０　引言

    目前軌道車輛車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輛，鋁合金材料主要用于高速動車組和城市軌道交通車輛，碳鋼材料主要用于普通25型鐵路客車。相比于不銹鋼和鋁合金，碳鋼價格較低，表面化學(xué)穩(wěn)定性能相對較低，其耐腐蝕性能不高，在大氣條件下極易產(chǎn)生嚴重腐蝕，從而影響車輛的使用壽命和安全性能，因此，需對碳鋼車進行專門的防腐處理。目前對碳鋼車采用的防腐處理方式主要是涂裝防腐保護，即在金屬基體表面涂覆一層或多層具有一定厚度的保護涂層，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，根據(jù)多年實踐證明碳鋼車采用涂裝防腐方式是目前最經(jīng)濟、最實用的方式。但碳鋼車涂裝防腐的好壞與設(shè)計結(jié)構(gòu)、涂裝技術(shù)和車輛的運營環(huán)境有很大關(guān)系。本文根據(jù)廠修車車體腐蝕現(xiàn)狀，就設(shè)計結(jié)構(gòu)、涂裝技術(shù)和運營環(huán)境對碳鋼車體的腐蝕影響及改進措施進行探討。

    1　客車車體腐蝕現(xiàn)狀

    根據(jù)廠修車輛鋼結(jié)構(gòu)車體腐蝕狀況調(diào)研結(jié)果，車體端墻鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕主要集中在通過臺區(qū)域（端門檻、端墻板下沿、地板）渡板、車端墻板下沿、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、車下吊掛件等部件。

    2　腐蝕影響因素及改進措施

    2.1　材料選擇

    從調(diào)研車輛來看，廁所、盥洗室、通過臺等部位易積水，防腐涂層長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，使部件強度降低，引起安全隱患。

    為了提高這些部位的防腐性能，在車體鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計時可對這些易腐蝕部位的金屬材質(zhì)進行改進。通過臺區(qū)域渡板在2016年新造車全部由耐候鋼材質(zhì)改為不銹鋼材質(zhì)，廁洗所托梁也由原來的09CuPCrNi改進為06Cr19Ni10，在新研制的時速200 km碳鋼動車組上，部分部件材質(zhì)也將原來常用的Q345NQR2改進為Q350EWR1，實踐表明材質(zhì)的改進大大提高了鋼結(jié)構(gòu)車體的防腐性能。

    2.2　設(shè)計結(jié)構(gòu)

    車體在結(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)，在車內(nèi)防腐涂裝時往往很難施工，防腐效果較差。在車輛長期運營中此類結(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。針對廠修車車體腐蝕狀況，從設(shè)計結(jié)構(gòu)進行了以下改進優(yōu)化。

    盡量避免不合理搭接結(jié)構(gòu)。25G型車底架邊梁與側(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，腐蝕嚴重，為此在25T型車上對此結(jié)構(gòu)進行了改進，采用底架邊梁刨槽與側(cè)墻板在槽內(nèi)對接，外側(cè)采用對接滿焊結(jié)構(gòu)，這樣減小了外界腐蝕介質(zhì)侵入車內(nèi)的可能性，減少了該區(qū)域的腐蝕，改進措施見圖1。

    車體內(nèi)部帽型立柱與墻板塞焊后形成透氣的封閉結(jié)構(gòu)，后期無法對其內(nèi)部進行防腐，在2016年中車研制的時速160 km動力集中動車組上已經(jīng)將帽型梁柱改為乙型梁柱（見圖2），更改后結(jié)構(gòu)相對簡單，可方便地在車內(nèi)進行表面處理和防腐涂裝，有利于提高車體防腐性。

    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。

    對于設(shè)計結(jié)構(gòu)中無法改變的封閉腔、搭接焊縫，為了避免內(nèi)腔和搭接面無法進行涂裝防腐而產(chǎn)生的腐蝕，要求焊接封閉前對內(nèi)部預(yù)涂刷防腐漆，并對焊縫周邊涂打密封膠，阻止水氣、氧氣等腐蝕介質(zhì)的進入，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

