摘要：在分析了目前我国已开通部分高速铁路存在的接触网零部件及设备污染情况的基础上，剖析零部件的结构、材质特点和工作条件，结合目前国内的防腐技术种类和特点，提出了不同情况下接触网针对性防腐建议措施。

关键词：高速铁路；接触网；防腐

1 引言

我国高铁自开通运营以来，高速铁路沿线经常面临多种地方企业排放污染粉尘、工业气体，严重影响设备绝缘强度的问题。虽然运营部分一方面加强自身的清洁力度和检修管理，另一方面与建设单位沟通共同整治环境污染，但随着高铁运营的深入和外部环境的变化，接触网设备的污染愈加严重，近期多条客专线路在对重污区设备检查中发现重污区段除绝缘设备以外的接触网零部件出现大面积的锈蚀、氧化、表面脱落严重威胁供电设备及行车安全，本文在武广、郑西等高速铁路接触网零部件研究的基础上，分析了各种零件的工作情况和目前国内几种零部件防腐技术，在满足施工、运营条件的基础上提出了几种接触网零部件防腐措施的建议，对接触网零部件设计、接触网系统设计及施工、运营等方面提出指导性建议。

2 接触网零部件常见腐蚀情况

目前常见的接触网设施腐蚀有以下几种：

2.1 铝合金零部件：斜拉线定位钩、定位管、定位器氧化腐蚀、表面脱落较严重，拉线定位钩与斜拉线铰接部位明显出现氧化腐蚀、磨损脱落。

2.2 铜合金零部件：弹吊线夹、吊弦线夹、吊弦线、承力索等氧化腐蚀严重，腐蚀后表面颜色呈绿色。

图1 承力索座（拉线钩）污染照片图2 吊弦线夹（部分）污染照片

2.3 不锈钢零部件：主要为紧固件，如吊弦线夹螺栓、弹吊螺栓、定位线夹螺栓、各类不锈钢顶丝等均有不同程度锈蚀。

2.4 地脚螺栓及螺母：钢柱基础地脚螺栓螺帽腐蚀严重，表层已逐渐脱落。

图3 不锈钢螺母污染图        4 支柱地脚螺栓污染

3 接触网工作条件及腐蚀机理

3.1 目前调差的重污染区的主要污染企业为水泥厂和化学制品厂，水泥工业对大气所产生影响的主要污染源是粉尘和废气，粉尘的主要成分：CaCO3、CaO、SiO2、Fe2O3、Al2O3、MgO、Na2O、K2O 等，其中，SiO2是粉尘中的重要成分，是人产生尘肺病的主要原因；废气中包括粉尘、SO2、NOX、CO2、HF 等。化学制品厂除污染水质外，主要是产生刺眼、刺鼻和呛喉咙的气体和浓烟，如氨气、硫化氢、SO2、甲硫醇。结合能谱，测试结果与实际情况基本一致。

接触网铝铸锻件长期暴露在大气中，当表面存在粉尘时，在尘粒的沉积处就会造成缝隙，容易保持水膜的存在，为其它粉尘和废气溶于水创造了条件，形成电解质溶液，液膜中的Cl-首先在铝表面的活性位发生吸附，C1-的吸附是铝发生点蚀的最初步骤，当铝合金结构表面涂层被破坏后，腐蚀介质将直接与金属基体接触，一旦溶解开始，溶解区与临近尘粒沉积处的钝化区形成闭塞电池，进一步加剧点蚀的形成和发展，如果缝隙变大，腐蚀率会明显加剧。

图5 CuNi2Si 金相组织

3.2 从图5 的CuNi2Si 金相组织和CuNi2Si 表面腐蚀产物的XRD 衍射分析可知CuNi2Si 材料主要以化学腐蚀为主，属均匀腐蚀，Cu 本身标准电极电位为正，Cu－Ni2Si 在大气和电解质溶液中发生化学反应，本身被氧化，在腐蚀介质中，发生电化学腐蚀几率很小。

