1前言
【慧聪表面处理网】腐蚀是指材料受环境介质的作用发生化学反应而破坏的现象，在概念上也不仅仅是金属材料，还包括非金属材料及复合材料等。在我国，铁道行业是各种材料、特别是金属材料—钢铁的主要用户之一，使用中的一个主要问题就是腐蚀，近年部分铁路故障(事故)很可能与腐蚀有关。目前铁路车箱结构以耐大气腐蚀钢为主，桥梁中以钢筋混凝土结构为主，钢桥材料则主要为16Mn。由于金属材料及防护措施的改进，相对20世纪90年代以前，腐蚀问题显著减轻，突出的表现就是车辆等钢结构设施的使用寿命和维修周期延长，钢材因腐蚀引起的截换量大大下降。如客车的段修期由过去的，5年提高到2年，厂修由4年～6年延长到6年～8年：货车厂修由6年、8年延长到8年～10年：机车架修由20万km延长到40万km，铁路运输在我国国民经济发展中有着极为重要的作用，在运输市场占据很大份额，其中货运已占到运输市场的54.6%。表1为1998-2001年度铁路主要指标完成情况。
表1 1998-2001年度铁路经济技术指标主要指标
| 项目 |
单位 |
1998年 |
1990年 |
2000年 |
2001年 |
| 铁道营业里程 |
km |
57584 |
57923 |
58655.9 |
59078.6 |
| 复线里程 |
km |
19673 |
20925 |
21408 |
22640.3 |
| 电气化里程 |
km |
12984 |
14025 |
14864 |
16867.6 |
| 内燃化里程 |
km |
33974 |
3I85 |
9 |
39440 |
| 60kg/m及以上钥轨铺设里程(正线) |
km |
40687 |
43954 |
49592 |
51106 |
| 客运量 |
万人 |
9299 |
1 |
97725 |
101847 |
| 旅客周转量 |
亿人·km |
3691 |
4046 |
4415 |
4673 |
| 旅客平均运程 |
km |
397 |
414 |
433 |
456 |
| 货运量 |
万t |
153208 |
156881 |
165498 |
178592 |
| 货物周转里 |
亿t·km |
12262 |
12578 |
13336 |
14250 |
| 固定资产投资总额 |
亿元 |
831.62 |
819.5 |
805.3 |
822.9 |
| 基本建设投资 |
亿元 |
562.42 |
570.2 |
526.8 |
515.5 |
| 更新改造投资 |
亿元 |
149.82 |
151.6 |
143.0 |
150.0 |
| 机车车辆购置 |
亿元 |
119.37 |
97.7 |
135.5 |
157.4 |
据不完全统计，1999年至2000年期间，铁道部腐蚀与防护的相关费用每年达近4亿元(计算只包括新造车辆和厂修车辆涂料及涂装费用、内燃机车制水和缓蚀剂费用、以及隧道钢轨因腐蚀增加的费用)。其中新造机车、客车和货车中的相关费用为2.1亿元，占到，999年机车车辆购置费的2%以上。需要说明的是，上述计算未包括小修、工装费用及设备投资，特别是未包括腐蚀造成的直接和间接经济损失。
2铁道车辆的腐蚀与防护