    縱觀鐵路客車涂裝體系發(fā)展歷程，主要經(jīng)過了4個階段。第一階段：80年代前22型客車外部主要采用的是“磁化鐵酚醛防銹底漆+油性膩子+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)氧酯膩子+丙烯酸改性醇酸磁漆”；第三階段：2002年車外涂裝體系采用“雙組分環(huán)氧樹脂防銹漆+不飽和聚酯膩子+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年開始外部采用“雙組分環(huán)氧樹脂防銹漆+雙組分不飽和聚酯膩子+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。鐵路客車鋼結(jié)構(gòu)挖補和截換時間從7.5 a到12 a直至現(xiàn)在的15 a，車外涂層壽命現(xiàn)在也超過4 a，從第1次返廠修理車來看，車外僅需要局部修補，車內(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)對基材的腐蝕，同時也可以阻礙腐蝕生成物的進一步擴散，降低腐蝕速度。從調(diào)研車輛來看，有些車輛腐蝕和涂層脫落是出現(xiàn)在涂層與金屬基體界面，這說明基材表面處理不到位。目前要求車輛生產(chǎn)前必須進行鋼材預(yù)處理，對熱軋鋼板通常采用噴砂預(yù)處理，清潔度要求必須達到GB/T 8923—2013《涂覆涂料前鋼材表面處理表面清潔度的目視評定》中的Sa 2.5 級。對冷軋鋼板使用磷化預(yù)處理方式，磷化膜質(zhì)量必須達到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　涂裝過程管控

    目前車輛使用的涂料都為雙組分涂料，在涂料調(diào)配過程中要嚴格按照涂料使用說明書按比例調(diào)配，固化劑用量不準確對涂膜的致密度和附著力都會產(chǎn)生影響，從而影響涂層壽命。涂裝過程中的溫度、濕度會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，由于涂裝是一個特殊的過程，只能控制涂裝中間過程來保證涂裝最終質(zhì)量，所以涂裝過程應(yīng)對參數(shù)（環(huán)境溫度、相對濕度、工件表面清潔度、粗糙度、施工黏度、干燥溫度、干燥時間、涂層厚度等）、涂裝材料、人員、工藝裝備等進行嚴格的管控，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　車輛運營環(huán)境

    2.4.1　環(huán)境溫濕度的影響

    從修理車的調(diào)研結(jié)果來看，無論南方局、北方局車輛都有腐蝕，但是南方局和較潮濕悶熱區(qū)域的車輛腐蝕要嚴重一些，這主要是因為高溫濕熱會加速腐蝕。通常在相對濕度低時腐蝕較慢，只有當相對濕度達到一定限度之后，腐蝕速度明顯加快，這個相對濕度的數(shù)值稱為臨界相對濕度，理想狀態(tài)下鋼材的臨界相對濕度大約是70%，如果大氣或者鋼材表面有污染時，臨界相對濕度會降低，也就是在更低的相對濕度下，金屬就會加速腐蝕。同時，在鋼材已經(jīng)腐蝕且處于相對濕度高于臨界濕度的環(huán)境下時，溫度升高腐蝕速度相應(yīng)加快。

    2.4.2　車輛維護的影響

    按鐵總招標要求，車體使用壽命為30 a。30 a中，車輛會經(jīng)過數(shù)次段修、廠修，中間過程對涂膜的修補對車輛壽命影響是非常大的。在調(diào)研中發(fā)現(xiàn)，部分車輛在段修時，由于車輛段檢修周期短、缺少專業(yè)技術(shù)人員和相應(yīng)專業(yè)設(shè)備對人、機、物、法、環(huán)、測把控的不到位，導(dǎo)致重涂面漆的車輛經(jīng)過幾個月的運用即發(fā)生嚴重褪色的現(xiàn)象。建議段修時加強工藝和質(zhì)量控制，采購滿足運輛客車函[2015]73號要求的涂料，并按照文中段修涂裝工藝規(guī)范進行涂裝，嚴格執(zhí)行表面處理、噴涂施工的要求，以保證涂層使用壽命，從而降低車輛的維護成本。在以往車輛維護清洗過程中，也存在使用強酸、強堿洗車，這會導(dǎo)致面漆過早失光老化，降低涂膜性能。

    在車輛運用中也應(yīng)當注意維護，對車輛定期清洗，減少污物附著，應(yīng)當使用中性清洗液，避免使用強酸、強堿。同時，在車輛保養(yǎng)過程中也要對涂膜破損及銹蝕區(qū)域進行修補，防止車體的進一步腐蝕。

    3　結(jié)語

    通過對鐵路客車車體部件材質(zhì)的改進、設(shè)計結(jié)構(gòu)的優(yōu)化、涂裝體系和涂裝工藝的改進，目前出廠的鐵路客車車體防腐質(zhì)量得到了很大的提升，涂層壽命也延長很多，有的客車車外涂層甚至可以達到一個廠修期，并且也避免了運營過程中由于腐蝕產(chǎn)生的安全隱患。