鐵路客車普遍采用“帽型柱”鋼結(jié)構(gòu)作為車體的骨架，骨架＋蒙皮的車體結(jié)構(gòu)自上世紀七、八十年代一直沿用至今。隨著運行環(huán)境的不斷變化，近年來，檢修機構(gòu)、鐵路局屢次提到鐵路客車鋼結(jié)構(gòu)腐蝕愈加嚴重。為此，鐵路行業(yè)于２０１５年多次組織了關(guān)于鐵路客車鋼結(jié)構(gòu)腐蝕問題的專題會議，并結(jié)合各制造廠、各鐵路局、各涂料廠家，形成運輛客車函【２０１５ 】 ７３號文件。隨著７３號文件的執(zhí)行以及制造廠對客車防腐研究的不斷深入，逐步得出造成客車鋼結(jié)構(gòu)腐蝕越來越嚴重的原因之一是客車“死角部位”無法徹底進行表面處理，“內(nèi)腔”部位焊接后炭黑無法清除，局部死角無法進行“二次涂裝”，使腐蝕從鋼結(jié)構(gòu)“邊、角、孔、洞、縫”的部位開始腐蝕，同時在車體鋼結(jié)構(gòu)制造過程中，鋼材表面需進行預涂底漆處理，作為暫時性防腐，是為了避免鋼結(jié)構(gòu)在車體制造過程中發(fā)生大面積腐蝕，然而預涂底漆本身防腐性較差，在后續(xù)整車涂裝中，預涂底漆又無法徹底清除，這就造成整車的防腐性能存在一定的風險。

    通過調(diào)研發(fā)現(xiàn)，自２００９年至２０１２年鐵路客車底架部位腐蝕數(shù)約占客車各部位總和的６４％ ，側(cè)端墻部位次之，占比３５％ ，其他數(shù)據(jù)，見圖１ 。檢修客車底架腐蝕速度相對全車腐蝕速度最快，且腐蝕量較大，并且底架大量腐蝕在３。５年、４年、４。５年時腐蝕達到高峰期，見圖 ２ 。鋼結(jié)構(gòu)腐蝕部位主要表現(xiàn)在：（ １ ）鋼結(jié)構(gòu)部件搭接面，如雨檐和頂板之間、側(cè)墻板與邊梁搭接處、地板橫梁與鐵地板的搭接處，側(cè)門框與側(cè)柱的搭接處、端墻板與緩沖梁搭接處；（２ ）易積水或積垢的位置，如車窗下角、側(cè)墻板下部、內(nèi)外端墻下部、鐵地板、車頂中部及通風器根部、側(cè)柱中部及側(cè)柱根部等；（３ ）與腐蝕物接觸的部位，如蓄電池箱、小間地板、腳蹬圍板等。

    為解決鐵路客車耐腐蝕性問題，現(xiàn)從設計、工藝、運營等角度出發(fā)，分析影響防腐性能的主要因素，避免后續(xù)出現(xiàn)類似問題，為后續(xù)鐵路客車新產(chǎn)品的開發(fā)與研究奠定防腐涂裝基礎。

    一、 影響因素

    1.1  設計方面

    1.11  運行環(huán)境

    目前，鐵路客車的運行里程增長，運行距離增大，頻次增多，受環(huán)境污染程度的加劇，運行環(huán)境越加惡劣，因此，充分考慮運行環(huán)境參數(shù)，氣候條件的變化，尤其是溫濕度。通常情況下，溫度愈高，腐蝕速度愈快，相對濕度越高，腐蝕程度約嚴重，如圖 ３ 。在臨界相對濕度以下，相對濕度的變化對腐蝕速度的影響不大，一旦超過臨界相對濕度，腐蝕速度就隨相對濕度的增大而急劇上升。鋼材腐蝕的臨界相對濕度在７０％左右，而我國長江以南地區(qū)夏季平均相對濕度在８０％左右，所以在南方運行的車輛比在北方、西北地區(qū)運行的車輛腐蝕嚴重。另外，鐵路車輛機車動力裝置（鍋爐及柴油機）以及車輛自身帶的各種爐灶會排出大量的污染性氣體，使車輛周圍的空氣中二氧化碳、二氧化硫、硫化氫、氮氧化物的濃度較高，尤其是在我國西南地區(qū)的鐵路，由于山多隧道多，隧道內(nèi)污染氣體的濃度很高，再加上西南地區(qū)陰雨潮濕，高溫季節(jié)周期長，導致西南地區(qū)車輛嚴重腐蝕。在沿海地區(qū)則由于空氣中含有較多的氯離子、氟離子等鹽霧離子，空氣相對濕度較大，使沿海地區(qū)運行的車輛較西北地區(qū)運行的車輛容易產(chǎn)生腐蝕。散布在大氣中的灰塵作為載體，凝結(jié)水蒸氣形成水滴，吸附周圍酸性含硫氣體，接觸鋼結(jié)構(gòu)表面后加速腐蝕。因此，要充分考慮運行環(huán)境對鐵路客車耐腐蝕性的影響，制定針對性措施。如高溫高濕地區(qū)，選用耐鹽霧試驗性能指標較高防腐底漆；高原、風沙地區(qū)，選用耐紫外線較強、抗風沙性較強的涂層體系。

