冶金铁道车辆车体腐蚀原因的分析及解决措施.pdf

问题研究 第3 1 卷2 0 1 3 年第4 期 总第 1 6 6 期 问题研究 冶金铁道车辆车体腐蚀原因的分析及解决措施 胡刚惠庭王伟奇李岩 莱芜钢铁 集团公 司运输部莱芜2 7 1 1 0 4 【 摘要】 该文对冶金铁道车辆车体钢结构腐蚀原因进行了分析， 并提 出了相应的解决措施。 【 关键词】 车辆腐蚀成本焊接 Re a s o n An a l y s i s a n d S o l v i n g M e a s u r e s o f M e t a l l u r g i c a l Ra i l wa y Ve h i c l e Bo d y Co r r o s i o n HU Ga n g , HU I T i n g , WANG We i - q i ， L I Ya h T r a n s p o r t a t i o n D e p a r t me n t o f L n i w u I r o n a n dS t e e l G r o u p C o ． ， L t d ． ， L a i w u 2 7 1 1 0 4 【 A b s t r a c t 】 A n a l y z e t h e c o r r o s i o n r e a s o n s o f t h e s t e e l s t r u c t u r e of m e t a l l u r g i c a l r a i lw a y v e h i c l e b o d y ， a n d p u t f o r wa r d t h e c o r r e s p o n d i n g s o l v i n g me a s u r e g ． 【 Ke y w o r d s ] V e h i c l e ， c o r r o s i o n ， c o s t s ， w e l d i n g 1 前言 我国冶金企业多以铁路运输为主， 铁道车辆 是冶金企业的主要运输工具。由于冶金企业铁道 车辆所运输货物以及运输环境的特殊性 ， 使得所 使用的铁道车辆车体钢结构件腐蚀严重 ， 造成车 辆检修量较大， 增加了检修成本 ， 不利于企业内部 的降本增效。腐蚀严重的车辆构件会影响车体强 度， 在装载货物时有可能出现塌腰、 外胀以及漏料 等问题， 如果得不到及时的检修会带来一定的安 全问题。铁道车辆车体腐蚀是制约冶金企业铁路 运输高效率的重要环节。 2 腐蚀的主要部位及原 因 2 ． 1 腐蚀的主要部位 1 两个钢结构零件的结合面 如货车的中梁 盖板与中梁型钢之间、 端柱与端梁的结合面、 侧柱 与侧梁的结合面等等。这些结合面往往产生夹 锈， 严重时夹锈厚度可达 1 0 ra m以上。 2 容易积存水或尘垢的部位 货车的端侧墙 板下部、 各立柱根部等。 2 ． 2 腐蚀原因 1 结构设计方面 结构设计不当， 形成封闭 的存水空间。如敞车的侧柱与下侧梁的连接为铆 接， 在运输含水的货物或雨、 雪天气 ， 非常容易通 过铆接缝隙进水而引起腐蚀。如果把铆接改为焊 接， 或将结合面的外露缝隙封死， 则腐蚀将大为减 轻。在结构设计时， 对钢结构零件连接接头形式 考虑不周， 也会加剧腐蚀。搭接断续焊或塞焊这 两种接头由于结合面存在间隙， 水可以渗透到缝 隙中， 而焊前涂在结合面上的防锈层已在焊接过 程中被烧坏， 焊后又无法补涂， 所以结合面很容易 产生夹锈。如果在容易积存水的地方选用了这两 种接头形式 ， 则夹锈将十分严重。 2 修造工艺质量的影响 修造工艺质量的影 响， 主要是除锈和油漆两方面。在带有锈层、 污垢 或水气的表面直接涂装防锈涂料， 不但会影响涂 层的附着力， 而且腐蚀仍可在涂膜下继续进行并 胀破涂膜 ， 失去了防锈层对钢结构表面的保护作 用。油漆工艺对防锈涂膜的性能直接相关 ， 如果 在涂装时任意添加过多的稀释剂 、 涂膜过薄或一 次涂敷过厚、 漏涂漏刷防锈涂料、 除锈后未及时涂 防锈涂料、 底层涂料未干透就涂第二层涂料或安 装木结构 、 双组分或多组分涂料不按规定配比等， 都是违反油漆涂装工艺要求的， 因而影响涂膜的 性能。 