发表时间：2020-10-28T14:59:02.940Z 来源：《基层建设》2020年第18期作者：张铁民
[导读] 摘要：了解设备在空气中的腐蚀机理才能更好地维护设备。
中铁电气化铁路运营管理有限公司北京 100036
摘要：了解设备在空气中的腐蚀机理才能更好地维护设备。因此，简要分析了热带沿海高铁设备环境和空气腐蚀机理。
手机盒关键词：热带高铁；空气；腐蚀
引言：国内对热带沿海高铁设备维护尚无参照依据、成熟的经验，海南环岛高铁作为全球第一条热带地区环岛高铁的运营维护经验弥足珍贵。自海南环岛高铁开通以来，陆续出现腕臂锈蚀、主变低压套管线夹腐蚀、电气元器件腐蚀故障等一系列问题，因此特殊环境下的设备空气腐蚀机理很值得我们去研究。 1热带沿海铁路气候环境特点
海南环岛高速铁路由海南东环铁路和海南西环铁路组成，连接海口至三亚，东环308公里，西环345公里，
主要运行动车组.海南东环铁路于2010年12月30日开通运营，海南西环铁路于2015年12月30日开通运营。海南环岛高速铁路是全球第一条热带地区环岛高铁，是热带沿海铁路的典型代表。
1.1海南铁路气象条件及气候温度变化监测
1.1.1气候区块划分帷幕灌浆
海南岛可划分为2个温度带，分别是中热带和边缘热带，二者界线西起昌江与儋州交界处，大致沿东方、乐东、三亚、陵水各市县的北部边缘，东至万宁市中部地区。该线以南为中热带地区，以北为边缘热带地区，根据海南环岛高铁牵引变电设备所处位置，结合气候划分，将设备分区情况简单划分为半湿润区、湿润区、半干旱半湿润区、半干旱区。
1.1.2区域块降水量
海南岛降雨量充沛，多年平均降雨量为 1759.8mm，北部海口市降雨量为 1639mm，西部东方市降雨量为 950mm，南部三亚市降雨量为1317.9mm，日最大降雨量达 518mm（叉河）；一般 5～10 月为雨季，占全年降雨量 80～90%。11 月至次年 4 月为旱季，降雨量占全年降雨量的 10～20%。
1.1.3区域块光照度
食品烤箱
夏秋炎热多雨，冬春温暖干旱偶有阵寒。全岛多年平均气温24.1℃，北部海口市为 23.8℃，西部东方市为 24.0℃，南部三亚市25.5℃；四季温差变化不大，最低1月份，最高为7 月份，极端最高气温 41.5℃，出现于昌江地区；昼夜温差也较小，一般小于 10℃，最大温差20℃。
1.1.4海南环岛高铁气象条件
海南环岛高铁的线路位置在北回归线以南，为热带气候，日照时间长、平均气温高、蒸发量大、平均风速大，旱季较长、全年无霜。
岛内以季风为主，强热带风暴和台风多出现在夏秋季，热带风暴影响本区，台风最大风力14级以上，但较少出现，一般在 12 级以下。年平均风速 3.2m/s，最大风速 25.3m/s。5～11 月均有台风侵袭，尤其 8～9 月最多。台风常伴有雷击、暴雨，全年雷暴多达 130 天以上。
据国家建筑气候区划分标准（GB50178）并补充收集气象部门资料进行分析归纳确定，气象条件见下表：
图：气象数据
2 空气腐蚀机理及因子因素
根据金属腐蚀的反应机理，腐蚀可以分为电化学腐蚀和化学腐蚀。电化学腐蚀是指金属表面与离子导电的介质因发生电化学作用而产生的破坏，化学腐蚀是指金属表面与非电解质直接发生纯化学作用而引起的破坏。电化学腐蚀是最常见、最普遍的腐蚀，因为只要组成环境的介质中有凝聚态的水存在，金属的腐蚀就会以电化学腐蚀的形式进行。金属在各种电解质水溶液，以及大气、海水和土壤等介质中所发生的腐蚀都属于电化学腐蚀。环境介质中引起金属腐蚀的物质主要是氧分子和氢离子，它们分别导致金属的耗氧腐蚀和析氢腐蚀，其中又以耗氧腐蚀最为普遍。 2.1 自然因素
海南环岛高铁位于海南岛沿海特殊的地理环境中，由于海水的蒸发，致使大气相对湿度大且含有大量盐分，纬度较低，全年日照时间长，气候环境特征具有高温，高湿，高盐分的特征，尤其是12月至次年的2月相对湿度大，设备表面易凝结水露，腐蚀的速度会明显加快。
2.2 高盐分因素