铁道车辆实际上包括机车和车辆。一般客车、机车和货车等腐蚀问题主要指车辆金属结构的腐蚀：对内燃机车来说，冷却系统的腐蚀与防护在运用过程中同样是必须认真对待的。在1990年以前，铁道车辆的车体结构通常采用普碳钢制造，加上使用涂料档次低，对表面处理和涂装工艺不够重视，车辆锈蚀严重，修理时车体钢板的截换率相当高，甚至有客车使用仅1个厂修期就报废的情况。1978年前后，铁道部与冶金部合作，试验将车辆车体结构用金属材料由普通碳钢转为耐大气腐蚀钢(即Corten钢，又称耐候钢)，1985年开始用于车辆，从1990年新造车辆全部采用。由于这类钢材含有0.2%～0.4%的Cu和约0.07%的P，因此其耐蚀性相对原用低碳钢有相当的改善，一般认为其寿命可延长一倍左右。使用较多的牌号有09CuPTiRE，08CuP和09CuPCrNi等。正在制订中的铁道行业《铁道车辆用耐大气腐蚀钢》供货技术条件中，规定采用丁日汀2375-1992《铁路用耐候钢周期浸润腐蚀试验方法》检验其耐腐蚀性，要求相对于普通碳钢Q235的腐蚀速率≤65%，除所用钢铁材料不同外，铁路车辆的防护主要采用油漆(涂料)进行防护，其间经历了几次大的变化。客车用涂料中底漆由酚醛、醇酸铁红或磁化铁防锈漆改为环氧、环氧酌磷酸锌或铬酸锌底漆，腻子由酩胶、石青腻子逐步改为环氧酷或不饱和聚酷腻子，面漆则由丙烯酸改性醇酸、丙烯酸聚氨酷替代了大部分普通醇酸漆；2001年底铁道部运输局装备部己要求从2002年下半年开始，新造客车全部采用双组份涂料。货车用厚桨型醉酸漆在20世纪90年代初全面推广，取代原用的酚醛、醇酸漆。
目前新造车辆己广泛使用钢材喷砂(抛丸)预处理技术和磷化的方法，使用预涂底漆作工序间防锈，并有部分工厂引进了涂漆机械手和双组份高压无气喷涂机，建立了喷漆房和烘房、涂装流水线以及大量工艺装备，大大提高了作业效率。
在涂装工艺方面，由于对铁路用户来说涂料仍属于原材料，正确的使用方法及工艺条件对最终产品质量关系极大。1998年有关单位参照国际铁路联盟UIC842标准制订了第一个关于涂装技术的全面、综合性的铁道行业标准——TB/T2879.1-6-1998《铁路机车车辆涂料及涂装》系列标准。整个标准包括了6个部分：(1)涂料供货技术条件；(2)涂料检验方法；(3)金属和非金属材料表面处理技术条件；(4)货车防护和涂装技术条件；(5)客车和牵引动力车的防护和涂装技术条件；(6)涂装质量检查和验收规程。标准涉及了铁路机车车辆防护用涂料及涂装工作的各个方面，其特点是将涂装工作做为一个整体进行考虑，主要内容包括：(1)根据涂料产品的特点，将产品质量检验工作分为三种阶段分别进行，即进货涂料、待涂装涂料和涂装后涂膜的检验。此外还特别增加了车辆实际涂装系的现场检验试验方法，更加有利于保证实车的涂装质量。(2)在表面处理问题上，不仅考虑了钢铁材料，还对其他金属材料及非金属材料作出了规定。(3)对客车、货车及机车各部件的涂装及表面处理作出了详细的规定。(4)对涂装现场的工艺条件、涂装方法及干燥等作出了规定，特别是对涂装现场的温度、相对湿度及干燥的环境条件等均有明确的条文。近几年铁道部投入大量资金实施了技术改造，有关涂装设备的技术参数和工艺条件都是以此系列标准为依据的。
根据铁道部统计中心统计，1998年至2001年铁道部保有和新造车辆数量如表2。
表2 铁道车辆统计数据 单位：台(辆)
| 目 |
1998年 |
1999年 |
2000年 |
2001年 |
| 保有 |
新造 |
保有 |
新造 |
保有 |
新造 |
保有 |
新造 |
| 客车 |
34246 |
1576 |
34535 |
1780 |
3l5989 |
3244 |
37214 |
3291 |
| 机车 |
15176 |
953 |
14480 |
967 |
14472 |
919 |
14955 |
1013 |
| 其中：内燃机车 |
10004 |
697 |
10121 |
671 |
10355 |
624 |
10598 |
622 |
| 电力机车 |
3111 |
255 |
3344 |
295 |
3516 |
295 |
3976 |
391 |
| 货车 |
23854 |
436236 |
18696 |
439943 |
25550 |
449921 |
30040 |
对新造客车按每节车厢(含底架)用预涂底漆50kg、防锈底漆300kg、阻尼涂料1,000kg(或重防腐涂料200kg)，腻子200kg、中涂漆50kg、面漆100kg计算，如果按每年新造3,000台车计算，则全年用涂料总量可达到3，000t以上：对货车以敞车为例，目前使用厚浆醇酸漆，新造每车用涂料约200kg，以此计算30，000台用漆量达6000t左右，若加上修车量(按厂修期8年计算，每年修车超过5万辆)，则每年用漆大大超过10,000t。
铁路客车和货车车体结构采用了不同的涂装系。一般客车(包括机车)为：表面处理加预涂底漆，底漆2道，腻子5～7道，中间涂层1道，面漆2道：内侧则在底漆之上加涂1道阻尼(防腐)涂料。货车为：表面处理加预涂底漆，厚浆型底漆，道、厚浆型面漆1道(或底面合一厚浆漆2道)：转向架部分通常为防锈底漆1道加面漆1道。下面根据这一顺序分别介绍各类涂料的特点。
2.1预涂底漆
目前铁道部大部分车辆厂都采用钢材喷(抛)丸的方法对钢材表面进行预处理，对薄板(≤4mm)则多采用磷化方法，之后涂覆预涂底漆(车间底漆)。主要使用品种有丙烯酸类、环氧或环氧酿类、聚乙烯醇缩丁醛类(乙烯磷化底漆类)和无机富锌类涂料。为适应钢材预处理线的要求，这类底漆的主要特点是干燥快，规定指标为表干时间≤5min，同时具有可焊性。
[1992]334号铁道部文件中，规定了预涂底漆及部分车辆用涂料的技术要求，表3中即为其各项要求指标。
表3 预涂底漆技术要求
| 目 |
单位 |
技术指标 |
试验方法 |
| 粘度 |
s |
25～40 |
GB/T1723 |
| 细度 |
μm |
≤70 |
GB/T1724 |
| 干燥时间 |
表干 |
min |
≤5 |
GB/T1728 |
| 实干 |
h |
≤12 |
| 附着力 |
级 |
≤2 |
GB/T1720 |
| 柔韧性 |
mm |
1 |
GB/T1731 |
| 耐冲击性 |
cm |
50 |
GB/T1732 |
| 硬度 |
≥0.4 |
GB/T1730 |
| 耐盐水 |
|
3d不起泡、不生锈 |
GB/T1763 |
| 室内存放 |
|
3个月无锈(漆膜厚23μm士2μm，温度20℃～25℃，湿度65%士5%) |
|
| 焊接烧蚀宽度 |
mm |
≤15 |
预涂底漆的主要问题是：由于车辆制造过程中多采用电焊加工，客车墙体还需火工校平，对大部分涂料来说，有机成膜物烧损严重，味道大，如果涂膜过厚还会影响到焊接质量，过薄则防锈性能下降。无机富锌底漆虽然烧损小，防锈性能好，但表面处理要求高，采用醇酸或环氧酷类等油性防锈底漆时存在配套性问题，再加上锌蒸汽的负面影响，用户较少。从理论上说，使用预涂底漆的主要目的是工序间防锈，在涂防锈底漆前应全部清除，但实际上车辆制造厂通常均直接在其上涂覆底漆。由于预涂底漆防锈质量较差，导致防锈底漆不能充分发挥作用，会使整个涂装系的防护质量下降。近年笔者曾多次提出修订预涂底漆技术条件，制订铁道行业标准。由于上述几种原因，南车集团近期考虑对薄板以磷化替代预涂底漆，目前正在试验考查过程中。
2.2防锈底漆
铁道车辆近年主要使用的防锈底漆品种有：无机富锌底漆，环氧富锌底漆，醇酸底漆，酚醛防锈底漆，环氧醋防锈底漆，双组份环氧底漆，环氧聚氨酷底漆等。主要使用的颜料为氧化铁类〔包括氧化铁红、铁棕、铁黑、铁黄等)，防锈颜料主要为磷酸锌、铬酸锌、三聚磷酸铝等。红丹(Pb3O4)由于环保问题已基本停用，而应用磁化铁(氧化铁棕下)和云母氧化铁(MIO)颜料的防锈漆由于存在严重沉淀等质量问题，
目前也较少采用。
各工厂根据车辆的要求及涂装工艺情况，选用不同品种和牌号的涂料。富锌底漆主要用于出口车，醉酸、酚醛防锈底漆主要用于旧车修理，而新造车则多采用环氧酷防锈底漆、双组份环氧或环氧聚氨醋底漆等。施工时通常采用高压无气喷涂，一般为1-2道，干膜厚度60μm。表4为TB/T260-2001《铁道机车车辆防锈底漆》规定的技术条件。
表4 防锈底漆技术要求
| 项目 |
单位 |
技术指标 |
试验方法 |
| 漆膜颜色和外观 |
颜色符合需方要求，漆膜平整、无明显颗粒 |
目测 |
| 不挥发物含量 |
% |
≥60 |
GB/T 6751 |
| 流出时间 |
s |
≥20 |
GB/T 6753.4 |
| 细度 |
一般颜料 |
μm |
≤50 |
GB/T 6753.1 |
| 铁棕丁颜料，云铁颜料 |
μm |
≤70 |
GB/T 6753.1 |
| 双组份涂料适用期 |
h |
≥4 |
TB/T 2260 |
| 干燥时间 |
表干 |
h |
≥4 |
GB/T 1728 |
| 实干 |
h |
≤24 |
| 施工性能 |
|
漆膜厚度为所要求厚度的1.5倍时，成膜性良好 |
TB/T 2260 |
| 弯曲性能 |
mm |
≤2 |
GB/T 6742 |
| 杯突试验 |
mm |
≥4.0 |
GB/T 9753 |
| 划格试验 |
级 |
≤1 |
GB/T 9286 |
| 耐冲击性 |
cm |
≥50 |
GB/T 1732 |
| 耐盐雾性 500h |
|
板面无起泡、不生锈；十字划痕处锈蚀宽度≤2m m ( 单 向) |
GB/T 1771 |
| 注：耐盐雾性为型式检验项目。 |
相对其他行业的防锈底漆标准来说，要求耐中性盐雾试验通过500h(划痕板)是铁路用漆的特点。从原理上讲，具有物理封闭作用的涂膜可以用于金属的防护，但当出现涂膜被破坏时，仅靠附着力良好将无法阻止锈蚀沿破损处的扩展。如果在涂膜中含有足够数量的缓蚀剂，或采用具有牺牲阳极保护功能的富锌涂料，将能够自行修补缺陷或阻止锈蚀的扩展。采用划痕板试验是因为铁路车辆的使用条件比较严酷，运用中涂膜损伤处的锈蚀扩展是车体钢结构早期失效的重要原因。根据笔者对部分样品的测试结果看，采用环氧、环氧酷或环氧聚氨酷树脂作为成膜物质的防锈底漆比较容易达到下日TB/T2260的要求，醇酸相对困难。近两年铁道部产品质量监督检验中心对新造车辆用的防锈底漆进行了抽检和比对试验，结果多家产品由于耐中性盐雾性能达不到要求被判不合格。
2.3腻子
为了使车体外表平整美观，铁路客车和机车制造过程中大量使用了腻子进行找平，近期随着车体制造工艺的改进，特别是由于采用了整体蒙皮张拉技术左右。在腻子种类上，己基本停用了石青类和酚醛使单节客车的腻子用量由最多可达1t减少至200kg酷胶等品种，目前主要使用环氧醋和不饱和聚醋(原子灰)腻子。表5为TB/T2393-2001《铁路机车车辆面漆》标准的附录B(腻子产品的技术要求》中的技术指标。 表5 腻子的技术要求
| 项目 |
单位 |
技术指标 |
试验方法 |
| 腻子外观 |