2 _ 3 车辆运行条件的影响 自然环境对车辆的腐蚀速度有较大的影响。 栏目编辑 孙维宁 一 57 第3 1 卷2 0 1 3 年第4 期 总第 1 6 6 期 问题研究 温度愈高 ， 腐蚀速度愈快 。空气成分对腐蚀速度 的影响也是 明显的。此外 ， 对于大部分 的货车来 说 ， 雨 、 雪可以直接进入车内， 使底架处于潮湿状 态。敞车、 矿车还经常装运含有大量水分的货物 如水渣、 洗精煤等 。这些因素都是造成货车腐 蚀的客观原因。 2 ． 4 材料的影响 车体钢结构采用什么材料来制造 ， 以及选用 防护涂料的优劣对车辆的耐腐蚀性影响很大。目 前车辆制造用材料正呈现多元化发展趋势 ， 具有 较强抗腐蚀能力的耐候钢、 铝合金、 不锈钢、 高强 度的玻璃钢及其他新型合成材料正得到广泛的应 用， 使得腐蚀大为降低。 3 提高耐腐蚀性能的措施 从钢结构的腐蚀原因的分析中可以看出， 提 高钢结构耐腐蚀性能应从两个方面着手 第一， 采 用耐腐蚀钢材， 提高钢材本身的耐腐蚀能力 ； 第 二， 开展钢结构的耐腐蚀设计， 严格车辆修造工艺 质量管理 ， 使用高性能的防腐涂料 ， 从而减少或避 免电解液 在钢结构表面 的凝聚 ， 隔绝 钢结构与电 解液接触， 将腐蚀作用降到最低的程度。 3 ． 1 使 用耐 大气腐蚀的钢材 大量的试验研究表明， 在低碳钢中添加少量 的某些合金元素， 可以大大提高钢材的耐大气腐 蚀能力。添加铜或磷元素的效果最好， 其次是铬、 铝 、 硅、 镍等元素， 而且同时添加铜、 磷或铜 、 铬元 素时 ， 其耐大气腐蚀的效果比单纯的添加铜元素 更好 。因此国外除了用含铜钢制造车体钢结构 外 ， 更多的是使用添加多种元素的耐大气腐蚀钢 简称耐候钢， 制造车体钢结构。 除了使用耐候钢 以提高钢结构的耐腐蚀性 外， 对于特别容易腐蚀的钢结构零部件， 或在防腐 蚀方面有特殊要求的车辆， 国外有采用铝合金或 不锈钢制造的， 基本上可解决钢结构的腐蚀问题。 3 ． 2 采用高性能的防腐涂料 车体钢结构的防腐涂层通常包括底漆、 腻子、 中间层及面漆。钢结构的内外表面用涂料涂装 后， 可以隔绝钢结构与电解液的接触， 从而防止钢 结构腐蚀。 在工业发达、 钢结构防腐较好的国家， 已形成 了一些性能优良的钢结构防腐涂料体系， 如聚氨 酯涂料和环氧树脂涂料所组成的涂料体系。氨酯 涂料具有 良好的耐腐蚀性 耐化学药品、 耐洗涤 一 5 8一 剂 、 耐大气腐蚀 、 良好的光泽保持性 、 耐变退色 性 、 耐磨、 耐冲击， 是理想的面漆材料。环氧树脂 涂料有较高的水气渗透阻力 ， 可阻止水气和氧的 渗透 ， 它与钢材表面和下一道涂层都有极强的附 着力 ， 此外在耐水性、 耐磨性 、 耐冲击性和柔韧性 等方面都很好。莱钢运输部在全钢敞车车门防腐 方面采用的新型防腐涂料一聚脲 ， 取得了很好的 效果。 3 - 3 提 高除锈质量 钢结构表面除锈质量的好坏， 直接影响防腐 涂层的作用及寿命。 3 ． 4 严格执行涂料涂装工艺 要获得性能良好的防腐涂层， 除了使用高性 能涂料和对钢结构表面进行 良好的处理 除锈 以 外， 严格执行涂料的涂装工艺是十分重要的， 因此 下述几点在涂装作业时要给予充分的注意 1 涂料不要超过规定的使用期， 否则将影响 漆膜质量。 2 涂料应按规定进行稀 释 、 调合 、 搅拌 。涂 料过稀， 双组分或多组分涂料不按规定比例调合 或搅拌不充分 ， 都将影响涂料的成膜质量， 最终影 响涂料的防腐性能。 3 按规定的涂装间隔进行涂装作业。钢结 构除锈后应及时涂装防锈底漆， 以免刚清除了锈 层的表面重新产生锈层； 每两层涂料之间的时间 间隔也应保证 ， 若前一层涂膜尚未干就进行第二 层涂料的涂装作业 ， 则会影响成膜质量， 涂层之间 容易剥离。 4 漆膜应达到规定 的层数 及厚度 。国内外 的资料都认为用较薄的涂层 、 较多的层数所达到 的漆膜厚度， 其防腐效果和使用寿命较好。 5 涂装作业的环境条件。