圖 ３　 常溫下相對濕度對鋼材腐蝕增量的影響

    1.12  技術(shù)要求

    ２０１５年底，中國鐵路總公司為統(tǒng)一防腐標準，制定了運輛客車函【２０１５ 】 ７３ 號文件。此文件規(guī)定了新造、檢修客車防腐涂裝工藝技術(shù)要求，涂料使用技術(shù)標準，屬于總體性文件。但在鐵路客車的車體設計中，涂裝技術(shù)要求在具體的圖紙或相應的技術(shù)文件中不明確或模糊，往往在設計過程中被忽略或邊緣化。這是由于防腐涂裝涉及到車體制造過程中的方方面面，小到一個墊片，大到一個整車，非專業(yè)技術(shù)人員對防腐的認知程度相對較低，并且在設計管理上缺乏防腐環(huán)節(jié)的必要管控，造成防腐要求含糊或不明確現(xiàn)象發(fā)生。如車鉤、底架橫梁、心盤、緩沖梁等附件僅規(guī)定了防腐處理，具體處理的范圍，厚度要求不明確，造成在車體制造過程中執(zhí)行模糊。這就需要設計、工藝技術(shù)人員總體考慮，結(jié)合制造工藝，明確防腐要求，使防腐涂裝的概念融入到車體制造的整個過程中。

    另外，要結(jié)合相應車型的車內(nèi)布置，不同區(qū)域的使用環(huán)境，有針對性的制定相應的防腐措施，包括更換材質(zhì)、改變涂裝體系、排水等，有效結(jié)合在一起。如圖４ ，洗漱間、衛(wèi)生間、腳蹬翻板、車廂通道區(qū)域，長期接觸潮濕空氣或水，環(huán)境相對惡劣；車內(nèi)窗口區(qū)域受車內(nèi)外溫差影響，冷凝水較多，尤其是冬季，造成車內(nèi)窗口區(qū)域板材腐蝕較為嚴重。

    1.13  材質(zhì)方面

    基材選 用 鐵 路 客 車 車 體 鋼 結(jié) 構(gòu) 主 要 普 遍 采 用０５ＣｕＰＣｒＮｉ 、 ０９ＣｕＰＣｒＮｉ型號的耐候鋼，耐候鋼長期的耐腐蝕性較差，如防腐做不好，會造成后續(xù)腐蝕線性加劇。設計之初，要充分考慮車內(nèi)布置，各部位鋼結(jié)構(gòu)在運行過程中容易出現(xiàn)的現(xiàn)象。如車內(nèi)衛(wèi)生間、洗漱間部位，在正常運行過程中易出現(xiàn)積水，地板長期處于腐蝕介質(zhì)中，因此屬于嚴重腐蝕區(qū)域。車門框、翻板腳蹬區(qū)域由于鐵路客車長期處于運行過程中，遇多雨季節(jié)，若密封不徹底，雨水進入地板內(nèi)部，后造成此區(qū)域腐蝕嚴重。因此要充分考慮局部更換材質(zhì)解決，如上述所說部位，更換不銹鋼或不銹鐵；對于車外，尤其是底架，以提高整體的防腐性。另外，在材質(zhì)選擇上，要避免出現(xiàn)電位差相差較大的材質(zhì)接觸，避免電化學腐蝕。如耐候鋼、鋁合金直接接觸。

