新型重载铁路货车涂装防腐设计技术概论

    关键词：重载铁路货车；防腐蚀；涂装；涂料

    中图分类号：TQ639  文献标识码：B  文章编号：1007－9548（2011）03-0068－03

    新型重载铁路货车主要包含80t级通用敞车和100t级运煤专用敞车等车型，依据新型重载铁路货车更严酷的运营环境要求，涂装防腐应提高到一个全新的高度，结合铁道部及本公司项目开发安排要求，以《新型重载铁路货车防腐新材料及涂装工艺研究与应用》项目为依托，全面系统指导项目的实施。

    1总体原则

    ①工艺简单可行、经济适用、防腐适当；②科学、先进并具指导性，总体设计较优，相对现有技术条件及有关技术标准要求明显提升。

    2涂料选用原则

    目前市场可供选择的涂料种类繁多，依据铁路货车运营环境、状态等条件及涂装生产工艺技术条件选择合适的涂料显得尤为重要。结合新型重载铁路货车运营条件，并借鉴目前货车车体腐蚀现状及各种涂料质量信息，制定如下涂料选用原则：①最大化使用环境友好型涂料；②漆种具有较广泛的耐候性和耐温变性等性能；③内部涂料耐脏、耐磨、耐腐蚀及耐磕碰划伤；④具有较好的施工性；⑤合理的性价比。

    按涂料选用原则指导选择开发，依目前涂料工艺研发能力也不是难题。具体而言，按以下要求选择并进行工艺对比试验。涂料应符合国家有关环保要求，如VOC含量、重金属含量规定等，使用环境友好型涂料。同时，涂料须具有良好的耐冲击性、耐磨性及耐化学品性等，其中耐盐雾性能[1]检测指标实际要求不低于1000h，尤其是底漆。为方便施工，降低成本，在同等条件下，优先考虑使用单组分涂料，也优先考虑防流挂性好且固体含量高的涂料，尤其是施工性能良好并对前处理质量包容的环境友好型类涂料，如一些水性涂料等。由于涂料的各项指标是相互制约、相互联系的，因此在选择开发过程中，应选择总体评价最佳的涂料。

    3涂层体系设计

    在科学选择涂料的基础上，设计科学的涂层体系至关重要。在进行新型重载铁路货车涂装体系设计过程中，重点学习了如下技术标准[2]：①ISO12944《色漆和清漆防护漆体系对钢结构的腐蚀防护》；②GB/T15975《大气环境腐蚀分类》；③GB/T19292.1《金属与合金的腐蚀大气腐蚀性》等。设计原则：满足国际通用防腐标准要求，体现设计的科学性、先进性、规范性。

 具体要求：结合货车运营环境、条件、段修厂修期年限及整车使用寿命年限等因素综合分析，同时借鉴其它行业工程成熟应用经验，综合评价并设计涂层防腐体系，满足设计要求。

    为保证设计工作的科学合理性及有效指导性，提出如下预设条件：①定义通用货车车型运营环境类型。运营环境定义为C3环境，弱于C4环境要求。②在满足要求的同等条件下，最大化降低现场生产劳动强度，减少涂装道数，若“底漆+面漆”体系能满足各项要求，则不使用“底漆+中间漆+面漆”体系。③涂层最少满足目前一个厂修期（现一般要求为8年）防腐要求，车体材料的切换（修）不是因为涂层防腐失效而是因为运营过程中钢材严重变形失效造成的。体现铁路货车涂装体系设计的全寿命设计理念。④根据运营环境定义、漆种选择和防腐年限要求设计确定车型漆膜厚度要求，如120μm、160μm等，满足国际通用防腐标准要求，体现科学性、规范性。

    4前处理工艺分析

    前处理工艺包含2部分内容：①板材、型钢的预处理工艺；②整车涂装前的清理处理工艺。目前国内新造铁路货车整车涂装前处理技术比较落后，一般采用手工处理方式。

    ⑴预处理工艺要求

    全部金属型材、板材进行抛丸除锈预处理,处理后钢材表面清洁度应达到GB/T8923中Sa2.5级及以上标准,表面粗糙度Ra值为30～80μm,抛丸处理后喷涂可焊性金属防锈漆,其干膜厚度为10～20μm，已进行抛丸除锈预处理且预涂底漆漆膜良好的部分则视为符合标准；厚度不大于3mm的轻型型材、板材允许手工除锈或磷化处理，表面清洁度应达到GB/T8923中St2级及以上标准[3]。按新的设计思路设计，优化车型技术条件及相关标准，提供准确的科学合理理论指导性技术原则。

    ⑵预处理工艺分析

    ①仍采用抛丸处理后喷涂可焊性预涂底漆，优先采用通过认证要求的可焊性预涂底漆或性能比较最优的车间底漆；

    ②采用抛丸处理后不喷涂可焊性预涂底漆的工艺（这涉及重大工艺变动，目前还不能具体实施），这有利于焊接质量，只是对过程防护、监控提出了较高要求。这一全新工艺在眉山公司某出口项目中已经使用检验。本次设计按①要求进行。

