高速鐵路接觸網零部件止動墊片銹蝕分析及防腐改進

牛致森

（中鐵建電氣化局集團軌道交通器材有限公司，江蘇 常州 213179）

不銹鋼的耐蝕機理為鈍化膜理論，Cr 的含量最低要求為10.5%，Cr 含量直接關系不銹鋼材料的抗腐蝕性，材料在環(huán)境中表面形成明顯的Cr2O3，連續(xù)的保護性薄膜可以有效抑制腐蝕發(fā)生，在破壞時也具備一定的自然修復功能。目前，國內止動墊片的材質采用牌號06Cr19Ni10 不銹鋼板材，厚度1～1.5mm 。止動墊片是高速鐵路接觸網零部件的配件之一，在零件服役過程中，為防松止動起到關鍵作用，使用形式豐富多樣，安裝位置遍布廣泛。

1 銹蝕止動墊片情況

接觸網零部件止動墊片材質為06Cr19Ni10 不銹鋼，根據產品不同特點，采用1 ～1.5mm 厚板材進行冷沖壓成型工藝，在工廠實施批量化生產，如圖1。成型后與接觸網零件其他配件進行成品裝配。裝配成品后，運往施工現場進行接觸網安裝，安裝工具主要為扭矩扳手，安裝于接觸網各個區(qū)域位置，服役環(huán)境為沿線露天高空或隧道內高空。根據4 件銹蝕零件觀察，銹蝕顏色為黃褐色跡象，顏色面積較小，大多處于墊片邊緣處，如圖2。

圖1 止動墊圈形式樣貌

圖2 止動墊圈銹蝕樣貌

2 銹蝕零件失效分析

2.1 宏觀形貌分析

腐蝕又可分為均勻腐蝕或全面腐蝕與局部腐蝕，止動墊片整體光亮，有明顯在扭矩施力后輕微變形的痕跡，邊緣部位可見存在明顯的黃褐色跡象，跡象面積較小，且局部有擦傷痕跡，如圖2。

2.2 能譜分析

一般說來，奧氏體不銹鋼含有較高的鉻、鎳含量，組織為奧氏體與其他類不銹鋼相比，是耐腐蝕最好的一類。通過斑痕處能譜分析，斑痕處可見Cl-、S2-等腐蝕性元素，4 件產品斑痕處均有Al 元素存在，且斑痕處均有擦傷痕跡。以1#零件為例，銹蝕物含有Cl、O、Na、Ca、Al、S 等元素，其中，Cl 元素為不銹鋼腐蝕敏感元素。

2.3 微觀形貌分析

通過對斑痕處微觀分析，如圖3，截面金相未見明顯腐蝕坑，說明基體并未發(fā)生顯著腐蝕。如圖4，斑痕處未見明顯蝕坑，正常處樣貌平整光滑，斑痕處擦傷痕跡明顯，正常處與擦傷處組織相同，均為奧氏體，組織形態(tài)正常。

圖3 200X 1#斑痕處截面組織

圖4 2#斑痕處微觀形貌

2.4 服役環(huán)境分析

（1）酸性、含鐵紅壤影響原因。長江以南低山丘陵的紅色土壤含鐵，酸性強，土質黏重，成分中的Fe2O3最不易溶解，雨水后結晶一層層包覆在黏粒外表面，形成一個個的粒團，不易被雨水沖刷，堆積一定程度形成了鐵銹。

（2）排放大氣影響原因。經過統計沿線有磚廠、水泥廠、造紙廠等大氣污染物排放工廠19 家，大氣污染物對金屬的腐蝕影響極為重要，如SO2、NOx、O3、CO2、有機鹵代烴等。

2.5 結果與討論

通過以上4 方面進行分析研究，結果如下：（1）止動墊圈部分腐蝕區(qū)含有Cl-、S2-局部等腐蝕性元素，4 件產品斑痕處可見擦傷痕跡；（2）截面金相未見明顯腐蝕坑，組織形態(tài)也均為奧氏體；（3）通過專業(yè)檢測機構對現場土壤與空氣進行檢測，檢測結果顯示，土壤中鐵、鋁元素含量較高，空氣中的硫酸霧、氯化氫成分均超標。

3 制定優(yōu)化方案

經過腐蝕機理分析，綜合材料特性與服役環(huán)境特點，在不改變材料牌號的基礎上主要通過清洗脫脂等方式將加工后的零件進行清洗，去除雜物油漬，研磨去除加工后的邊緣毛刺以及冷加工造成的應力，再進行表面處理，致使表面具備更加耐腐蝕與耐破損的能力，主要制定三種表面處理優(yōu)化方案，通過實驗對比，選擇最佳方案。

4 優(yōu)化方案實施

方案1：脫脂——活化——光折——清冼——烘干。脫脂把工件表面黏附物質以及工件在加工過程中所黏附的油性臟物高效的去除脫離徹底?；罨コ砻嬗绊戝儗咏Y合強度的物質，為鍍層與集體金屬間的良好結合提供有利條件。

方案2：清洗——研磨——酸洗——鈍化——中和處理——清洗——烘干。清洗后放磨料研磨液，光亮劑、草酸濃度為12.5%，洗潔精、燒堿等，震動研磨50min，用不銹鋼鈍化液，用水稀釋，浸漬10min 進行鈍化。

5 效果驗證

根據以上方案,每種優(yōu)化方案選擇止動墊圈樣品按照GB/T10125-2012 進行試驗，并滿足最長試驗時間500h，出現腐蝕面積占全部表面積的比例≤5%的要求。經過500h，沒有出現銹蝕。對比方案2 效果差于方案1 效果。嚴格按照要求安裝在模擬線路上，檢查發(fā)現，12個月沒有銹蝕出現，其中，方案1 優(yōu)化處理的止動墊片表面效果最佳。

6 結語

經過分析，確定了止動墊片是因為受到外部力量的擦傷在惡劣服役環(huán)境中，黏附著來自土壤中、大氣中、工具上的腐蝕元素，造成未出現基體性腐蝕的淺表層腐蝕痕斑。通過三種表面處理優(yōu)化方案的實施對比，確定“脫脂——活化——光折——清冼——烘干”流程的防腐方案進一步增強了防腐功能，大大提高了不銹鋼產品防腐效果與服役壽命，可慢慢推廣到行業(yè)內同類產品的防腐提升。