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(yīng)而引起的破壞，其特點是反應(yīng)過程中沒有電流產(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)腐蝕在進行過程中有電流產(chǎn)生。

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

　　1.必須有陰極和陽極。

　　2.陰極和陽極之間必須有電位差。

　　3.陰極和陽極之間必須有金屬的電流通道。

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

　　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(tǒng)金屬腐蝕的主要腐蝕形式。雜散電流又稱迷流，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，進入大地或水中，則在電流流出的部位（陽極區(qū)）發(fā)生腐蝕。在陽極，金屬被氧化形成離子進入電解質(zhì)，同時釋放電子，對鐵來說，一般反應(yīng)如下：

　　2Fe·2Fe2++4e–

　　在充氣的電解質(zhì)中，在陰極發(fā)生如下反應(yīng)：

　　O2+H2O+4e–·4OH–.

　　在缺氧或酸性環(huán)境中，將發(fā)生如下反應(yīng)，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，或進一步生成我們經(jīng)�？吹降蔫F銹。

　　由雜散電流引起的腐蝕簡稱電蝕，有如下特點：

　　腐蝕激烈

　　腐蝕集中于局部位置

　　當(dāng)有防腐層時，往往集中于防腐層的缺陷部位

　　4.雜散電流的控制

　　現(xiàn)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，但應(yīng)用了一些現(xiàn)代的先進技術(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：

　　（1）改進軌道交通系統(tǒng)

　�。�2）改進軌道交通系統(tǒng)附近的地下結(jié)構(gòu)

　　主要通過以下一項或多項措施來實現(xiàn)：

　　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(jié)構(gòu)之間的電阻

　　增加地下金屬結(jié)構(gòu)的電阻

　　前兩項措施和改進軌道交通系統(tǒng)有關(guān)，將在下面進一步討論。后兩項措施和改進地下金屬結(jié)構(gòu)有關(guān)，將不展開討論。

　　1）減小回流軌的電阻

　　如果回流軌電阻高，將導(dǎo)致軌道壓降增加，在一定的軌-地回路電阻下，將導(dǎo)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問題，因為國外早期電氣化的軌道交通系統(tǒng)經(jīng)常是建在已有的用馬拉的有軌車的軌道上。而這些軌道截面積較小，沒有提供為回流提供足夠的低阻通路。目前，國內(nèi)外所有的軌道交通系統(tǒng)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(xiàn)代軌道交通系統(tǒng)設(shè)計的一個問題。第二項減小運行軌的電阻的重要措施是為回流提供一個連續(xù)的電氣通路。這是通過使用連續(xù)焊接的鋼軌來實現(xiàn)，這已成為新建軌道交通系統(tǒng)的標準做法�；蛘呤褂秒娎|將不連續(xù)的軌道連接起來，這種做法常用在舊的軌道交通系統(tǒng)和特殊的軌道段如渡線和岔線。此外，每隔一定的距離將兩條軌道并聯(lián)起來，進一步減小軌道電阻，這是一項有效的措施。第三項用來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(dāng)然雜散電流就減少了。當(dāng)今電力牽引的軌道交通系統(tǒng)，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(tǒng)也按照這個標準進行改造。同時，牽引變電所一般都在車站內(nèi)，這在減少雜散電流方面也是有好處的，因為在車站附近為了給機車加速，機車需要的電流是很大的，而回流軌的長度很短，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）車輛段的軌道的絕緣隔離，（4）正線軌道的分段處理。由于用于軌道和絕緣材料的進展，使得設(shè)計高的軌道對地電阻變得容易了，主要是通過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(tǒng)。一般來說，軌道交通得供電系統(tǒng)可以設(shè)計成直接接地、二極管接地或不接地，每一種系統(tǒng)都有優(yōu)點和缺點。