    ⑶整车涂装前的前处理工艺分析

    整车前处理质量高低对整车涂层最终各项性能影响很大，一些油污需采用除油化学剂处理，结合目前相关技术发展现状，新造整车涂装前实行整车局部区域或整车喷抛丸除锈，保证前处理质量是可行的，或采用环保型喷抛丸设备对一些外观重要的关键焊缝进行处理，减少焊接应力以降低焊接区域应力腐蚀的突出问题（本次设计按此要求进行）。若考虑实行整车涂装前进行喷抛丸除锈及除应力工艺，这对某些车型（如敞车等车型）原材料抛丸除锈后是否需喷涂车间底漆也提出了进一步分析探讨的需要。

    5涂装工艺设计

    目前在铁路货车行业中广泛应用高压无气喷涂技术，高压无气喷涂有喷涂效率较高的优点，但也有涂料浪费量大、漆雾飞散不易控制及污染大等缺点。

在目前不同喷涂工艺技术中，辅气喷涂和静电涂装是涂料利用率较高的喷涂工艺，因空气幕静电场的约束、吸附，漆雾飞散明显降低，有效减少了废气、废渣的产生量，也直接降低了生产成本；同时，改善作业环境提高了员工作业舒适度。比较而言，辅气喷涂及静电喷涂工艺（含机器人仿形喷涂技术）虽有一定的缺点，但优势明显。对摇枕侧架及整车实施辅气喷涂、静电喷涂工艺进行可行性研究，在充分论证的条件下可进行检验。眉山公司已开始这方面的分析工作，已取得初步结论。最终实现“提高表面质量，改善作业环境以提高作业舒适度，降低浪费”目的。

    6结构工艺性分析

    新型重载铁路货车在整体结构上与现有的70t级通用货车相比，除在型钢选材、局部结构上有所优化改进外，在大载重的要求下，克服长期使用中的疲劳损伤及腐蚀带来的换修的难度更大。在型钢选材确定的条件下，提高涂层的防腐能力是唯一途径。在整车使用寿命内，也应对在提高钢材耐腐蚀性延长钢材使用寿命上的投入使用成本与改进涂层投入成本进行对比，分析孰优孰劣。

    提高涂层的防腐能力除与前处理质量、涂料的选取等有直接关系外，与车体的结构设计工艺性也有关，在一定程度上直接影响涂层最终的防腐质量。结合目前通用货车的运营及腐蚀现状，对新型重载铁路货车在结构工艺性设计等方面提出如下建议：

    ①在车内底架地板四角等合理位置增加设计排水孔或应力孔，直径为5mm左右，避免长时间积水和降低焊接应力；

    ②改变目前车体内部地板不喷涂的要求，建议敞车车体内部全部喷涂；

    ③尽量避免零部件边角尖角设计，采用圆弧形设计。尽量采用圆管、圆钢设计部件的分组成件。

    7结语

    结合各项要求及试验分析设计了2套方案。

    方案1：抛丸处理后喷涂与防锈底漆配套的可焊性车间底漆，其干膜厚度为10～20μm。车体及其附属件外表面采用水性环氧底漆和水性丙烯酸面漆，底漆干膜厚度为60～90μm，干膜总厚度为120～150μm，面漆颜色符合GSB05-1426-2001B01深灰。车体内表面采用底面合一黑色环氧漆45751，干膜厚度为200～250μm。不锈钢制动管系等制动配件喷涂黑色溶剂型厚浆醇酸漆，干膜厚度为30～40μm。

    方案2：抛丸处理后喷涂与防锈底漆配套的可焊性车间底漆，干膜厚度为10～20μm。车体及其附属件外表面采用环氧厚浆底漆和丙烯酸面漆，底漆干膜厚度为60～90μm，干膜总厚度为120～150μm，面漆颜色符合GSB05-1426-2001B01深灰。车体内表面采用底面合一黑色环氧漆45751，干膜厚度为200～250μm。不锈钢制动管系等制动配件喷涂黑色溶剂型厚浆醇酸漆，干膜厚度为30～40μm。

    新型重载铁路货车涂装防腐方案设计圆满完成，制定有效的质量控制手段，确保过程可控，使新涂装配套体系及相关涂装工艺更加适合重载铁路货车的运用需要。在选用满足一定条件的涂装体系后，是否可以适当延长车体使用寿命须进行充分探讨，分析讨论车体使用寿命与转向架匹配的可行性。

参考文献：

    [1]曹卫，徐五一，戚严，等.关于铁路货车车辆涂装用醇酸漆质量的建议[J].机车车辆工艺，2010（2）：40-41.

    [2]曹卫，刘兴红，徐五一.铁路货车涂装防腐体系设计新技术应用探讨[J].现代涂料与涂装，2010（12）：47-49.

    [3]Q/QC35-149-2008，P70（P70H）型通用棚车制造技术条件[S].