目前軌道車(chē)輛車(chē)體用鋼材主要有不銹鋼、鋁合金、碳鋼3種，不銹鋼材料主要用于城市軌道交通車(chē)輛，鋁合金材料主要用于高速動(dòng)車(chē)組和城市軌道交通車(chē)輛，碳鋼材料主要用于普通25型鐵路客車(chē)。相比于不銹鋼和鋁合金，碳鋼價(jià)格較低，表面化學(xué)穩(wěn)定性能相對(duì)較低，其耐腐蝕性能不高，在大氣條件下極易產(chǎn)生嚴(yán)重腐蝕，從而影響車(chē)輛的使用壽命和安全性能，因此，需對(duì)碳鋼車(chē)進(jìn)行專門(mén)的防腐處理。目前對(duì)碳鋼車(chē)采用的防腐處理方式主要是涂裝防腐保護(hù)，即在金屬基體表面涂覆一層或多層具有一定厚度的保護(hù)涂層，使得金屬基體與外界環(huán)境隔離，從而使金屬基體得到保護(hù)，根據(jù)多年實(shí)踐證明碳鋼車(chē)采用涂裝防腐方式是目前最經(jīng)濟(jì)、最實(shí)用的方式。但碳鋼車(chē)涂裝防腐的好壞與設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)、涂裝技術(shù)和車(chē)輛的運(yùn)營(yíng)環(huán)境有很大關(guān)系。本文根據(jù)廠修車(chē)車(chē)體腐蝕現(xiàn)狀，就設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)、涂裝技術(shù)和運(yùn)營(yíng)環(huán)境對(duì)碳鋼車(chē)體的腐蝕影響及改進(jìn)措施進(jìn)行探討。

一、客車(chē)車(chē)體腐蝕現(xiàn)狀

根據(jù)廠修車(chē)輛鋼結(jié)構(gòu)車(chē)體腐蝕狀況調(diào)研結(jié)果，車(chē)體端墻鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕主要集中在通過(guò)臺(tái)區(qū)域（端門(mén)檻、端墻板下沿、地板）渡板、車(chē)端墻板下沿、端墻外側(cè)安裝座等區(qū)域；側(cè)墻鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕主要在底架邊梁與側(cè)墻連接區(qū)域的側(cè)墻板、窗周邊、立柱下口、門(mén)框周邊等區(qū)域。底架鋼結(jié)構(gòu)腐蝕主要集中在直排廁洗所下方區(qū)域、廁洗所下方托梁、地板、車(chē)下吊掛件等部件。

二、腐蝕影響因素及改進(jìn)措施

2.1 材料選擇

從調(diào)研車(chē)輛來(lái)看，廁所、盥洗室、通過(guò)臺(tái)等部位易積水，防腐涂層長(zhǎng)期被水浸泡后容易起泡脫落，失去防腐效果，而碳鋼材質(zhì)不耐腐蝕，遇水后容易產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕，使部件強(qiáng)度降低，引起安全隱患。

為了提高這些部位的防腐性能，在車(chē)體鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)可對(duì)這些易腐蝕部位的金屬材質(zhì)進(jìn)行改進(jìn)。通過(guò)臺(tái)區(qū)域渡板在2016年新造車(chē)全部由耐候鋼材質(zhì)改為不銹鋼材質(zhì)，廁洗所托梁也由原來(lái)的09CuPCrNi改進(jìn)為06Cr19Ni10，在新研制的時(shí)速200 km碳鋼動(dòng)車(chē)組上，部分部件材質(zhì)也將原來(lái)常用的Q345NQR2改進(jìn)為Q350EWR1，實(shí)踐表明材質(zhì)的改進(jìn)大大提高了鋼結(jié)構(gòu)車(chē)體的防腐性能。

2.2 設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)

