在電氣化鐵路建設(shè)中應(yīng)用廣闊的新型合金制品

近日，中國鐵道科學(xué)研究院機(jī)輛所研究員張強(qiáng)圍繞鋅－5%鋁－混合稀土合金鍍層鋼絲、鋼絞線在電氣化鐵路中的應(yīng)用前景闡述了看法。張強(qiáng)認(rèn)為，電氣化鐵路建設(shè)持續(xù)發(fā)展的大好形勢將給鋼絞線和鋼芯鋁絞線帶來良好的市場前景。

張強(qiáng)介紹說，鋅－5%鋁－混合稀土合金（Galfan合金）作為鋼材防腐鍍層的新型合金專利技術(shù)屬于國際鉛鋅研究組織（ILZRO），1983年開始用于正式工業(yè)生產(chǎn)。至今，全世界有60條生產(chǎn)線購買了生產(chǎn)專利許可證。自1990年開始，我國已有寧波漁業(yè)鋼絲繩廠、天津鐘環(huán)鋼絲有限公司、杭州萬勝鋼纜集團(tuán)等多家企業(yè)購買該專利，建立了生產(chǎn)線，向用戶提供鋅－5%鋁－混合稀土合金鍍層鋼絲或絞線產(chǎn)品。2006年，我國發(fā)布了GB/T20492－2006《鋅－5%鋁－混合稀土合金鍍層鋼絲、鋼絞線》國家標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)合并了2000年發(fā)布的應(yīng)用該項(xiàng)技術(shù)的鋼絲和絞線產(chǎn)品的兩個(gè)冶金行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（YB/T180－2000和YB/T197－2000），并且結(jié)合我國具體情況、參照美國材料與試驗(yàn)協(xié)會(huì)（ASTM）相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)重新修訂，盡量貼近國際電工委員會(huì)（IEC）標(biāo)準(zhǔn)，使產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)達(dá)到國際先進(jìn)水平，并有利于國家技術(shù)監(jiān)督部門對該類產(chǎn)品的監(jiān)督、檢查，為用戶獲得合格產(chǎn)品提供了依據(jù)。

張強(qiáng)指出，鋅－5%鋁－混合稀土合金鍍層耐腐蝕性能得到提高的主要因素是5%的鋁含量。在腐蝕過程中，鍍層的富鋅相作為陽極先被腐蝕，隨著時(shí)間的延續(xù)，表面鍍層鋁的含量相對升高，三氧化二鋁的保護(hù)作用也隨之增大。微量的混合稀土（鑭、鈰）具有化鍍層共晶晶界和細(xì)化晶粒效果，也有利于提高鍍層的耐腐蝕性能。鍍層的鐵－鋁－鋅合金有非常好的延展性（鐵鋅合金則為脆性），也有利于耐腐蝕性能的提高。在這個(gè)新國家標(biāo)準(zhǔn)中特意規(guī)定了鋁含量測定方法，進(jìn)一步明確了鍍層合金中鋁含量的重要性。

鋅－5%鋁－混合稀土合金的熔點(diǎn)為382℃，比鋅的熔點(diǎn)419.5℃低近40℃，不僅能耗較低，且可保證鋼絲的力學(xué)性能。國內(nèi)外的試驗(yàn)和使用經(jīng)驗(yàn)證明，鋅－5%鋁－混合稀土合金鍍層鋼絲和絞線的抗腐蝕性能優(yōu)于普通鍍鋅產(chǎn)品2倍以上。同時(shí)，其價(jià)格僅比同類普通鍍鋅產(chǎn)品高8%左右，和鋁包鋼線價(jià)格相比則為其60%～70%?？傊\－5%鋁－混合稀土合金鍍層鋼絲、鋼絞線及用以制造的鋼芯鋁絞線使用壽命長、維修費(fèi)用低，綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能好，具有廣泛的推廣應(yīng)用價(jià)值。

由于牽引速度的提高和牽引重量的加大，同時(shí)由于銅的耐腐蝕性能較好，目前我國主要電氣化鐵路接觸網(wǎng)的承力索大部已采用銅合金絞線（1995年6月開通的寶中線498千米中部分區(qū)段采用鋼絞線作承力索）。但許多電氣化鐵路車站站場的橫向承力索的上下部定位繩仍然采用的是鋼絞線。鋼絞線也還用于接觸網(wǎng)配套器材，如斜拉線等。電氣化鐵路中的附加導(dǎo)線，也多采用鋼芯鋁絞線。這些相關(guān)產(chǎn)品也都可以采用鋅－5%鋁－混合稀土合金鍍層鋼絞線或以其制成的鋼芯鋁絞線。

目前，我國還有一部分采用鋼鋁接觸線加鋼芯鋁絞線（非載流區(qū)段及站場采用鋼絞線）接觸網(wǎng)結(jié)構(gòu)的電氣化鐵路仍在正常運(yùn)行。在當(dāng)前原材料價(jià)格大幅上漲的情況下（當(dāng)今銅價(jià)高達(dá)6萬元/噸左右，大約為原來的3倍），已有不少專業(yè)人士建議，接觸網(wǎng)線材的采用也應(yīng)考慮不同線路等級和具體情況區(qū)別對待。在北方干燥地區(qū)的電氣化鐵路線路，接觸網(wǎng)結(jié)構(gòu)應(yīng)該考慮采用鋼鋁接觸線和鋼芯鋁絞線（非載流區(qū)段及站場可采用鋼絞線）作為承力索全補(bǔ)償鏈型懸掛形式。這種接觸網(wǎng)結(jié)構(gòu)可以保證運(yùn)營安全正常，減少維修工作量，大幅度降低工程造價(jià)（線材成本可以成倍下降），其經(jīng)濟(jì)效益非?？捎^。

按照我國鐵路發(fā)展的中長期規(guī)劃，到2020年，我國電氣化鐵路將達(dá)到5萬公里。相當(dāng)于2020年以前平均每年要新建電氣化鐵路2千公里左右。持續(xù)發(fā)展的電氣化鐵路建設(shè)必將給鋼絞線和鋼芯鋁絞線帶來良好的市場前景。