化學(xué)腐蝕是金屬表面與環(huán)境介質(zhì)發(fā)生直接的化學(xué)反應而引起的破壞，其特點(diǎn)是反應過(guò)程中沒(méi)有電流產(chǎn)生。電化學(xué)腐蝕是金屬在電解質(zhì)溶液或潮濕金屬表面發(fā)生的破壞。與化學(xué)腐蝕相比電化學(xué)腐蝕在進(jìn)行過(guò)程中有電流產(chǎn)生。

　　電化學(xué)腐蝕的發(fā)生一般應具備以下四個(gè)缺一不可條件：

　　1.必須有陰極和陽(yáng)極。

　　2.陰極和陽(yáng)極之間必須有電位差。

　　3.陰極和陽(yáng)極之間必須有金屬的電流通道。

　　4.陰極和陽(yáng)極必須浸在電解質(zhì)中，該電解質(zhì)中有流動(dòng)的自由離子。

　　一旦具備以上條件，腐蝕電池即形成。換言之，金屬開(kāi)始發(fā)生電化學(xué)腐蝕。然而，上述四項條件中，我們只要阻止其中一項，即可阻止金屬的電化學(xué)腐蝕。而電化學(xué)腐蝕是軌道交通系統金屬腐蝕的主要腐蝕形式。雜散電流又稱(chēng)迷流，雜散電流引起的腐蝕比自然腐蝕要劇烈得多。雜散電流一旦流入埋地金屬體，再從金屬體流出，進(jìn)入大地或水中，則在電流流出的部位（陽(yáng)極區）發(fā)生腐蝕。在陽(yáng)極，金屬被氧化形成離子進(jìn)入電解質(zhì)，同時(shí)釋放電子，對鐵來(lái)說(shuō)，一般反應如下：

　　2Fe·2Fe2++4e–

　　在充氣的電解質(zhì)中，在陰極發(fā)生如下反應：

　　O2+H2O+4e–·4OH–.

　　在缺氧或酸性環(huán)境中，將發(fā)生如下反應，有氫氣析出：

　　4H2O+4e–·4OH–+2H2

　　鐵離子和氫氧根離子生成氫氧化亞鐵，或進(jìn)一步生成我們經(jīng)�？吹降蔫F銹。

　　由雜散電流引起的腐蝕簡(jiǎn)稱(chēng)電蝕，有如下特點(diǎn)：

　　腐蝕激烈

　　腐蝕集中于局部位置

　　當有防腐層時(shí)，往往集中于防腐層的缺陷部位

　　4.雜散電流的控制

　　現代雜散電流控制技術(shù)基本遵從和美國國家標準局1921年報告相同的基本原則和要點(diǎn)，但應用了一些現代的先進(jìn)技術(shù)，如采用新的道床材料和電力電子技術(shù)等。通常，這些控制措施被分為兩類(lèi)：

　�。�1）改進(jìn)軌道交通系統

　�。�2）改進(jìn)軌道交通系統附近的地下結構

　　主要通過(guò)以下一項或多項措施來(lái)實(shí)現：

　　減小回流軌的電阻

　　增加泄漏路徑對地電阻

　　增加大地和地下金屬結構之間的電阻

　　增加地下金屬結構的電阻

　　前兩項措施和改進(jìn)軌道交通系統有關(guān)，將在下面進(jìn)一步討論。后兩項措施和改進(jìn)地下金屬結構有關(guān)，將不展開(kāi)討論。