    1.14  結(jié)構(gòu)方面

    結(jié)構(gòu)問題是制約鐵路客車耐腐蝕性差的主要原因，是造成后續(xù)表面處理、防腐涂裝無法實現(xiàn)或無效的根本原因。主要存在以下幾個方面：

    （１ ）型腔結(jié)構(gòu)

    其主要表現(xiàn)在車體骨架采用“帽形”結(jié)構(gòu)，骨架內(nèi)部防腐無法實現(xiàn)。在車體制造過程中，若組焊前對內(nèi)腔進行防腐處理，涂防腐底漆４０～６０ μ ｍ ，則焊接部位會因涂層太厚，無法實現(xiàn)焊接，同時焊后內(nèi)部燒蝕區(qū)域涂層無法二次處理，同理，與帽形骨架相搭接的墻板，朝向車內(nèi)的一側(cè)，在車體制造過程中亦需要進行暫短防腐，涂預涂底漆１０～２０ μ ｍ ，焊接前亦無法進行防腐處理，否則會影響焊接，同時焊后無法進行二次處理，因此，鐵路客車側(cè)端墻骨架內(nèi)腔部位防腐存在嚴重問題，內(nèi)側(cè)墻面僅一層厚度為１０～２０ μ ｍ 的預涂底漆。如側(cè)柱根部，根據(jù)對檢修客車的腐蝕情況調(diào)查，側(cè)柱根部區(qū)域截換率較高，從側(cè)柱根部區(qū)域的結(jié)構(gòu)來看（如圖５ ），側(cè)墻板與底架邊梁外側(cè)焊接為滿焊；側(cè)柱緊貼側(cè)墻板，并且與底架邊梁對接，形成封閉空腔；同時波紋地板與底架邊梁搭接，搭接內(nèi)側(cè)為段焊要求，進而在封閉型腔內(nèi)側(cè)可能存在縫隙或段焊；搭接外側(cè)為縫隙，并且波紋地板深入到側(cè)柱封閉空腔內(nèi)部；因此，在封閉空間內(nèi)，形成一或兩條狹窄的縫隙，底架外側(cè)形成縫隙，同時，內(nèi)腔及各搭接部位防腐無法實現(xiàn)防腐，焊接后表面的預涂底漆涂層又嚴重破壞，形成的封閉區(qū)域不易補救，無法進行后續(xù)處理，隨著車輛的運行，側(cè)柱根部逐漸形成冷凝水，并且不易排出，形成腐蝕介質(zhì)，加速腐蝕。如圖６ 。

    （ ２ ）搭接結(jié)構(gòu)

    搭接結(jié)構(gòu)是鐵路客車鋼結(jié)構(gòu)焊接中常見的結(jié)構(gòu)之一，一般采用段焊或塞焊方式，如側(cè)墻板與骨架的搭接、側(cè)墻板與底架的搭接、側(cè)墻板與上邊梁的搭接、波紋地板與底架邊梁的搭接等，焊接前對搭接區(qū)域使用角磨機進行打磨處理，然后按要求進行焊接，焊后對外露區(qū)域進行打磨，去除燒蝕涂層、焊接飛濺等，但對于搭接內(nèi)部區(qū)域無法進行處理，目前，普遍采用后續(xù)涂裝的方法使用油漆封堵，此方法在一定程度上起到防腐作用，但縫隙稍大時，油漆雖在外層覆蓋上一層，但搭接結(jié)構(gòu)內(nèi)部，仍無法滲入，水汽亦可進入內(nèi)部。若采用段焊密封工藝進行防腐密封，對于整個鋼結(jié)構(gòu)車體，此結(jié)構(gòu)較多，在實際制造過程中，無法實現(xiàn)，成本較高，如圖７、圖８。

    （ ３ ）排水及邊界結(jié)構(gòu)

    鐵路客車車體結(jié)構(gòu)設計過程中，為避免腐蝕，提高防腐性能，延長使用壽命，應融入排水的設計理念，避免積水、積沉等現(xiàn)象，從而較少介質(zhì)對基材的腐蝕。主要有以下幾個方面，見圖９ 。

    ① 避免鋼結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)開口向上或傾斜的現(xiàn)象，對于特殊要求設置排水孔或斷口，如波紋地板；② 避免鋼結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)凹槽或凹口，對于特殊要求設置排水孔或斷口；③ 避免鋼結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)銳邊，避免涂裝邊界效應，涂層不易附著或涂層厚度薄的現(xiàn)象發(fā)生。

    1.2  工藝方面

    1.21  車體制造工藝

    預涂底漆是影響鐵路客車防腐的主要因素之一。

    目前，普遍采用骨架＋蒙皮結(jié)構(gòu)組焊形成車體鋼結(jié)構(gòu)，組焊前為保證板材、型材在一定時間內(nèi)具有一定的防腐性，需進行表面預處理，一般采用拋丸、噴沙或化學預處理方式，處理后表面涂覆一層預涂底漆作為車間底漆，進行暫時性防腐。而預涂底漆會造成兩方面的影響： ①焊接質(zhì)量變差。焊接過程中，焊縫表面易出現(xiàn)氣孔，不利于后續(xù)防腐，并且焊接飛濺、焊渣、燒蝕涂層大量出現(xiàn)。由于結(jié)構(gòu)原因，飛濺、焊渣、燒蝕涂層不易清除。 ②防腐性能差。預涂底漆是作為暫時性防腐使用，防腐性較差，一般情況下，耐鹽霧試驗僅要求不小于 ４８ｈ （ ＧＢ ／Ｔ　１７７１ ），但在后續(xù)涂裝過程中，一般情況下預涂底漆無法徹底清除，均采用保留預涂底漆，從而出現(xiàn)底層預涂底漆差，外道涂層防腐性相對較高的現(xiàn)象，一旦腐蝕介質(zhì)進入內(nèi)部，會造成整個涂裝體系的防腐性能下降。

    焊接過程中冷卻工藝與電磁調(diào)平工藝是影響鐵路客車防腐的主要因素之二。目前，大多數(shù)的車體制造過程中，為避免焊接變形較大，焊接過程中普遍采用水冷，水作為腐蝕介質(zhì)，若長期接觸鋼結(jié)構(gòu)，會發(fā)生腐蝕，或在死角或型腔結(jié)構(gòu)內(nèi)積水，會造成腐蝕在車體制造過程中已經(jīng)發(fā)生。因此，要引進新工藝，避免類似問題出現(xiàn)，當前要做好積水的及時清理工作。此外，為保證整車的平整度，車體組焊完成后要進行整車電磁調(diào)平、火焰激烤，此過程出現(xiàn)大量燒蝕涂層，若燒蝕清理不徹底，會降低整個涂裝體系的防腐性，因此要控制激烤點的打磨處理質(zhì)量。

    另外，車體制造過程中，打磨、焊接必不可少，但往往忽略防腐，打磨處理后的板材或型材若不及時進行防腐處理，板材表面會發(fā)生腐蝕，一般來說，４ｈ內(nèi)進行防腐。這對于車體制造車間來說，難度較大，涉及到涂裝質(zhì)量控制、安全、人員配置管理等方面，不易控制。

    1.22  涂裝工藝

    （ １ ）打磨、清潔打磨、清潔處理是整車涂裝前的最后環(huán)節(jié)，車體制造完成后不可避免會出現(xiàn)飛濺、焊渣、鐵屑、油污、灰塵、水、銹跡、燒蝕涂層等影響涂層附著力的雜質(zhì)，若處理不徹底，直接影響涂層附著力，并且部分腐蝕依然在涂層內(nèi)部延續(xù)。因此，要重點控制車體涂裝前表面的清潔度，一般要求達到Ｓａ２。５級。對于銹跡，使用角磨機進行打磨處理，對于附著不牢的燒蝕涂層，使用打磨機打磨處理，所有打磨處理完成后風管吹塵，稀釋劑去除油污，干凈的擦車布去除水跡。然而，受車體結(jié)構(gòu)、制造工藝限制，局部邊、角、孔、洞、縫的部位無法處理到位，影響后續(xù)涂層的附著力，進而降低耐腐蝕性。

    （２ ）涂裝施工涂裝工藝屬于特殊過程，過程控制至關(guān)重要。涂裝過程中，邊、角、孔、洞、縫區(qū)域，型材內(nèi)部、型腔內(nèi)部區(qū)域無法噴涂到位，出現(xiàn)虛噴、漏噴等現(xiàn)象。尤其是防腐底漆，會造成鋼結(jié)構(gòu)外露或預涂底漆外露，耐腐蝕性弱，并加劇腐蝕。

    鐵路客車的涂裝工藝按照各部位運行條件，主要分為：

    車內(nèi)：底漆＋重防腐涂料＋阻尼涂料（隔音降噪作用）；車下：底漆 ＋ 重防腐涂料 ＋ 阻尼涂料 ＋ 水性底架面漆（隔音降噪作用）；側(cè)端墻：底漆 ＋ 膩子 ＋ 中涂 ＋ 面漆 ＋ 清漆；車頂：底漆 ＋ 面漆 ＋ 清漆。

    要重點控制每道工序的油漆調(diào)配、噴涂前處理、噴涂環(huán)境、噴涂厚度、烘干條件，確保每道涂層徹底干燥，附著力及涂層厚度符合技術(shù)要求，嚴格按運輛客車函【２０１５ 】 ７３ 號文件執(zhí)行。

    1.3  運營方面

    鐵路客車在運營過程中需要定期保養(yǎng)，及時清除外皮、底架外表面的污物，尤其是無集便器的車輛。這是因為無集便器鐵路客車在運營過程中，糞便廢物自然排放路軌上，其中有很大一部分濺射到轉(zhuǎn)向架、蓄電池箱體等底架懸掛件上，在回庫保養(yǎng)清洗的過程中，未及時清理，造成局部漆膜表面長期浸漬在弱酸或弱堿的環(huán)境中，長此以往造成漆膜起泡，漆膜內(nèi)部發(fā)生腐蝕。

    在車輛清洗的過程中，為提高清洗效率、效果，使用濃度較大的堿水或草酸進行清洗，或使用硬刷進行刷車，造成油漆過早失光，耐老化性下降，易出現(xiàn)粉化現(xiàn)象。對于車內(nèi)，為保證客室衛(wèi)生，清潔時使用大量清水沖刷客室，水通過地板布縫隙及木地板，滲入鐵地板縫隙或角落上，日積月累，造成鐵地板大量腐蝕。

    因此，在運行方面要使用中性清洗劑進行車體表面清潔，并及時用水清洗，同時盡量避免飛濺到其他部位。對于車內(nèi)，禁止大量使用清水沖洗。

    ２ 發(fā)展方向

    未來從耐腐蝕性及使用壽命方面來講，鐵路客車的發(fā)展方向主要從制造技術(shù)水平與管理水平方面兩個方面著手：

    2.1  制造技術(shù)水平

    首先要將防腐的觀念融入到鐵路客車設計開發(fā)、制造、運營、維護等整個產(chǎn)品及部件的生產(chǎn)過程中，引進新技術(shù)，改變鐵路客車車體結(jié)構(gòu)，優(yōu)化焊接形式，取消預涂底漆，參考動車組車體設計、制造工藝，涂裝前采用整車噴砂工藝，確保表面清潔度及粗糙度，為后續(xù)獲得良好的附著力奠定基礎。一旦技術(shù)成熟，可取消化學預處理，減少廢酸、廢堿等廢液的排放，降低廢液處理費用，減少對環(huán)境的污染；可改善車體鋼結(jié)構(gòu)的制造環(huán)境，避免打磨、焊接、涂漆在同一區(qū)域作業(yè)，降低安全系數(shù)；有利于表面處理、涂裝特殊工藝過程的管控，提高防腐質(zhì)量，延長鐵路客車使用壽命，并且可打造精品碳鋼鐵路客車的技術(shù)水平。目前，已開發(fā)研究的車體結(jié)構(gòu)有“乙型梁”骨架＋蒙皮結(jié)構(gòu)，但距離批量化生產(chǎn)還有一定難度。

    2.2  管理水平

    由于鐵路客車防腐涉及到的范圍廣，從管理層次上包括了設計、工藝、制造、運營、檢修等部門，從產(chǎn)品層次上，小到一個墊片、大到一個整車，任何一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)漏洞，均會造成腐蝕現(xiàn)象發(fā)生。同時防腐涂裝又具有隱蔽性強，短期不易發(fā)現(xiàn)，不易檢測的特點，這就造成目前鐵路客車制造、運營及檢修基地對于車輛的防腐重視程度不夠，缺乏防腐預防、整治、維護保養(yǎng)的觀念，因此，應加強設計、工藝、操作、運營、檢修等相關(guān)人員的防腐知識培訓，使鐵路客車的防腐觀念滲透到每一個角落，在鐵路客車運營的整個生命周期中形成一個龐大的管控體系，整體提高鐵路客車的制造水平。

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責任編輯：殷鵬飛

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