无结皮和搅不开硬块、无白点 |
目测 |
| 腻子膜颜色和外观 |
|
平整，不流挂，无颗粒，无裂纹，无气泡，色调不定 |
目侧 |
| 稠度 |
cm |
9～16 |
GB/T 1749 |
| 实干时间 |
普通腻子 |
h |
≤24 |
GB/T 1728 |
| 不饱和聚酯腻子 |
h |
≤4 |
| 涂刮性 |
|
易涂刮、不产生卷边现象 |
GB/T 1727 |
| 打磨性 |
|
易打磨、不粘砂纸、无明显白点 |
GB/T 1770 |
| 柔韧性 |
mm |
≤100 |
GB/T 1748 |
| 划格试验 |
级 |
≤1 |
GB/T 9286 |
| 耐冲击性 |
cm |
≥15 |
GB/T 1732 |
| 耐水性试验 |
级 |
优秀 |
TB/T 2393 |
2.4中间涂层
中间涂层的作用是增加底漆(或腻子膜)与面漆之间的附着力，并改善面漆的外观丰满度。与面漆相比，通常中间涂层的颜料份相对较高，这样可填补微小的缺陷，用在对外观要求较高的场合效果显著。目前大部分新造客车和机车上均己采用中间涂层。表6为TB/T2393-2001附录A中对中间涂层的技术要求。 表6 中间涂层的技术要求
| 项目 |
单位 |
技术指标 |
试验方法 |
| 漆膜颜色和外观 |
符合颜色要求，表面色调均匀一致，无颗 |
粒、针孔、气泡、皱纹 |
| 细度 |
μm |
≤30 |
GB/T 6753.1 |
| 流出时间 |
s |
≥25 |
GB/T 6753.4 |
| 双组份涂料适用期 |
h |
≥4 |
|
| 干燥时间 |
表干 |
h |
≤4 |
GB/T 1728 |
| 实干 |
h |
≤24 |
| 施工性能 |
|
每道千膜厚度为要求的1.5倍时，成膜良好 |
|
| 弯曲性能 |
mm |
≤2 |
GB/T 6742 |
| 杯突试验 |
mm |
≥4.0 |
GB/T 9753 |
| 划格试验 |
级 |
≤1 |
GB/T 9286 |
| 耐冲击性 |
cm |
≥50 |
GB/T 1732 |
2.5面漆
新造铁路客车和机车用面漆以丙烯酸改性醇酸磁漆、及丙烯酸改性聚氨酷磁漆为主，其中25B型客车仍为绿色为主，25G和25K型车则多用红(桔红)白相间和蓝(酞普蓝)白相间的颜色构图。由于车体表面平整度的问题，前一段新造车多采用亚光(或半光)面漆，600镜面光泽值为40%～70%，但运输局己要求今后以高光漆(光泽值80%以上)为主。修理车原则上仍沿用原车涂装系。
现用的面漆涂料产品为国产，也有部分合资和进口品牌的涂料。实际上国产如丙烯酸聚氨酷磁漆，其固化剂HDI主要均采用进口原料3390或N75，其它如轻基树脂和助剂等也有很多进口的。从成本上看，国内产品价格相对便宜，国产的约60～80元/kg，进口产品一般在100元/kg以上。
理论上说双组份涂料如丙烯酸聚氨醋面漆的性能优于单组份醇酸类面漆，表7为TB/T2393中的技术要求。对I类(以醇酸类为主)和Ⅱ类(以聚氨醋类为主)面漆产品，标准中规定人工加速老化试验的指标分别为200h和1000h，大气曝晒试验也证实了这一结果。铁路客车段修规程要求在段修时重涂面漆，这主要是因为原用涂料多数为单组份醇酸或丙烯酸改性醇酸面漆，由于漆膜硬度较低，耐老化及其它性能不够好，相当一部分车辆在一年半的运用时间内己开始出现粉化、褪色及起泡、脱落等现象。运输局己要求在今年下半年的新造客车上全部采用双组份涂料，特别是面漆，目的是提高客车涂料的装饰性和耐久性，力争取消段修面漆重涂。
|