　　1）減小回流軌的電阻

　　如果回流軌電阻高，將導致軌道壓降增加，在一定的軌-地回路電阻下，將導致雜散電流泄漏增加。減少沿回流軌的壓降的方法如下：

　　增加回流軌的截面積

　　足夠軌道之間的連接

　　減少兩個(gè)牽引變電所之間的距離

　　歷史上，在國外軌道的截面積是一個(gè)問(wèn)題，因為國外早期電氣化的軌道交通系統經(jīng)常是建在已有的用馬拉的有軌車(chē)的軌道上。而這些軌道截面積較小，沒(méi)有提供為回流提供足夠的低阻通路。目前，國內外所有的軌道交通系統都使用了較大截面積的軌道，它能夠為回流提供足夠低的回流電阻，因此，軌道的截面積不是現代軌道交通系統設計的一個(gè)問(wèn)題。第二項減小運行軌的電阻的重要措施是為回流提供一個(gè)連續的電氣通路。這是通過(guò)使用連續焊接的鋼軌來(lái)實(shí)現，這已成為新建軌道交通系統的標準做法�；蛘呤褂秒娎|將不連續的軌道連接起來(lái)，這種做法常用在舊的軌道交通系統和特殊的軌道段如渡線(xiàn)和岔線(xiàn)。此外，每隔一定的距離將兩條軌道并聯(lián)起來(lái)，進(jìn)一步減小軌道電阻，這是一項有效的措施。第三項用來(lái)減少回流電阻的措施是減小變電所之間的距離。減小變電所之間的距離這就減低了軌道壓降，當然雜散電流就減少了。當今電力牽引的軌道交通系統，變電所之間的距離大多在1-3公里左右。國外一些舊的軌道交通系統也按照這個(gè)標準進(jìn)行改造。同時(shí)，牽引變電所一般都在車(chē)站內，這在減少雜散電流方面也是有好處的，因為在車(chē)站附近為了給機車(chē)加速，機車(chē)需要的電流是很大的，而回流軌的長(cháng)度很短，從而回流軌的壓降是最小的。

　　2）增加泄漏路徑對地電阻

　　增加泄漏路徑對地電阻是減小雜散電流非常有效的措施。常用的四項增加泄漏路徑電阻的措施是：（1）增加軌道對地電阻，（2）使用不接地或二極管接地的回流電路，（3）車(chē)輛段的軌道的絕緣隔離，（4）正線(xiàn)軌道的分段處理。由于用于軌道和絕緣材料的進(jìn)展，使得設計高的軌道對地電阻變得容易了，主要是通過(guò)使用絕緣軌道扣件和絕緣墊。第二項增加泄漏路徑對地電阻的措施是使用不接地或二極管接地的供電系統。一般來(lái)說(shuō)，軌道交通得供電系統可以設計成直接接地、二極管接地或不接地，每一種系統都有優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。

　　直接接地系統，歷史上曾經(jīng)用于老式的軌道交通系統，它是19世紀末期“將所有的物體連接到一起，讓電流通過(guò)”哲學(xué)的應用。直接接地系統在現代軌道交通系統中已經(jīng)沒(méi)有使用，主要是用于它引起的問(wèn)題比它解決的問(wèn)題多。直接接地系統的主要特性是將變電所的地線(xiàn)和整流柜的負母線(xiàn)通過(guò)金屬相連，不存在軌道和大地的絕緣。這樣的設計允許雜散電流在整流柜的負母線(xiàn)和任何地下金屬通路之間流通。

　　結果導致雜散電流腐蝕經(jīng)常發(fā)生在軌道、軌道扣件、隧道、橋梁和其它軌道交通系統的結構等處。直接接地的唯一好處是整流柜負極的電壓和大地的電壓一樣。這樣就消除了車(chē)站站臺和大地之間有電壓的危險。這個(gè)電壓處理不好對乘客是有危險的。不接地系統代表了牽引供電系統設計的另一個(gè)極端。不接地系統在大地和變電所的整流柜的母線(xiàn)之間沒(méi)有直接得金屬相連。軌道扣件的絕緣對維持高的軌道對地電阻同樣重要。從理論上講，不接地系統的雜散電流應該足夠低，只要沿軌道沒(méi)有發(fā)生軌道對地短路。實(shí)際上，由于系統有成千上萬(wàn)得扣件，短路確實(shí)存在。另外，一些特殊的線(xiàn)路通常是很難做到完全絕緣的。不接地系統的一個(gè)缺點(diǎn)是在站臺和大地之間可能形成足夠高的電壓。然而，目前由于高速斷路器、過(guò)壓保護設備和站臺絕緣措施的進(jìn)展，大大的減小了危險。

