[科普中国]-耐腐蚀钢轨

耐腐蚀钢轨(corrosion-resistant rail)是指具有良好耐腐蚀性能的低合金钢轨。

简介耐腐蚀钢轨(corrosion-resistant rail)是指具有良好耐腐蚀性能的低合金钢轨。有的低合金钢轨，如U74Cu和U74MoSiCu等含铜耐磨钢轨，不但具有较高的耐磨性能，而且耐腐蚀性能也比普通碳素钢轨提高40%-80%。在长隧道内，由于通风条件差，空气潮湿，蒸汽机车或内燃机车排放的有害废气，对普通碳素钢轨及钢轨扣件等部件产生严重锈蚀。因此，我国铁路一般应铺设在长度大于1000m的隧道内，铁路机务段加水线上。因有废液腐蚀钢轨，也铺设这类钢轨1。

喷涂方法解决钢轨耐大气腐蚀国内外已有多种技术可以解决这一问题，但是，通过这些方法实现目标大多生产工艺复杂，成本也较高，且生产的钢轨耐腐蚀的目标时间也与我公司需要解决的钢轨防腐时间有所不同1。

铁路用钢轨在钢铁企业生产出厂后，需经过铁路运输(或海运)到达用户，用户还需要焊接成250m～500m长轨条后堆放，再用长轨车运输到铁路线路上进行铺轨，铺轨后到铁路正式运营，这一过程的周期一般在1年的时间以内，个别的超过1年。普通的钢轨一般在钢铁企业出厂后铁路运输过程中，特别是海洋环境条件下的远洋船运，因自然条件下日晒雨淋，达到铁路用户后其表面就已经开始锈蚀发黄，以至在钢轨铺轨后到铁路正式运营的期间内，由于大气锈蚀作用致使钢轨表面发生锈蚀或锈层剥落，锈水污染铁路道床和环境。铁路用户都希望在略微增加生产成本的条件下采取措施改变现状。在一般线路钢轨(潮湿隧道或海洋环境条件除外)的实际使用中，钢轨在铺轨正式运营后，由于列车运行中油污滴漏、线路维护等因素，钢轨轨头踏面因磨耗而光亮，轨腰和轨底被油污、尘埃等附着，其锈蚀程度反而减轻。所以，铁路需要一种增加生产成本较低，且在出厂后1年的时间(长途运输、焊轨堆放和铺轨过程中)内钢轨踏面不完全锈蚀，轨腰和轨底无锈蚀，达到在生产出厂后至铺轨正式运营的时间内耐锈蚀为短期目标的钢轨新产品。

钢轨的腐蚀问题的处理方法对于钢轨的腐蚀问题，人们采取了多种方法。一是采用阴极保护的方法，重点是解决隧道内钢轨的锈蚀问题。通过此方法制作的耐腐蚀铁路钢轨，由于使用直流电，容易干扰铁路信号,控制操作也较复杂；二是采用有机涂料保护的方法，主要通过对钢轨涂刷有机锌涂料、焦油环树脂和硝基甲酸乙脂漆制作成的耐腐蚀铁路钢轨,由于有机涂料层与钢轨基体的结合力较低，容易脱落；三是采用电弧或火焰喷涂锌、铝或锌—铝合金的方法，由于该方法需要采用喷丸或喷砂清除表面氧化铁皮，生产方法复杂，成本较高；四是在钢轨钢材中加入Cr、Mo、Cu、Ni、P、Re等合金元素以提高钢耐腐蚀性能而得到的耐腐蚀铁路钢轨，该方法生产成本相对较高1。

采用在钢轨表面(包括轨头、轨腰和轨底)自动喷涂透明的钢轨专用防锈油，油膜厚度宜控制在30～50 ±5 μm，涂装后的钢轨在野外大气环境条件下，可在1年的时间(长途运输、焊轨堆放和铺轨过程中)内钢轨踏面不完全锈蚀，轨腰和轨底无锈蚀的状态，达到钢轨在生产出厂后至铺轨正式运营的时间内耐锈蚀的短期目标。

待处理的钢轨进入预定工作位置，检测装置检测到轨头后，反馈信号给控制系统，控制系统控制喷雾系统开始工作；钢轨处理完后，钢轨尾部离开制定位置后，检测装置反馈信号给控制系统，控制系统立即关闭喷雾系统，停止喷雾；整个装置工作期间油雾回收器均处于启动状态。

生产耐大气防锈钢轨的关键采用自动喷涂方式生产耐大气防锈钢轨应注意的几个关键问题:一是供油应选择柱塞泵，选择柱塞泵时应充分考虑几个因素，柱塞泵要具备防爆性能，由于工件运行速度一般在2m/s左右，喷涂厚度为(30-50)±5μm，因此，排量需满足喷涂流量要求，响应速度快，寿命长、噪声低、控制精度高及排量能够手动调节等性能要求；二是喷枪的选择要充分考虑喷嘴的喷出量满足喷涂量要求，由于生产是连续作业，为了减少更换频数，喷枪(包括喷嘴)使用寿命要长，喷枪开/关能自动控制，便于实现喷涂自动化，单个喷枪喷出量需具备手动调节功能；三是为了得到喷涂均匀的防锈钢轨，喷枪应在钢轨的上下各布置一支，钢轨的左右各布置两只，具体位置可通过试验确定合理位置；四是为了保证喷涂系统正常运行而不至于影响正常生产，柱塞泵的设置可设计为一用一备，喷枪设置可设计为六用一备；五是喷涂需采取在相对密闭的空间里(油雾喷雾器)进行，与之相连的油雾回收机的设计需充分考虑其油雾回收能力，油雾回收机中的风机功率选择过小，油雾回收能力不够，而运动的钢轨不断从油雾喷雾器中穿行，油雾喷雾器要达到完全密封状态难以实现，如果油雾回收能力不够，喷涂过程中就会造成油雾扩散，不利于环保，影响职工身体健康，还可能造成爆炸或火灾事故；六是可设置一个压力储气罐，以便给柱塞泵提供压力相对稳定的气源。

通过上述工艺流程介绍可知，采用本方法生产耐锈蚀铁路用钢轨，生产工艺简单，可以保留热轧钢轨表面的氧化铁皮，不影响钢轨的外观和使用性能；生产成本低，涂装生产工艺工程符合环保要求；不需要在钢中添加合金元素，可保持原有铁路钢轨的化学成分不变，不会改变原有铁路钢轨的理化性能等使用性能；在钢轨上不附加任何电源，不会影响和干扰铁路信号；涂装钢轨专用防锈油后的钢轨直接可采用堆垛方式自然干燥；不改变钢铁企业原有钢轨的生产工艺流程,只在原有钢轨的生产工艺流程中添加装备的费用不超过200万元便可实现耐腐蚀钢轨的生产。因此，采用自动喷涂解决生产防腐钢轨的方法具有一定的推广价值。

本词条内容贡献者为:

石季英 - 副教授 - 天津大学