車(chē)體在結(jié)構(gòu)中存在封閉、半封閉及搭接（側(cè)墻板與底架邊梁）等結(jié)構(gòu)，在車(chē)內(nèi)防腐涂裝時(shí)往往很難施工，防腐效果較差。在車(chē)輛長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)中此類結(jié)構(gòu)容易積水、積灰，且后期難以清理，腐蝕介質(zhì)可滲透到金屬表面，最終發(fā)生電化學(xué)腐蝕。針對(duì)廠修車(chē)車(chē)體腐蝕狀況，從設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了以下改進(jìn)優(yōu)化。

盡量避免不合理搭接結(jié)構(gòu)。25G型車(chē)底架邊梁與側(cè)墻連接以前采用搭接結(jié)構(gòu)，搭接面與外界相通，焊縫及搭接面容易積水，腐蝕嚴(yán)重，為此在25T型車(chē)上對(duì)此結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)，采用底架邊梁刨槽與側(cè)墻板在槽內(nèi)對(duì)接，外側(cè)采用對(duì)接滿焊結(jié)構(gòu)，這樣減小了外界腐蝕介質(zhì)侵入車(chē)內(nèi)的可能性，減少了該區(qū)域的腐蝕，改進(jìn)措施見(jiàn)圖1。

車(chē)體內(nèi)部帽型立柱與墻板塞焊后形成透氣的封閉結(jié)構(gòu)，后期無(wú)法對(duì)其內(nèi)部進(jìn)行防腐，在2016年中車(chē)研制的時(shí)速160 km動(dòng)力集中動(dòng)車(chē)組上已經(jīng)將帽型梁柱改為乙型梁柱（見(jiàn)圖2），更改后結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，可方便地在車(chē)內(nèi)進(jìn)行表面處理和防腐涂裝，有利于提高車(chē)體防腐性。

為了避免廁洗所下方地板積水加速該區(qū)域鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕，在此區(qū)域設(shè)置排水孔或排水槽，并增加翻邊防止水流入其他區(qū)域。

對(duì)于設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)中無(wú)法改變的封閉腔、搭接焊縫，為了避免內(nèi)腔和搭接面無(wú)法進(jìn)行涂裝防腐而產(chǎn)生的腐蝕，要求焊接封閉前對(duì)內(nèi)部預(yù)涂刷防腐漆，并對(duì)焊縫周邊涂打密封膠，阻止水氣、氧氣等腐蝕介質(zhì)的進(jìn)入，從而避免內(nèi)腔和搭接面內(nèi)部遭受腐蝕。

2.3 涂裝防腐

2.3.1 涂裝體系

縱觀鐵路客車(chē)涂裝體系發(fā)展歷程，主要經(jīng)過(guò)了4個(gè)階段。第一階段：80年代前22型客車(chē)外部主要采用的是“磁化鐵酚醛防銹底漆+油性膩?zhàn)?醇酸磁漆”防腐體系，內(nèi)部采用“酚醛底漆+石棉瀝青”體系；第二階段：90年代涂裝體系主要采用“鐵紅環(huán)氧酯防銹底漆+環(huán)氧酯膩?zhàn)?丙烯酸改性醇酸磁漆”；第三階段：2002年車(chē)外涂裝體系采用“雙組分環(huán)氧樹(shù)脂防銹漆+不飽和聚酯膩?zhàn)?環(huán)氧中涂層+丙烯酸聚氨酯面漆層”，內(nèi)部采用雙組分環(huán)氧604重防腐涂料。第四階段：2015年開(kāi)始外部采用“雙組分環(huán)氧樹(shù)脂防銹漆+雙組分不飽和聚酯膩?zhàn)?雙組分丙烯酸聚氨酯中涂層+丙烯酸聚氨酯面漆+丙烯酸聚氨酯清漆”，內(nèi)部采用“雙組分環(huán)氧底漆+雙組分環(huán)氧重防腐涂料+水性阻尼涂料”。

