案例描述

304不锈钢因其具有良好的耐蚀性、加工性、焊接性及力学性能，被广泛应用于铁路客车水箱的制造中。铁路客车在运行过程中水箱长期保持蓄水状态，使用一段时间会出现腐蚀漏水问题。公司某国外项目动车组在交付使用后运用至今，拖车水箱出现锈蚀漏水现象。经驻外售后团队与客户技术部门共同对分解下车的水箱进行鉴定，发现不锈钢水箱内部锈蚀严重，底部板材存在多处锈穿现象，法兰盘锈蚀严重，内外部无法采用有效措施封堵后以消除锈蚀问题，水箱锈蚀照片如图1-图4。

原因分析

对驻外售后服务团队带回国内的水质进行化验，发现氯化物的含量高达314mg/L（中国饮用水标准和欧盟饮用水标准，规定的氯化物的含量限值均为250mg/L），通过分析认为氯离子超标容易导致不锈钢材料点腐蚀、焊缝腐蚀加重，造成水箱锈蚀渗漏。

2、原材料选择

通过氯化物对水箱的影响研究分析认为，当水中的氯离子含量大于150mg/L时，304不锈钢不适合作为水箱材料，长期使用存在发生的点蚀的风险。建议使用耐点蚀能力更强的316L不锈钢，因为316L不锈钢的含碳量（0.03%）比304不锈钢的含碳量（0.08%）低，碳含量减少，难以形成碳化铬，也就不会生成晶间腐蚀，其焊缝综合性能更高。316型不锈钢添加了2%-3%的Mo元素；Mo元素是碳化物的形成元素，所形成的碳化物极为稳定，能阻止奥氏体加热时的晶粒长大，减小不锈钢的过热敏感性，另外Mo元素能使钝化膜更致密牢固，从而有效提高不锈钢的耐腐蚀性。

3、设计结构及要求

图5 水箱原设计端板折弯与体板底部焊接结构

水箱原设计中其端板折弯与体板底部焊接处为外翻结构，在水箱内部端板折弯翻边与体板接触处容易积水，进而导致此处最易腐蚀发生漏水问题,如图5。

4、制造工艺

4.1调修工艺

调查发现水箱焊后对箱体进行了热调修。与碳钢材料相比，不锈钢热膨胀系数比较大，尤其是焊接时局部集中受热，焊后变形较大，若火焰调修温度高于450℃，则不锈钢会经过450℃～850℃敏化区间，大量热输入导致不锈钢金属晶间腐蚀。

4.2钝化工艺

水箱内部各焊缝须进行酸洗钝化，经过酸洗钝化后，使其表面形成一层光亮的以铬为主要物质的氧化膜，不会再产生二次氧蚀，达到钝化目的，从而提高表面防腐质量。原水箱自制时钝化工艺采用局部涂抹钝化膏方式，钝化后用清水冲洗，最后通过PH试纸检验是否有钝化残留，钝化完成后焊接上部盖板与底部安装梁，钝化层被破坏，焊接处失去保护作用，结合水中的氯离子含量比较高，导致不锈钢动焊处腐蚀加速。

解决措施

1、材质更换

结合该国外项目当地水质情况，对水箱不锈钢由304材质更换为316L材质。

2、设计结构及要求改进

不锈钢水箱端板折弯与体板底部焊接处，由外翻改为内翻；筋板由多段筋板拼接改为整体插接后焊接结构；顶盖板与防波板焊接由塞焊改为插接后角焊形式；顶部吊耳取消；新增2种形式防波板，安装位置不变，间隔放置。

图6 改进前                                                              图7 改进后

端板折弯焊接形式改进改进后避免了原结构端板折弯翻边与体板接触处间隙存水,如图6-7。

3、制造工艺优化

3.1调修工艺优化

水箱在焊接完成后保持现状，不再下火调修，必须控制焊接过程中的热输入量、反变形控制等，必须保证安装接口尺寸。仅对水箱安装座进行机械调修，避免火焰调修导致水箱产生晶间腐蚀。加强筋与箱体焊接采用端部点焊加电阻焊焊接方式、内部防波板、端板与底板焊接焊缝为周圈满焊焊接方式。

3.2钝化工艺优化

水箱焊接后整体浸泡钝化，整个过称为：钝化-清洗-中和-清洗-重点焊缝高压水枪清洗，最后通过试纸检验是否有钝化残留。整体钝化避免了再次焊接造成不锈钢表面氧化层破坏，而且采用高压水枪冲洗能够彻底除钝化液，避免再次注水后残留钝化液稀释对钝化层破坏，提高了不锈钢水箱抗腐蚀性能,如图8。同时，钝化后禁止再次焊接、下火调修等项目。

图8改进后的水箱示例

优化后的水箱运用质量良好，暂无漏水、渗水现象