在沿海或者近海地区的大气中都充满着盐雾，它是由海水和海浪击岸时泼散的微小水滴，经气流输送过程形成由悬浮的氯化物微小液滴所组成的弥散气雾系统。由于盐雾所含有的氯化物，如氯化钠、氯化镁具有在很低第相对湿度下吸潮的性能和氯离子具有很大的腐蚀性，因此盐雾对于在沿海或近海地区的金属材料及其保护层具有较强的腐蚀作用。经过测量海南海口地区露水附盐密度为4.03 mg/cm²，
而雨水附盐密度0.0153mg/cm²，露水的附盐密度是一般雨水的两百多倍，高附盐密度是造成腐蚀的一个重要因素。
当盐雾的微粒沉降附着在设备金属的表面上，便迅速吸潮溶解成氯化物的水溶液，在一定的温湿度条件下，这种氯化物水溶液或离解后的氯离子，通过漆膜、渡层或其他材料的微孔而渗入到材料体系内部，从而引起材料的老化或金属的腐蚀，盐雾对金属的腐蚀是电化学方式进行的，腐蚀的机理基于原电池腐蚀，期腐蚀过程如下：阳极：金属（Me）失去电子而变成金属阳离子，并以水花离子的形式进入溶液，同时把相当的电子留在金属中：Me+nH2O→Me²+.nH2O+2e；阴极：留在阴极金属中的剩余电子，被氧去极化，还原并吸收电子，成为
氢氧根离子：O2+ nH2O+4e→4OH-；电解液：氯化钠离解而生成钠离子和氯离子，部分氯离子、金属离子和氢氧根离子反应生成金属腐蚀物。2Me2++2CI+2OH→MeCI2.Me（OH）2。
2.3高温因素
大气温度与湿度两者关联影响金属腐蚀。这有以下一些主要情况：第一，大气的水蒸气含量，随气温升高而增大；第二，气温高促使腐蚀加剧，尤其在潮湿环境里，气温越高，腐蚀速度越快。在相对湿度低时，温度对腐蚀的影响还不太明显，但在高于临界湿度时，随着气温升高，腐蚀量急剧增大。另外，如果大气与金属间有温差，则在温度低的金属表面形成冷凝水、也导致金属生锈。海南岛气候属
于海洋性热带季风气候，年平均温度在22℃一26℃之间，高于大陆年平均温度。
2.4高湿度因素
大气相对湿度在相同温度下，大气的水蒸气含量与其水蒸气饱和含量的百分比，叫做相对湿度。在某一相对湿度以下，金属腐蚀速度很小，而高于这一相对湿度后，腐蚀速度陡然增加。这一相对湿度称为临界湿度。很多金属的临界湿度在50%一80%之间，钢铁约是75%。大气相对湿度对金属腐蚀的影响最大。当大气湿度高于临界湿度后，金属表面便出现水膜或水珠，若是大气中含有的有害杂质溶解于水膜、水珠，即成电解液，加剧腐蚀。接触网专业的电气连接线腐蚀一共260根，其中隧道内占70%，主要是由于隧道内湿度大，腐蚀情况比外界严重。
2.5 人为因素
2.5.1 防锈工艺不健全，执行不好，造成漏涂油，漏做防锈层造成，防锈工艺装备落后，防锈层镀层厚度不达标，
2.5.2施工过程中破坏防锈镀层。
2.6腐蚀性气体污染
空气中的腐蚀性气体，以二氧化硫对金属腐蚀影响最大，特别是对钢、铜及其合金的危害尤甚。大气中二氧化硫主要来源于煤的燃烧。同时，燃烧产物二氧化碳也有腐蚀作用。在大气中混有腐蚀性气体。如硫化氢、氨气、盐酸气等都是促使金属腐蚀的因素。其他因素大气中含有大量尘埃，如烟雾、煤灰、氯化物和其他酸、碱、盐颗粒等，有的本身具有腐蚀性，或者是水珠的凝结核，也都是腐蚀因素，如氯化物被认为是腐蚀金属的"死敌"。由于海南没有重工业，所以这个因素不是造成高铁供电设备腐蚀的主要因素。
结束语
三维打印有效地了解和熟悉高铁设备在空气中的腐蚀机理，对于提高高铁设备质量，保证高铁运输安全稳定有着极其重要的意义。
参考文献：固体水
恒温室
[1]中共海南省委宣传部编．绿崛起之路：海南建省办经济特区25年发展历程．海口：海南出版社，2013年4月
[2]龚敏，余祖孝，陈琳编．金属腐蚀理论及腐蚀控制．北京：化学工业出版社，2020年1月
[3]张宝宏著．金属电化学腐蚀与防护．北京：化学工业出版社，2019年1月.
作者简介：
张铁民，男，1978年7月，石家庄铁道大学（2016年1月毕业），电气工程及其自动化，中铁电气化铁路运营管理有限公司北京维管段，段长（助理工程师）
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