摘要：人們注意軌道交通系統直流牽引產(chǎn)生的雜散電流會(huì )到引起埋地金屬管線(xiàn)和金屬結構的劇烈腐蝕已經(jīng)有近一百年，如何防止雜散電流的腐蝕在國外已做了大量的研究。但國內對這方面的研究還很不夠，本文首先簡(jiǎn)要介紹了雜散電流腐蝕的歷史背景，接著(zhù)對雜散電流的腐蝕機理、防護技術(shù)和監測等進(jìn)行了論述。

　　1.引言

　　在城市地鐵和輕軌等軌道交通運輸系統中，一般采用直流牽引，走行軌回流，因此，不可避免會(huì )有電流從走行軌泄入大地，對地下或地面的金屬構件如結構鋼筋、地下管線(xiàn)等產(chǎn)生嚴重的腐蝕。國內外都有大量這方面的報道。腐蝕不僅造成大量的金屬損失，更為嚴重的是，由于腐蝕的隱蔽性和突發(fā)性，一旦發(fā)生事故，往往會(huì )造成災難性的后果，如煤氣或石油管道的腐蝕穿孔；結構鋼筋的腐蝕，會(huì )破壞混凝土的整體性，降低其強度和耐久性，給安全運營(yíng)帶來(lái)嚴重威脅。因此，對雜散電流腐蝕必須給予足夠的重視。國外對地鐵雜散電流的腐蝕都做了較為深入的研究，但國內對這方面的研究還很欠缺。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，在理論分析的基礎上結合大量調查研究和試驗，才能提出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，對新建的軌道交通系統，要在設計、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，相關(guān)的專(zhuān)業(yè)都要采取相應的技術(shù)措施，盡量減少雜散電流。對已建成的線(xiàn)路或因某些原因絕緣下降而產(chǎn)生雜散電流后，應對雜散電流腐蝕的狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監測，采取有針對性的措施減少雜散電流對金屬結構和管線(xiàn)的腐蝕。

　　2.歷史背景

　　世界上第一條電氣化軌道交通系統1835年在美國建設（Brandon，Vermont），該系統運行在一個(gè)環(huán)形軌道上，由一個(gè)蓄電池提供動(dòng)力，由于蓄電池需要不斷充電，不適合于商業(yè)運行。直到十九世紀末由于發(fā)電機的發(fā)展，它能夠提供持續的電力，電氣化的軌道交通系統在商業(yè)上才變得可行。

　　1888年在維吉尼亞州美國第一條商業(yè)運行的電氣化鐵道投入運行（Richmond，Virginia），在十年內，在美國有數千公里的電氣化鐵路投入運行，幾乎同時(shí)，人們在發(fā)現在電氣化鐵道的附近的地下管線(xiàn)和電纜遭到嚴重腐蝕，此外鐵路當局也注意到鐵軌和道釘遭到腐蝕的情況。起初，人們認為腐蝕是由土壤的化學(xué)成分造成的，很快人們就得出結論，土壤的化學(xué)組成不可能造成如此嚴重的腐蝕，此后的一些調查發(fā)現，從電氣化鐵路運行軌道泄漏的電流是造成腐蝕的主要原因。

　　許多早期的研究提出了一些切實(shí)可行的在當時(shí)的技術(shù)條件下可能最好的消除雜散電流影響的工程解決方案。但大多數方案都會(huì )對附近的設施造成災難性的影響，一個(gè)常見(jiàn)的做法是將軌道連接到附近的與之平行的水管或其它管線(xiàn)上，想法是給電流提供一個(gè)金屬通路，減少通過(guò)鐵軌和其它鐵路結構的電流。這種方法雖然減輕了雜散電流對鐵路結構本身的腐蝕，但由于將軌道連接到附近的設施上，必然有電流通過(guò)臨近的設施，在電流離開(kāi)返回軌道時(shí)，將會(huì )對臨近的結構造成腐蝕。直到1910年，美國國家標準局開(kāi)始了長(cháng)達11年的關(guān)于雜散電流腐蝕的研究。1921年推薦采用下列方法在軌道交通公司一方減少雜散電流的泄漏：

　　1.足夠的雙軌間的連接。

　　2.在考慮系統經(jīng)濟的情況下，盡量減小變電所之間的距離。

　　3.隔離負饋線(xiàn)（鋼軌）。

　　4.使用四軌牽引供電系統。

　　前三項措施被應用在許多軌道交通系統中，使雜散電流下降。第四項措施沒(méi)有被廣泛采用，可能是因為建設第四軌需要增加投資。不久就意識到雜散電流腐蝕依然發(fā)生，仍然需要采取進(jìn)一步的措施控制雜散電流的泄漏，特別是地下的結構。美國國家標準局的報告推薦了幾條對地下結構適用的措施，它們是：

　　1.在軌道附近的新建結構要仔細選擇位置。

　　2.避免電纜與管線(xiàn)和其它結構接觸。

　　3.管線(xiàn)和電纜的金屬鎧裝要絕緣。

　　4.對結構使用絕緣涂層。

　　5.使受腐蝕影響的結構相互連接并與地鐵的回流電路相連

　　這些措施代表了當時(shí)最好的減少雜散電流和腐蝕方法。其基本原理到目前為止仍然有效，并且形成了當今雜散電流控制設計的基礎。然而對上述第5項措施需進(jìn)一步說(shuō)明，地鐵結構和回流電路之間的連接只能作為其它措施的補充或一個(gè)臨時(shí)措施。因為它降低了回流的電阻增加了雜散電流的數量，排流不應作為高軌地電阻的替代�，F代的排流也不是簡(jiǎn)單的直接排流，而往往是將排流和軌道電位的限制與接地結合等綜合考慮的智能排流。

　　1920年以后，電氣化軌道交通系統的建設數量大幅下降，雜散電流腐蝕問(wèn)題沒(méi)有能夠進(jìn)一步的深入研究。直到二十世紀50年代和60年代，大量新建的快速軌道交通系統，大大增加了雜散電流的腐蝕，使雜散電流腐蝕和控制又成為一個(gè)重要的課題。

　　3.雜散電流腐蝕機理

　　金屬材料與其環(huán)境介質(zhì)發(fā)生化學(xué)的和電化學(xué)的反應而引起材料的退化和破壞稱(chēng)為金屬的腐蝕。與機械磨損不同，多數情況下，金屬材料的腐蝕破壞是由于它逐漸喪失了金屬特性，由單質(zhì)轉變?yōu)闊崃�學(xué)上更為穩定的化合態(tài)。腐蝕過(guò)程中金屬原子丟失電子，發(fā)生了氧化反應，金屬腐蝕的必要條件是存在氧化劑。金屬腐蝕有不同的分類(lèi)方法，按照反應的化學(xué)屬性可分為化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕。