不锈钢地铁车体的腐蚀原因及防腐蚀措施

杜艳艳

国家知识产权局专利局专利审查协作江苏中心

江苏省苏州市虎丘区 215000

摘要：不锈钢地铁车辆的优点是保护环境，免油漆，抗腐蚀性强，带给人们一种“不加绣花，干净，质感高级”的美感。符合现代审美观点的不锈钢金属质感，在国外已广泛应用于城市轨道交通，在国内城市地铁中的应用越来越普遍。然而，不锈钢车身在制造过程中经过下料成型、部件组装焊接等步骤后，相对容易发生锈蚀，从而出现“不锈钢锈蚀”现象。因此，本文总结了不锈钢车身锈蚀的原因，总结了每个环节应该注意的地方和解决办法，希望能提供借鉴，避免或减少不锈钢车身锈蚀生锈。

关键词：不锈钢；车体；腐蚀原因；防腐蚀措施

一、选材设计的防腐蚀要求

现在，不锈钢地铁车辆的车身材质大部分用“不锈钢+局部碳钢”的混合设计方式：整个车身只有末端牵枕使用了碳钢材质，其余部分均为不锈钢材质。端牵枕采用碳钢材料，是为了解决厚板的承受能力，以及端牵部位焊接变形的问题而设计的。不锈钢车体材料主要是使用防腐蚀性良好的奥氏体不锈钢材质。在选择材料时，应该考虑零件的强度需要，以及成型的要求。

二、不锈钢车体腐蚀的原因

由于不锈钢表面有一层钝化膜，通常情况下，不锈钢与介质之间不容易发生化学反应，从而发生腐蚀，但这并不意味着不锈钢材质在任何情况下都无法发生腐蚀。环境中存在导致不锈钢腐蚀性的介质和诱因时，也有可能导致发生腐蚀生锈的现象，其化学和电化学反应相对较慢。如覆盖在不锈钢材料外表的油污、粉尘、酸碱盐等污染物，在环境作用下，经氧化作用，转变为腐蚀介质，产生化学腐蚀；不锈钢在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、水等环境和不锈钢材料基体的影响下，发生电化学腐蚀。所以不锈钢车身在制造过程中，要用相应的有效措施对不锈钢材质表面进行保护，尽量避免产生锈蚀状况和诱发因素。某非涂装不锈钢车身在生产过程中出现腐蚀现象，经过分析，造成生产过程中不锈钢车身腐蚀的原因分为以下五类：

（一）存放、运输和吊运不当

存放、运输和吊运过程中，遇到硬物划伤、不同种钢接触，灰尘、油污、铁锈等污染的时候，不锈钢件容易发生腐蚀。不锈钢材料和其他材料放在一起存放，存放使用的工具不适合，容易污染不锈钢材质的表面，造成腐蚀。运送工装、夹具使用不当可能会使不锈钢表面磕碰、划痕，这样就容易导致不锈钢表面被破坏，造成电化学腐蚀。吊具、夹头使用不合理，过程操作不当也会破坏不锈钢表面的钝化膜，从而造成电化学腐蚀。

（二）原材料下料、成型

卷钢板材料需要开平、裁剪、折弯或者是拐弯等方式后才可以加工成能使用的零部件。在加工的过程中，因切割、夹持、受热、磨具挤压、冷加工硬化等造成不锈钢表面含铬氧化物钝化膜被破坏，引起电化学腐蚀。一般情况下，钝化膜被破坏后裸露出的钢基体表面会和环境中的物质发生反应，再次形成含铬氧化物钝化膜，持续性地保护基体。但是，如果不锈钢表面不干净，，就会使表面腐蚀的速度加快。在下料的过程中的切割热和成型过程中的夹持、加热、磨具挤压、冷加工硬化等都可能导致组织产生不均匀的变化，导致化学腐蚀。

（三）热输入

在温度上升到500-800℃时，不锈钢材料中的铬碳化物会沿着晶界析出，晶界附近因含铬量减少出现晶界腐蚀的现象。奥氏体不锈钢热导率约为碳钢的三分之一，焊接时产生的热量不会很快就分散，大部分聚集在焊缝区域使温度升高，导致不锈钢焊缝和它的周围区域出现晶界腐蚀现象。，另外它的表面氧化层受到破坏，很容易引起电化学腐蚀，所以焊缝区域很容易出现腐蚀现象。焊接不同的钢的时候，不同种的钢很容易出现电化学腐蚀现象。火焰调修可能会破坏金属表面的氧化膜，不均匀的组织和钝化膜的缺失都可能诱使电化学腐蚀的现象出现。焊接工作完成后，一般需要对焊接的表面进行打磨处理，清除黑灰、飞溅、焊渣等容易引发腐蚀的介质，还要对外露的焊缝进行酸洗钝化处理，不同的钢焊接接头需要用油漆补上。矫形时尽量使用机械装置，严禁使用铁锤锤击，避免损伤不锈钢的零部件。

（四）设计结构不良

在现实的生产过程中，很多设计结构不合理，这样很容易腐蚀车体，比如说窄空间半封闭焊接结构很容易出现腐蚀的现象，因为零件焊接完成后焊缝、氧化色不容易打磨清理，焊渣不容易被剔除，容易生锈的物质的附着和腐蚀介质形成电化学腐蚀。单面焊、断续焊等存在缝隙结构的地方，容易发生腐蚀。设计结构的不合理化造成排水不畅，最后导致车体结构积水潮湿，造成化学、电化学腐蚀。

四、针对腐蚀现象的改进措施：

（一）存放时应该和其他材料区分存放

（二）使用有效的措施使不锈钢表面保持干净的状态，避免油污、灰尘等对不锈钢材质污染而引起化学腐蚀。

（三）对于运输不当引起的腐蚀，可以在转运的过程中使用专门的存放架子。运输的过程中使用运输工具，并且使用有效的隔离防护措施；严禁拖拉、避免磕碰、划伤。这些措施可以有效保护不锈钢表面的钝化膜不被破坏，从而可以防止出现电化学腐蚀现象。

（四）对于吊运不当引起的腐蚀，要使用真空吸盘吊运不锈钢钢板，严禁使用钢丝绳，避免划伤不锈钢表面；轻拿轻放，避免冲击、磕碰造成划伤；同时要使用专门的吊具，避免使用金属吊具。这样可以保护不锈钢表面的钝化膜，避免发生电化学腐蚀。

（五）在下料的过程中尽量使用冷切割的方法，控制热输入量，防止热切割导致不锈钢组织发生变化，从而发生电化学腐蚀。下料要尽量避免被划伤，割渣毛刺及时进行清理。还要保持设备和材料的清洁程度。这些方法都可以降低下料过程中产生的物理缺陷，从而降低物理缺陷和腐蚀介质出现电化学腐蚀的可能性。

结语：

不锈钢车辆对于材料表面的清洁程度、防腐蚀层保护要求比较高，覆盖车辆制造的整个工艺步骤。本篇文章总结了不锈钢车体制造过程中各类腐蚀问题产生的原因，具体提出了相应的解决办法，减轻或者是避免了不锈钢车体腐蚀现象的出现，从而提高了不锈钢车体的整体产品品质，延长了产品的使用时间。

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