被氧化。3. “牺牲阳极的阴极保护法”是一种切实可行的钢轨防锈技术，尤其是在隧道中湿度大、 周围介质成分复杂的情况下效果明显、成本低廉，是一种值得推广的技术。为了保护阴极的钢 轨不被锈蚀，阳极的锌片是用来被牺牲的，所以阳极的选材、大小都是需要值得继续探索的问 题，锌片太大浪费材料并且容易影响到正常行车，过小则防锈的效果不明显，而且更换的次数 太频繁，维修养护的费用大大增加。关于该防锈方法的改进及产业化推广，如何提高防锈设备 的安装效率，增强其防锈效果，笔者在今后将继续与业内同仁共同探讨。导致钢轨锈蚀的主要因素有： 存放自然降水、周围空气的湿度、列车排泄出来的废弃物、空气中二氧化碳溶解在水里形成的碳酸根离子、空气中的含氧量、钢轨本身的化学成份等等 因此我们防止钢轨锈蚀的基本思路就是采取有效措施使得钢轨不与周围介质发生化学或电 化学反应，将除轨顶外的钢轨表面与周围介质隔离。通常采用 钢轨表面刷漆的方法。常用底漆有红丹、环氧富锌漆、铁红环氧底漆等，常用面 漆有灰铅漆、醇酸磁漆、酚醛磁漆等。这儿最好写上点刷漆