羅顯龍，石松江，黃 華，朱文楠，羅光政

（1.遼寧中車軌道交通裝備有限公司，遼寧 遼陽(yáng) 111212；2.中鐵物貿(mào)集團(tuán)有限公司軌道集成分公司，北京 102301；3.鞍山師范學(xué)院，遼寧 鞍山 114001；4.遼寧中車軌道交通裝備有限公司，遼寧 遼陽(yáng) 111212）

預(yù)埋槽道是被預(yù)埋在混凝土內(nèi)，用于固定高鐵接觸網(wǎng)等機(jī)電設(shè)備的連接件，由一條帶有內(nèi)齒滑道或燕尾形滑道的C形半閉口槽鋼和至少兩個(gè)固定在槽鋼背面的錨桿組成，見圖1。由于后期施工簡(jiǎn)單、可調(diào)節(jié)、不需要焊接、定位容易、施工快捷，因此在地鐵隧道、高鐵隧道、地下管廊與玻璃幕墻工程中得到了廣泛的應(yīng)用。但是，由于我國(guó)使用的預(yù)埋槽道由”碳鋼制成，雖然表面進(jìn)行鍍鋅或防腐涂層處理，但仍然存在槽道銹蝕等問題，不僅影響隧道管片的正常使用，還存在安全隱患，所以，用不銹鋼預(yù)埋槽道替換碳鋼預(yù)埋槽道將成為提高隧道混凝土壽命的最有效措施。

圖1 預(yù)埋槽道結(jié)構(gòu)示意圖

1 現(xiàn)有碳鋼預(yù)埋槽道存在的腐蝕問題

1.1 碳鋼槽道采用的防腐方法

《在電氣化鐵路接觸網(wǎng)隧道內(nèi)預(yù)埋槽道》(標(biāo)準(zhǔn)號(hào)TB/T3329-2013)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，熱浸鍍鋅為3級(jí)，厚度不小于80μm，應(yīng)滿足150h銅鹽加速醋酸鹽霧試驗(yàn)或1200h中性鹽霧試驗(yàn)不出現(xiàn)紅銹。在《預(yù)埋槽道型鋼》（GB/T37613-2019）標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，采用熱浸鍍鋅+封閉層防腐工藝，其中熱浸鍍鋅層厚度不小于70μm，應(yīng)滿足300h銅鹽加速醋酸鹽霧試驗(yàn)或2400h中性鹽霧試驗(yàn)。

1.2 碳鋼槽道防腐檢測(cè)結(jié)果

取Q355B截面尺寸30x20mm熱浸鍍鋅槽道試樣1組5只，熱浸鍍鋅+封閉層防腐工藝槽道試樣1組5只，分別按《人造氣氛腐蝕試驗(yàn) 鹽霧試驗(yàn)》GB/T10125-2012標(biāo)準(zhǔn)，用青島精科檢測(cè)設(shè)備有限公司制造的JK-60CH鹽霧試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行銅鹽加速醋酸鹽霧試驗(yàn)，熱浸鍍鋅槽道出現(xiàn)紅銹時(shí)間平均在115h，鍍鋅+封閉層防腐工藝（環(huán)氧樹脂封閉層厚度為160μm），槽道出現(xiàn)紅銹時(shí)間平均在1423h，見表1，均達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)要求。

表1 碳鋼槽道防腐檢測(cè)結(jié)果

1.3 碳鋼槽道腐蝕原因分析

碳鋼槽道從2005年在武廣高鐵首次使用后，又于2015年在深圳地鐵首次使用，以后陸續(xù)在上海、北京、南京、蘇州、青島等十多個(gè)城市使用，從通車運(yùn)營(yíng)的線路看，槽道表面均不同程度的出現(xiàn)銹蝕現(xiàn)象。造成銹蝕的原因有以下方面原因：

（1）漏鍍、漏涂和外力致使涂層損壞。

（2）涂層太薄被侵蝕或涂層太厚脫落后被侵蝕。

（3）環(huán)境中CO2等酸性物質(zhì)滲透到混凝土內(nèi)部，腐蝕涂層。

2 不銹鋼槽道及其生產(chǎn)工藝

2.1 鋼種選擇

不銹鋼是不銹耐酸鋼的簡(jiǎn)稱，不銹鋼材料可根據(jù)金相組織的不同分為五大類，其性能比較見表2。

表2 五大類不銹鋼性能表

根據(jù)預(yù)埋槽道需要具有耐蝕、抗疲勞、耐火等綜合性能，研制出具有優(yōu)良耐蝕性能，還具有較高強(qiáng)度和抗疲勞性能的含鈮雙相不銹鋼2205Nb預(yù)埋槽道。

2.2 雙相不銹鋼2205Nb預(yù)埋槽道性能

含鈮22Cr-5Ni-3Mo-0.15N-Nb雙相不銹鋼預(yù)埋槽道性能見表3。

表3 含鈮雙相不銹鋼預(yù)埋槽道性能

2.3 含鈮雙相不銹鋼預(yù)埋槽道生產(chǎn)工藝

2.3.1 冶煉工藝

采用EAF+AOD，低溫吹氮或碳化鉻加入，AOD溫度1600℃～1720℃，澆筑溫度1670℃，加覆蓋劑，快速澆鑄制成連鑄坯。

2.3.2 槽道型鋼生產(chǎn)工藝

槽道型鋼采用連續(xù)壓展一次成型工藝，關(guān)鍵工序過程如下：

（1）將150X150mm鋼坯送入加熱爐加熱70min～120min，加熱至1120℃～1180℃度，使鋼中合金元素充分溶解或析出。

（2）將加熱的鋼坯送入軋機(jī)進(jìn)行控制軋制,開軋溫度1110℃～1150℃，軋制道次7道次，軋制成預(yù)埋槽展開截面坯，截面坯的溫度為980℃～1050℃。