在涂裝體系發(fā)展的4個(gè)階段，涂裝體系經(jīng)歷了單組分涂料向雙組分涂料的變化，涂裝體系的耐鹽霧性能、耐候性、耐有機(jī)溶劑性能、耐酸堿性能以及耐高低溫循環(huán)交變性能都有了很大的提高。鐵路客車(chē)鋼結(jié)構(gòu)挖補(bǔ)和截?fù)Q時(shí)間從7.5 a到12 a直至現(xiàn)在的15 a，車(chē)外涂層壽命現(xiàn)在也超過(guò)4 a，從第1次返廠修理車(chē)來(lái)看，車(chē)外僅需要局部修補(bǔ)，車(chē)內(nèi)腐蝕情況也很好。

2.3.2 涂裝前表面工藝

涂層是否有良好的防腐效果不僅與于涂裝體系本身有關(guān)系，同時(shí)與基材表面處理也是有直接關(guān)系的。在基材表面上經(jīng)過(guò)打磨或噴砂可形成大量尖峰，增大基材與涂料間接觸面積，提高總的范德華力和機(jī)械釘扎效果，從而保證涂層與基材的附著力。涂層與基材間良好附著可更好地抵抗外界腐蝕介質(zhì)對(duì)基材的腐蝕，同時(shí)也可以阻礙腐蝕生成物的進(jìn)一步擴(kuò)散，降低腐蝕速度。從調(diào)研車(chē)輛來(lái)看，有些車(chē)輛腐蝕和涂層脫落是出現(xiàn)在涂層與金屬基體界面，這說(shuō)明基材表面處理不到位。目前要求車(chē)輛生產(chǎn)前必須進(jìn)行鋼材預(yù)處理，對(duì)熱軋鋼板通常采用噴砂預(yù)處理，清潔度要求必須達(dá)到GB/T 8923—2013《涂覆涂料前鋼材表面處理表面清潔度的目視評(píng)定》中的Sa 2.5 級(jí)。對(duì)冷軋鋼板使用磷化預(yù)處理方式，磷化膜質(zhì)量必須達(dá)到GB/T 6807《鋼鐵工件涂裝前磷化處理技術(shù)條件》，并且表面處理后對(duì)表面噴涂一層硅酸鋅預(yù)涂底漆防止工序間零部件銹蝕。

2.3.3 涂裝過(guò)程管控

目前車(chē)輛使用的涂料都為雙組分涂料，在涂料調(diào)配過(guò)程中要嚴(yán)格按照涂料使用說(shuō)明書(shū)按比例調(diào)配，固化劑用量不準(zhǔn)確對(duì)涂膜的致密度和附著力都會(huì)產(chǎn)生影響，從而影響涂層壽命。涂裝過(guò)程中的溫度、濕度會(huì)影響兩組分的成膜化學(xué)反應(yīng)，從而影響涂膜的致密度及其網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)；同時(shí)，由于涂裝是一個(gè)特殊的過(guò)程，只能控制涂裝中間過(guò)程來(lái)保證涂裝最終質(zhì)量，所以涂裝過(guò)程應(yīng)對(duì)參數(shù)（環(huán)境溫度、相對(duì)濕度、工件表面清潔度、粗糙度、施工黏度、干燥溫度、干燥時(shí)間、涂層厚度等）、涂裝材料、人員、工藝裝備等進(jìn)行嚴(yán)格的管控，從而保證最終的涂裝效果。各新造廠家也都建立了涂裝流水線，涂裝機(jī)器人、靜電噴涂等新型工藝設(shè)備的投入讓涂裝效率及涂裝質(zhì)量都明顯得到提升。

2.4 車(chē)輛運(yùn)營(yíng)環(huán)境

2.4.1 環(huán)境溫濕度的影響

從修理車(chē)的調(diào)研結(jié)果來(lái)看，無(wú)論南方局、北方局車(chē)輛都有腐蝕，但是南方局和較潮濕悶熱區(qū)域的車(chē)輛腐蝕要嚴(yán)重一些，這主要是因?yàn)楦邷貪駸釙?huì)加速腐蝕。通常在相對(duì)濕度低時(shí)腐蝕較慢，只有當(dāng)相對(duì)濕度達(dá)到一定限度之后，腐蝕速度明顯加快，這個(gè)相對(duì)濕度的數(shù)值稱為臨界相對(duì)濕度，理想狀態(tài)下鋼材的臨界相對(duì)濕度大約是70%，如果大氣或者鋼材表面有污染時(shí)，臨界相對(duì)濕度會(huì)降低，也就是在更低的相對(duì)濕度下，金屬就會(huì)加速腐蝕。同時(shí)，在鋼材已經(jīng)腐蝕且處于相對(duì)濕度高于臨界濕度的環(huán)境下時(shí)，溫度升高腐蝕速度相應(yīng)加快。

2.4.2 車(chē)輛維護(hù)的影響

按鐵總招標(biāo)要求，車(chē)體使用壽命為30 a。30 a中，車(chē)輛會(huì)經(jīng)過(guò)數(shù)次段修、廠修，中間過(guò)程對(duì)涂膜的修補(bǔ)對(duì)車(chē)輛壽命影響是非常大的。在調(diào)研中發(fā)現(xiàn)，部分車(chē)輛在段修時(shí)，由于車(chē)輛段檢修周期短、缺少專業(yè)技術(shù)人員和相應(yīng)專業(yè)設(shè)備對(duì)人、機(jī)、物、法、環(huán)、測(cè)把控的不到位，導(dǎo)致重涂面漆的車(chē)輛經(jīng)過(guò)幾個(gè)月的運(yùn)用即發(fā)生嚴(yán)重褪色的現(xiàn)象。建議段修時(shí)加強(qiáng)工藝和質(zhì)量控制，采購(gòu)滿足運(yùn)輛客車(chē)函[2015]73號(hào)要求的涂料，并按照文中段修涂裝工藝規(guī)范進(jìn)行涂裝，嚴(yán)格執(zhí)行表面處理、噴涂施工的要求，以保證涂層使用壽命，從而降低車(chē)輛的維護(hù)成本。在以往車(chē)輛維護(hù)清洗過(guò)程中，也存在使用強(qiáng)酸、強(qiáng)堿洗車(chē)，這會(huì)導(dǎo)致面漆過(guò)早失光老化，降低涂膜性能。

在車(chē)輛運(yùn)用中也應(yīng)當(dāng)注意維護(hù)，對(duì)車(chē)輛定期清洗，減少污物附著，應(yīng)當(dāng)使用中性清洗液，避免使用強(qiáng)酸、強(qiáng)堿。同時(shí)，在車(chē)輛保養(yǎng)過(guò)程中也要對(duì)涂膜破損及銹蝕區(qū)域進(jìn)行修補(bǔ)，防止車(chē)體的進(jìn)一步腐蝕。

三、結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)鐵路客車(chē)車(chē)體部件材質(zhì)的改進(jìn)、設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化、涂裝體系和涂裝工藝的改進(jìn)，目前出廠的鐵路客車(chē)車(chē)體防腐質(zhì)量得到了很大的提升，涂層壽命也延長(zhǎng)很多，有的客車(chē)車(chē)外涂層甚至可以達(dá)到一個(gè)廠修期，并且也避免了運(yùn)營(yíng)過(guò)程中由于腐蝕產(chǎn)生的安全隱患。

四、夢(mèng)能科技

夢(mèng)能科技是一家致力于涂料的銷(xiāo)售、方案設(shè)計(jì)、涂裝施工為一體的科技公司，夢(mèng)能科技專長(zhǎng)于EMI行業(yè)、工業(yè)裝備制造、橋梁鋼結(jié)構(gòu)、石油石化、特種氣體行業(yè)、火電、風(fēng)電、水電能源行業(yè)等重防腐領(lǐng)域。夢(mèng)能科技為廣大用戶提供全方位的服務(wù)，包括在設(shè)計(jì)階段向您推薦合理的油漆配套方案，在合作當(dāng)中提供高質(zhì)量的產(chǎn)品和高水平的施工服務(wù)以及完善的現(xiàn)場(chǎng)施工技術(shù)指導(dǎo)與優(yōu)質(zhì)的售后服務(wù)。