高鐵車體典型材料在我國主要大氣環(huán)境中的腐蝕及老化行為研究.pdf

1、高鐵動車組列車作為一種運輸工具，其運行環(huán)境跨越國內(nèi)七種氣候類型、五大水系、四十多種土壤，其中包括沙漠、高原、酸雨等特殊環(huán)境。大氣復雜的環(huán)境因素及車身內(nèi)部微環(huán)境形成的腐蝕嚴酷性均會導致車體材料出現(xiàn)不同程度老化、腐蝕破壞，使結(jié)構(gòu)性能下降，嚴重影響動車組列車的服役壽命。
　　本文選取高鐵車體材料中兩大類材料：金屬焊接件材料（不銹鋼焊接件、鋁合金焊接件）及高分子橡膠件材料為研究對象，在我國典型氣候環(huán)境：溫帶城市大氣（北京）、溫帶海洋大氣（

2、青島）、亞濕熱城市大氣（廣州）、濕熱海洋大氣（萬寧）、酸雨污染大氣（江津）進行戶外曝露試驗，同時針對兩大類材料大氣環(huán)境腐蝕影響因素進行復合環(huán)境因子下室內(nèi)加速試驗，獲知高鐵車體典型材料腐蝕、老化行為變化機制。對系統(tǒng)的了解高鐵材料大氣腐蝕、老化規(guī)律，進行壽命預測具有數(shù)據(jù)支撐作用，研究兼具應用及學術(shù)意義。
　　研究所得主要結(jié)果如下：
　?。?）金屬焊接件試樣戶外曝露1a后各站點腐蝕發(fā)展規(guī)律一致，表面以輕微點腐蝕為主，不銹鋼材料在T

3、型接頭搭接焊縫及熱影響區(qū)周圍區(qū)域腐蝕更嚴重，鋁合金材料點腐蝕為隨機分布，五個站點中均是沿海站點腐蝕程度最高，不同的是鋁合金焊接件試樣在江津站也出現(xiàn)腐蝕較為嚴重現(xiàn)象。結(jié)合大氣理化性質(zhì)得到造成鋁合金焊接件試樣腐蝕的主要污染物為氯離子、自然降塵和二氧化硫，而對不銹鋼焊接件試樣造成腐蝕的主要污染物為氯離子和自然降塵，并且在濕熱環(huán)境中，濕熱協(xié)同作用會明顯加速腐蝕進程。
　?。?）高分子橡膠材料戶外1a曝露試驗后，北京站試樣表面裂紋寬度最大，

4、而沿海站點試樣表面裂紋分布均較為密集；同時對各站點掛片試樣進行力學性能檢測及分子結(jié)構(gòu)測試，得到老化過程中橡膠材料表面發(fā)生分子鏈降解，生成含氧基團并誘導進一步老化反應。
　?。?）室內(nèi)加速腐蝕試驗中發(fā)現(xiàn)兩種金屬焊接件試樣腐蝕行為與戶外曝露一致，但程度更高，針對兩種材料局部點腐蝕這一特征，對不同周期腐蝕試驗后不同區(qū)域標準樣進行微區(qū)電化學檢測，顯示為不銹鋼焊接件試樣第一周期腐蝕優(yōu)先在熱影響區(qū)進行，隨腐蝕周期進行到最后一個周期，腐蝕在底板

5、母材區(qū)最嚴重，其次是筋板熱影響區(qū)、底板熱影響區(qū)、筋板母材區(qū)。鋁合金焊接件試樣各區(qū)域不同周期腐蝕試驗后表面電位大小排序均顯示為筋板母材區(qū)＜筋板熱影響區(qū)＜底板母材區(qū)＜底板熱影響區(qū)，表明腐蝕在筋板母材區(qū)最為嚴重，微區(qū)電化學結(jié)果與宏觀點蝕評定結(jié)果規(guī)律一致。
　?。?）橡膠片狀試樣和啞鈴狀試樣室內(nèi)加速老化試驗過程中，隨老化時間延長，表面老化持續(xù)進行并逐漸延伸至基體。對其老化后不同周期試樣進行紅外分子結(jié)構(gòu)測定，發(fā)現(xiàn)反應均是受外界環(huán)境中紫外光輻