（3）將預(yù)埋槽展開截面坯送入彎曲機(jī)進(jìn)行控制彎曲，經(jīng)4-13道彎曲,制成半閉口預(yù)埋槽成品。

（4）將預(yù)埋槽成品送入冷床冷卻到常溫，然后進(jìn)行切倍尺、矯直。

（5）將預(yù)埋槽成品進(jìn)行固溶處理，提高綜合機(jī)械性能和抗腐蝕性能，然后進(jìn)行酸洗，制成槽道型鋼。

2.3.3 預(yù)埋槽道制造工藝

預(yù)埋槽道制造工藝流程見圖2。

圖1 預(yù)埋槽道制造工藝流程圖

關(guān)鍵過程如下：

（1）對(duì)定尺型鋼進(jìn)行沖孔，沖孔使用壓力沖孔機(jī)，沖孔時(shí)使用特制的模具，模具分上模和下模，上模為圓柱形，下模為凹形，凹坑深1mm～4mm，沖孔時(shí)，上模從型鋼上底開口處穿過，從下底內(nèi)表面沖過成孔，并在下底外表面制成凸臺(tái)，凸臺(tái)高1mm～4mm，直徑比圓孔大4mm～20mm。

（2）對(duì)沖孔后型鋼進(jìn)行熱錨接，熱錨使用熱錨機(jī)，熱錨機(jī)由感應(yīng)加熱器、夾緊機(jī)構(gòu)和壓下機(jī)構(gòu)組成。鉚釘采用“T”字型，與槽道型鋼相同材質(zhì)。因不銹鋼槽道與混凝土的粘結(jié)強(qiáng)度偏低，鉚釘長(zhǎng)度需要比碳鋼長(zhǎng)3mm～6mm。鉚接時(shí)，先將錨釘頭部加熱到溫度950℃～1010℃，加熱時(shí)間6s～16s，然后將鉚釘頭部插入型鋼下底內(nèi)，啟動(dòng)壓力鉚接機(jī)，將錨釘頭部壓扁，完成錨接，制成直形槽道。

（3）將鉚接后槽道送入多輥彎弧機(jī)進(jìn)行彎弧。彎弧時(shí)，一側(cè)壓輪壓在背部，另一個(gè)輪子壓在槽內(nèi)，每三個(gè)輪子組成一個(gè)彎弧區(qū)，最終達(dá)到要求的弧度制成弧形不銹鋼槽道。

（4）將槽道進(jìn)行鈍化，制成不銹鋼槽道。

（5）對(duì)槽道進(jìn)行包裝，包裝時(shí)，棉條與槽體側(cè)面間隙不得大于1mm、棉條超過槽體頂面0.5mm～1.0mm；棉條與端蓋之間、棉條與棉條之間必須靠嚴(yán)，之間的最大間隙不得超過1mm。

端蓋與槽體必須靠嚴(yán)，之間的最大間隙不得超過1mm；封口膠條要占中并粘貼牢固，繞過槽體的長(zhǎng)度在10mm～15mm之間，防止?jié)仓炷習(xí)r漏漿。

3 應(yīng)用情況與效果

含鈮2205Nb不銹鋼預(yù)埋槽道，于2019年6月2日應(yīng)用于太原地下管廊工程上，該工程使用CAY38X23Z型號(hào)，用于固定管廊中的電纜、各種管線。經(jīng)過18個(gè)月運(yùn)行，該不銹鋼預(yù)埋槽道沒有發(fā)現(xiàn)任何問題，取得了良好效果。與碳鋼預(yù)埋槽道相比，不銹鋼預(yù)埋槽道性能具有以下特點(diǎn)：

（1）優(yōu)良的抗腐蝕能力，降低維護(hù)費(fèi)用，延長(zhǎng)使用壽命。

（2）對(duì)高溫與低溫環(huán)境具有良好的適應(yīng)性，提高隧道耐火能力。

（3）在大氣環(huán)境和腐蝕性介質(zhì)作用下，無(wú)需特殊防護(hù)。

4 結(jié)論

遼寧中車軌道交通裝備有限公司，通過多年的產(chǎn)研合作開發(fā)和試驗(yàn)改進(jìn)，攻克了含鈮雙相不銹鋼2205 Nb的冶煉、槽道型鋼生產(chǎn)和預(yù)埋槽道制造等多個(gè)環(huán)節(jié)的關(guān)鍵核心技術(shù)，開發(fā)出含鈮不銹鋼預(yù)埋槽道，現(xiàn)已生產(chǎn)5200米并用于高鐵車廂、太原管廊工程、蕪湖地鐵等工程，得到了市場(chǎng)的廣泛認(rèn)可，可以預(yù)見，不久的將來高鐵、地鐵、地下管廊、玻璃幕墻等工程將全面使用該產(chǎn)品，市場(chǎng)容量達(dá)到千億元以上。