　　二極管接地系統是直接接地系統和不接地系統的折中。它常用來(lái)消除由直接接地系統引起的雜散電流腐蝕問(wèn)題，但電壓可保持在安全水平上。二極管接地系統通過(guò)二極管電路使整流柜的母線(xiàn)與變電所的地線(xiàn)相連。二極管電路達到一定的門(mén)檻電壓允許電流從地線(xiàn)流向整流柜的負母線(xiàn)。門(mén)檻電壓根據變電所的具體情況可調。二極管接地系統同樣要求遵從上面推薦的方法，如維持高的軌道對地電阻等。對二極管接地系統雜散電流腐蝕仍然可能發(fā)生，特別是軌道和軌道扣件處，其處的高的軌道對地電阻很難保持，此外，對于二極管接地系統，當回流軌的電壓達到門(mén)檻電壓以后，就會(huì )有電流流過(guò)。國外曾有設計壽命為35年的軌道，由于雜散電流腐蝕和軌道裂縫不得不7年就更換。其它兩項增加泄漏路徑電阻的措施是對車(chē)輛段的軌道進(jìn)行絕緣隔離和對正線(xiàn)上雜散電流泄漏集中的區域的軌道進(jìn)行絕緣隔離。對軌道的絕緣隔離導致這一段軌道對地電阻的增加。將車(chē)輛段和正線(xiàn)隔離避免了正線(xiàn)運行軌較高的電壓施加在車(chē)輛段的軌道上，而車(chē)輛段的軌道電壓一般較低，這對降低車(chē)輛段的雜散電流是有效的。

　　5.雜散電流的監測

　　軌道交通部門(mén)利用雜散電流監測數據來(lái)決定采用什么樣的控制措施。雜散電流的監測可是簡(jiǎn)單的目測連接電纜的狀況，以保持回流軌的低電阻，也可請專(zhuān)業(yè)人員對特殊的地段進(jìn)行雜散電流腐蝕狀況的調查。但現代新建的軌道交通系統都要求預留測防端子和預裝參考電極，在需要時(shí)可配備雜散電流的檢測系統，對雜散電流腐蝕的可能性進(jìn)行實(shí)時(shí)監測。雜散電流的調查一般是指軌道交通系統的結構如車(chē)站處的的軌道對地電阻和腐蝕電勢。其它雜散電流的監測包括對軌道對地電壓、泄漏電流、指定的金屬結構對負母線(xiàn)的電壓和從牽引變電所饋出的總電流等的測量。這些測量用于對當前雜散電流和雜散電流腐蝕的評估。中華人民共和國行業(yè)標準－地鐵雜散電流防護技術(shù)規程CJJ49-92的規定：隧道結構的外表面，受雜散電流腐蝕危害控制指標是由泄漏電流引起的結構電壓偏離自然電位數值。對于鋼筋混凝土地鐵主體結構的鋼筋，上述極化電壓的正向偏移平均值不應超過(guò)0.5V.一般軌道交通系統的雜散電流監測系統主要是監測雜散電流對結構鋼筋的腐蝕可能，因此主要監測結構鋼筋的極化電壓。

　　6.結束語(yǔ)

　　鑒于雜散電流對地下金屬結構、管線(xiàn)設施的腐蝕極為嚴重，如每安培電流每年可使鋼鐵腐蝕約9.1kg因而，它所造成的危害將是極為嚴重的，軌道交通系統中機車(chē)是一個(gè)運動(dòng)變化的負荷，地鐵雜散電流腐蝕的介質(zhì)一般為土壤，情況千差萬(wàn)別，影響腐蝕過(guò)程的因素太多，并隨時(shí)間變化，但只要我們在理論分析的基礎上結合現場(chǎng)調查研究和試驗，采取有針對性的治理雜散電流的技術(shù)和方法。在分析清楚雜散電流分布的情況下，在軌道交通系統的設計、施工各個(gè)階段，從實(shí)際出發(fā)，根據不同的線(xiàn)路施工方法、線(xiàn)路方案、地質(zhì)狀況、不同的供電方案，分別對相關(guān)的專(zhuān)業(yè)采取不同的技術(shù)措施，盡量減少雜散電流�？傊�，對雜散電流的腐蝕及其可能造成的嚴重后果必須給予足夠的重視，貫徹“以堵為主，以排為輔”的原則，同時(shí)結合科學(xué)的監測，將雜散電流的腐蝕防護和系統的接地、人身和設備安全、結構的耐久性等統一考慮。