3.3 不锈钢A2 暴露在大气中，由于氧气和水的化学和电化学作用而引起腐蚀。不锈钢靠表面形成的钝化膜而耐蚀的，钝化性能主要来自铬，钝化膜的稳定性随铬含量而增高，理论上铬含量达到12.5%足以在大气中形成自发的钝化膜，但实际使用中对钝化膜的自修复能力不足。在实际中常使用含铬17%以上的不锈钢，镍、钼促进其钝化膜稳定性。

在大气条件下，表面水膜的单一因素下，不锈钢的钝化膜不会破坏，即使破坏，也容易自修复。但是当表面存在灰尘时，在尘粒的沉积处就会造成缝隙，容易保持水膜的存在，同时阻碍了氧气的补充，当溶解的氧浓度降到很低时，导致钝化膜溶解，一旦溶解开始，溶解区与临近尘粒沉积处的钝化区形成闭塞电池，进一步加剧溶解过程，点蚀的形成

和发展。当局部腐蚀坑产生后，坑蚀数量必然增加，变大，必将对宏观腐蚀电位产生影响，造成零件电位下降。

不锈钢A2 螺栓端部局部腐蚀，去除表面附着物，有点蚀特征，坑蚀宏观现象不明显。

4 结论

4.1 AlSi7Mg0.6 合金表面污染物是粉尘和腐蚀产物的混合物，混合物以粉尘（SiO2等）为主。

4.2 重污染区的大气环境是接触网零件腐蚀的根源。粉尘沉积和材料表面缺陷处，容易保持水膜的存在，为其它粉尘和废气溶于水创造了条件，是点蚀的起始点。

4.3 AlSi7Mg0.3、AlSi7Mg0.6、6082、不锈钢A2 和CuNi2Si 上述牌号材料制备的接触网零件均发生了腐蚀。AlSi7Mg0.3、AlSi7Mg0.6 表面腐蚀腐蚀机理主要为点蚀和晶间腐蚀；6082 材料表面腐蚀腐蚀机理以均匀腐蚀为主，部分部位出现点蚀和晶间腐蚀；CuNi2Si 均匀腐蚀，主要机理为化学腐蚀；宏观观察，不锈钢A2 发生轻微点蚀。

4.4 根据金属材料耐蚀分类评级标准，6082 材质零件在该环境下“耐蚀”，耐蚀性级别为4 级；CuNi2Si 耐蚀性优于6082 材质；AlSi7Mg0.3 和AlSi7Mg0.6 合金的耐蚀性低于6082 材质，耐蚀性级别为5 级。

5 腐蚀整治设计建议措施

应根据接触网零部件功能、材质、腐蚀机理等的不同，采取具有针对性和差异性的防腐加强措施。在采取防腐加强措施时，首先需保证零部件的机械性能和电气性能满足相关标准和相关规定及要求；其次，在采取新技术、新工艺或新材料，加强零部件的抗腐性后，其零部件应该成熟、可靠，经比选、验证和相关评审，获得允许上道资格后，方可投入线路上运用。

5.1 对铝合金材质的接触网零部件防腐措施

在重污染区段，铝合金零部件相对其它材质的零部件腐蚀较严重。特别是在连接结构处或在最薄弱的位置处使用的铝合金零部件，如斜拉线定位钩等，应加强观察和防腐治理。

目前对铝合金零部件的防腐措施主要有：一是零部件表面涂层处理技术；二是接触网零部件钝化处理技术；三是阳极氧化处理技术。其中，对铝合金管件，如腕臂等，采用阳极氧化处理技术，在哈大高铁和京沪高铁上进行了部分应用；铝合金铸件采用钝化处理技术，在哈大高铁中部分应用。但抗腐蚀的实际效果目前还无法确认，建议进行实地调研，以便进一步了解应用效果。

针对本重污染区段，建议选用相同的铝合金零部件，分别采用上述三种防腐处理后，在线路旁进行试挂。试挂一年后，分别对试挂的零部件进行检测，包括物理性能检测和化学性能检测，经比选及相关部门评摘要：在分析了目前我国已开通部分高速铁路存在的接触网零部件及设备污染情况的基础上，剖析零部件的结构、材质特点和工作条件，结合目前国内的防腐技术种类和特点，提出了不同情况下接触网针对性防腐建议措施。