不锈钢地铁车体的腐蚀原因及其防腐蚀措施

不锈钢地铁车辆具有环保、免油漆、耐腐蚀等优点，带给人们“无锈、清洁、高级质感”美好印象。不锈钢的金属质感符合现代审美,在国外城市轨道交通中得到了大量应用,也越来越多地用于国内城市地铁中。但是，在车体制造过程中经历了下料成型、零部件组装焊接等工序后，不锈钢车体容易发生腐蚀，出现“不锈钢生锈”的现象。本工作基于公司某非涂装不锈钢项目的执行经验，参考文献[1-3]总结了不锈钢车体产生腐蚀生锈的原因，对各个环节应该注意的控制要点及解决措施进行了归纳，为避免或减轻不锈钢车体腐蚀生锈提供参考。

1 选材设计的防腐蚀要求

目前,不锈钢地铁车辆的车体材料设计多数采用“不锈钢+局部碳钢”的混合设计模式：整个车体仅端牵枕采用碳钢材料, 其余部份为不锈钢材料。端牵枕采用碳钢材料主要是为了解决端牵枕部位的厚板承力和焊接变形等问题。不锈钢车体材料主要为防腐蚀性能优良的SUS301L系列奥氏体不锈钢，包括SUS301L-ST、SUS301L-MT、SUS301LHT、SUS301L-DLT等多个强度级别的材料。选材时主要考虑部件的强度需求以及成型要求。底架端部结构为碳钢材料，牵枕缓承力部件主要采用具有良好冷成型性能的高强度耐候钢。不锈钢材料防腐蚀性能较好，表面不需要再涂漆，但外露的弧焊焊缝部位要进行钝化处理，碳钢部件外露面、异种钢接头混合区域都要进行油漆处理。

2 不锈钢车体腐蚀原因

由于不锈钢表面存在钝化膜，在一般情况下不锈钢较难与介质发生化学反应而被腐蚀，但并不是在任何条件下都不能被腐蚀。当环境中存在腐蚀性介质和诱因时，不锈钢也能与腐蚀介质发生缓慢的化学和电化学反应从而腐蚀生锈。如不锈钢表面附着的油污、灰尘、酸碱盐等污染物在大气、水等环境作用下会转化成腐蚀介质，与不锈钢基体发生氧化反应形成化学腐蚀；不锈钢加工过程中产生的表面划痕，附着的割渣、飞溅物等易生锈物质，在大气和水等环境作用下与不锈钢基体形成原电池产生电化学腐蚀现象。因此，在不锈钢车体制造过程中应采取有效措施保护不锈钢表面，尽量避免锈蚀条件和诱因的产生。通过分析某个非涂装不锈钢车体生产过程中的腐蚀现象，将生产过程中导致不锈钢车体腐蚀的原因归纳为以下五类。

2.1 存放、运输及吊运不当

在存放、运输及吊运中，遇到硬物划伤，异种钢接触，灰尘、油污、铁锈等污染时，不锈钢件(包括原材料)会发生腐蚀。不锈钢与其他材料混合存放、存放使用的工装不当，容易对不锈钢表面造成污染，引起化学腐蚀。运输工装、夹具使用不当会造成不锈钢表面磕碰、划痕，从而导致不锈钢表面钝化膜破坏，形成电化学腐蚀。吊具、夹头使用不当,过程操作不当也会导致不锈钢表面钝化膜破坏，引起电化学腐蚀。

2.2 原材料下料、成型

卷钢板材料需要经过开平、裁剪、折弯或棍弯等方式才能加工成使用的零件。在上述加工过程中，因切割、夹持、受热、磨具挤压、冷加工硬化等导致不锈钢表面富铬氧化物钝化膜遭到破坏，引起电化学腐蚀。正常情况下，钝化膜被破坏后暴露出的钢基体表面会和大气反应进行自我修理，重新形成富铬氧化物钝化膜，继续对基体起保护作用。但是，如果不锈钢表面不洁净，则会加速不锈钢的腐蚀。在下料过程中的切割热和成型过程中的夹持、受热、磨具挤压、冷加工硬化等都会导致组织不均匀变化，引起电化学腐蚀。

2.3 热输入

当温度达到500～800 ℃时，不锈钢中的铬碳化物会沿晶界析出，晶界附近因含铬量下降而出现晶界腐蚀。奥氏体不锈钢热导率约为碳钢的1/3，焊接时产生的热量不能很快分散，大量聚集在焊缝区域使温度升高，导致不锈钢焊缝及周边区域发生晶界腐蚀，另外其表面氧化层遭到破坏，容易引起电化学腐蚀，因此焊缝区域极易发生腐蚀现象。在异种钢焊接时，异种钢易发生电化学腐蚀。火焰调修会造成不锈钢表面钝化膜层的破坏，尤其对同一区域进行反复加热时，锤击造成金属表面氧化膜破坏，不均匀的组织和钝化膜的缺失都会诱使电化学腐蚀的产生。焊接作业完成后，通常需要对焊缝外观进行打磨处理，清除黑灰、飞溅、焊渣等易诱发腐蚀的介质，同时对外露弧焊焊缝进行酸洗钝化处理，异种钢焊接接头则需要进行油漆找补。矫形时尽量采用机械装置，或用木锤(橡皮锤)或垫橡皮垫锤击，禁止用铁锤锤击，以避免损伤不锈钢件。

文章来源：《腐蚀科学与防护技术》 网址: http://www.fskxyfhjszz.cn/qikandaodu/2021/0207/424.html