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，表面化學穩定性能相對較低，其耐腐蝕性能不高，在大氣條件下極易產生嚴重腐蝕，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境隔離，從而使金屬基體得到保護，根據多年實踐證明碳鋼車采用涂裝防腐方式是目前最經濟、最實用的方式。但碳鋼車涂裝防腐的好壞與設計結構、涂裝技術和車輛的運營環境有很大關系。本文根據廠修車車體腐蝕現狀，就設計結構、涂裝技術和運營環境對碳鋼車體的腐蝕影響及改進措施進行探討。

    1　客車車體腐蝕現狀

    根據廠修車輛鋼結構車體腐蝕狀況調研結果，車體端墻鋼結構的腐蝕主要集中在通過臺區域（端門檻、端墻板下沿、地板）渡板、車端墻板下沿、端墻外側安裝座等區域；側墻鋼結構的腐蝕主要在底架邊梁與側墻連接區域的側墻板、窗周邊、立柱下口、門框周邊等區域。底架鋼結構腐蝕主要集中在直排廁洗所下方區域、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，而碳鋼材質不耐腐蝕，遇水后容易產生電化學腐蝕，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，在車體鋼結構設計時可對這些易腐蝕部位的金屬材質進行改進。通過臺區域渡板在2016年新造車全部由耐候鋼材質改為不銹鋼材質，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，部分部件材質也將原來常用的Q345NQR2改進為Q350EWR1，實踐表明材質的改進大大提高了鋼結構車體的防腐性能。

    2.2　設計結構

    車體在結構中存在封閉、半封閉及搭接（側墻板與底架邊梁）等結構，在車內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構容易積水、積灰，且后期難以清理，腐蝕介質可滲透到金屬表面，最終發生電化學腐蝕。針對廠修車車體腐蝕狀況，從設計結構進行了以下改進優化。

    盡量避免不合理搭接結構。25G型車底架邊梁與側墻連接以前采用搭接結構，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型車上對此結構進行了改進，采用底架邊梁刨槽與側墻板在槽內對接，外側采用對接滿焊結構，這樣減小了外界腐蝕介質侵入車內的可能性，減少了該區域的腐蝕，改進措施見圖1。

    車體內部帽型立柱與墻板塞焊后形成透氣的封閉結構，后期無法對其內部進行防腐，在2016年中車研制的時速160 km動力集中動車組上已經將帽型梁柱改為乙型梁柱（見圖2），更改后結構相對簡單，可方便地在車內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域鋼結構的腐蝕，在此區域設置排水孔或排水槽，并增加翻邊防止水流入其他區域。

    對于設計結構中無法改變的封閉腔、搭接焊縫，為了避免內腔和搭接面無法進行涂裝防腐而產生的腐蝕，要求焊接封閉前對內部預涂刷防腐漆，并對焊縫周邊涂打密封膠，阻止水氣、氧氣等腐蝕介質的進入，從而避免內腔和搭接面內部遭受腐蝕。

    2.3　涂裝防腐

    2.3.1　涂裝體系

    縱觀鐵路客車涂裝體系發展歷程，主要經過了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“鐵紅環氧酯防銹底漆+環氧酯膩子+丙烯酸改性醇酸磁漆”；第三階段：2002年車外涂裝體系采用“雙組分環氧樹脂防銹漆+不飽和聚酯膩子+環氧中涂層+丙烯酸聚氨酯面漆層”，內部采用雙組分環氧604重防腐涂料。第四階段：2015年開始外部采用“雙組分環氧樹脂防銹漆+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”，內部采用“雙組分環氧底漆+雙組分環氧重防腐涂料+水性阻尼涂料”。

    在涂裝體系發展的4個階段，涂裝體系經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交變性能都有了很大的提高。鐵路客車鋼結構挖補和截換時間從7.5 a到12 a直至現在的15 a，車外涂層壽命現在也超過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系，同時與基材表面處理也是有直接關系的。在基材表面上經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。從調研車輛來看，有些車輛腐蝕和涂層脫落是出現在涂層與金屬基體界面，這說明基材表面處理不到位。目前要求車輛生產前必須進行鋼材預處理，對熱軋鋼板通常采用噴砂預處理，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處理方式，磷化膜質量必須達到GB/T 6807《鋼鐵工件涂裝前磷化處理技術條件》，并且表面處理后對表面噴涂一層硅酸鋅預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，在涂料調配過程中要嚴格按照涂料使用說明書按比例調配，固化劑用量不準確對涂膜的致密度和附著力都會產生影響，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反應，從而影響涂膜的致密度及其網狀結構；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量，所以涂裝過程應對參數（環境溫度、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備的投入讓涂裝效率及涂裝質量都明顯得到提升。

    2.4　車輛運營環境

    2.4.1　環境溫濕度的影響

    從修理車的調研結果來看，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，這個相對濕度的數值稱為臨界相對濕度，理想狀態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，在鋼材已經腐蝕且處于相對濕度高于臨界濕度的環境下時，溫度升高腐蝕速度相應加快。

    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，車輛會經過數次段修、廠修，中間過程對涂膜的修補對車輛壽命影響是非常大的。在調研中發現，部分車輛在段修時，由于車輛段檢修周期短、缺少專業技術人員和相應專業設備對人、機、物、法、環、測把控的不到位，導致重涂面漆的車輛經過幾個月的運用即發生嚴重褪色的現象。建議段修時加強工藝和質量控制，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范進行涂裝，嚴格執行表面處理、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，這會導致面漆過早失光老化，降低涂膜性能。

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

    3　結語

    通過對鐵路客車車體部件材質的改進、設計結構的優化、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生的安全隱患。