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

　　結(jié)果導(dǎo)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(tǒng)的結(jié)構(gòu)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。這樣就消除了車站站臺和大地之間有電壓的危險。這個電壓處理不好對乘客是有危險的。不接地系統(tǒng)代表了牽引供電系統(tǒng)設(shè)計的另一個極端。不接地系統(tǒng)在大地和變電所的整流柜的母線之間沒有直接得金屬相連。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(tǒng)的雜散電流應(yīng)該足夠低，只要沿軌道沒有發(fā)生軌道對地短路。實際上，由于系統(tǒng)有成千上萬得扣件，短路確實存在。另外，一些特殊的線路通常是很難做到完全絕緣的。不接地系統(tǒng)的一個缺點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、過壓保護設(shè)備和站臺絕緣措施的進展，大大的減小了危險。

　　二極管接地系統(tǒng)是直接接地系統(tǒng)和不接地系統(tǒng)的折中。它常用來消除由直接接地系統(tǒng)引起的雜散電流腐蝕問題，但電壓可保持在安全水平上。二極管接地系統(tǒng)通過二極管電路使整流柜的母線與變電所的地線相連。二極管電路達到一定的門檻電壓允許電流從地線流向整流柜的負母線。門檻電壓根據(jù)變電所的具體情況可調(diào)。二極管接地系統(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)，當(dāng)回流軌的電壓達到門檻電壓以后，就會有電流流過。國外曾有設(shè)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輛段的軌道進行絕緣隔離和對正線上雜散電流泄漏集中的區(qū)域的軌道進行絕緣隔離。對軌道的絕緣隔離導(dǎo)致這一段軌道對地電阻的增加。將車輛段和正線隔離避免了正線運行軌較高的電壓施加在車輛段的軌道上，而車輛段的軌道電壓一般較低，這對降低車輛段的雜散電流是有效的。

　　5.雜散電流的監(jiān)測

　　軌道交通部門利用雜散電流監(jiān)測數(shù)據(jù)來決定采用什么樣的控制措施。雜散電流的監(jiān)測可是簡單的目測連接電纜的狀況，以保持回流軌的低電阻，也可請專業(yè)人員對特殊的地段進行雜散電流腐蝕狀況的調(diào)查。但現(xiàn)代新建的軌道交通系統(tǒng)都要求預(yù)留測防端子和預(yù)裝參考電極，在需要時可配備雜散電流的檢測系統(tǒng)，對雜散電流腐蝕的可能性進行實時監(jiān)測。雜散電流的調(diào)查一般是指軌道交通系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如車站處的的軌道對地電阻和腐蝕電勢。其它雜散電流的監(jiān)測包括對軌道對地電壓、泄漏電流、指定的金屬結(jié)構(gòu)對負母線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(dāng)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(guī)程CJJ49-92的規(guī)定：隧道結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)電壓偏離自然電位數(shù)值。對于鋼筋混凝土地鐵主體結(jié)構(gòu)的鋼筋，上述極化電壓的正向偏移平均值不應(yīng)超過0.5V.一般軌道交通系統(tǒng)的雜散電流監(jiān)測系統(tǒng)主要是監(jiān)測雜散電流對結(jié)構(gòu)鋼筋的腐蝕可能，因此主要監(jiān)測結(jié)構(gòu)鋼筋的極化電壓。

　　6.結(jié)束語

　　鑒于雜散電流對地下金屬結(jié)構(gòu)、管線設(shè)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(tǒng)中機車是一個運動變化的負荷，地鐵雜散電流腐蝕的介質(zhì)一般為土壤，情況千差萬別，影響腐蝕過程的因素太多，并隨時間變化，但只要我們在理論分析的基礎(chǔ)上結(jié)合現(xiàn)場調(diào)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(tǒng)的設(shè)計、施工各個階段，從實際出發(fā)，根據(jù)不同的線路施工方法、線路方案、地質(zhì)狀況、不同的供電方案，分別對相關(guān)的專業(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，同時結(jié)合科學(xué)的監(jiān)測，將雜散電流的腐蝕防護和系統(tǒng)的接地、人身和設(shè)備安全、結(jié)構(gòu)的耐久性等統(tǒng)一考慮。