在室外进行涂装作 业时， 如遇到刮风或雨雪天气 ， 就会影响涂膜干燥 ， 造成涂膜附着不良、 表面变质， 所以涂装作业应在 室 内进行 。室内空气的温湿度对涂料的成膜质量 都有影响， 气温过高或过低 ， 钢结构表面温度过高 或过低， 空气相对湿度过大， 都将影响涂膜的硬化， 使涂膜容易起泡、 破裂。一般， 气温低于 1 O 。c ， 相 对湿度超过 8 5 ％时就不得进行环氧树脂类涂料的 涂装作业。二聚氨酯树脂涂料在气温低于2 。c ， 相对湿度超过8 5 ％时， 就不得进行涂装作业。 3 ． 5 推行钢结构的防腐蚀设计 结构设计阶段就要考虑到防腐蚀问题， 既灵活 [ 下转第6 1 页] 问题研究 第3 1 卷2 0 1 3 年第4 期 总第 1 6 6 期 因此选择微波设备功率采用 3 8 4 W， 作用时 间 3 ．3 微波处理水样数据分析 2 ．5 ra i n ， 加入聚合氯化铝O ． 1 2 m L ， 加入磷酸0 ．8 m L 对三工区炼钢废水进行 了多次取样， 并进行 为最佳实验条件。 实验室实验， 实验数据如表2 ， 表3 所示。 表2 转炉除尘废水水样数据指标 S S A B c D m L 浊度 硬度 m 氨氮 g ／ L 注 A指微 波设 备功率／ W ； B指作用时 间／ mi n ； C．的聚 合 氯化 铝／ mL ， 浓度 为 1 6 ． 8 g ／ L； D指加入的磷酸／ ml L 。 浓度 为 4 0 ％。 根据表2 ， 3 数据分析， 可知降悬浮物最佳条件 为微波设备功率采用3 8 4 W， 作用时间2 ．5 m i n ， 加人 聚合氯化铝 0 ． 1 2 m L ， 加人磷酸0 ．8 m L ； 降硬度最佳 条件为微波设备功率采用3 8 4 W， 作用时间3 m in ， 加入聚合氯化铝0 ． 1 2 m L ， 加入磷酸0 ． 6 m L ； 降C O D 最佳条件为微波设备功率采用 1 2 8 W， 作用时间 2 ． 5 ra in ， 加入聚合氯化铝0 ．0 8 m L ， 加入磷酸 1 ．0 m L ； 降浊度最佳条件为微波设备功率采用 1 2 8 W， 作用 时间2 ．5 m i n ， 加入聚合氯化铝 0 ． 1 0 m L ， 加入磷酸 1 ．0 m L ， 考虑到悬浮物和硬度两项指标相对重要 ， 4 可行性分析 三工区目前共4 台带式压滤机， 每小时处理含 泥污水流量约5 0 t ， 将微波设备安装在储泥罐处， 根 据理论分析， 需要一台功率为8 0 k W的设备 设备 价格约3 0 万左右 ， 按照满负荷运转， 每年消耗电 量为7 0 万k W h ， 电费约7 0 万元。若使用此设备， 炼钢废水硬度会降到5 0 m g ／ L 以下， 则可停用A T M P 和P A A S ， 此两项药剂每年费用共需7 0 万元； 每年 使用絮凝剂费可 由2 5 0 万元减少到 5 0 万 元 以下 ， 每年可节省费用2 0 0 万元。 或者将微波设备安装在溶解聚丙烯酰胺的储 药罐处， 可加快药剂的溶解速度 ， 同时降低药剂的 使用量一半左右。 5结论 通过实验数据分析， 利用微波法处理炼钢废 水 ， 能够快速有效提高废水中悬浮物的絮凝速度， 约可节约絮凝剂使用量的8 0 ％， 同时降低水质的 硬度到5 0 m g ／ L 以下， 可以不再使用缓蚀阻垢剂， 单 套水处理设备每年可节约药剂成本2 0 0 万元， 降低 水中氨氮含量。因此建议进行利用微波技术处理 炼钢废水的工业实验。 参考文献 【 1 】 霍莹， 张艳芳， 陈军， 等． 微波处理废水方法概况口 ] 化工科技 市场， 2 0 1 0 ， 3 3 7 3 1 3 3 ． [ 2 】 徐华成， 徐晓军， 徐兴虎 ， 等． 微波处理洗煤废水的 效果及作用机理分析Ⅱ ] ． 青岛理工大学学报 ， 2 0 0 8 ， 2 9 1 60 -6 2． 2 0 1 2 0 7 2 0 收稿 [ 上接第 5 8 页] 采用各种防腐蚀技术， 又要考虑到车辆结构特点， 从 设计方面采取防腐蚀措施。例如 在容易腐蚀的位 置尽量采用对接焊缝满焊而不用或少用搭接断续 焊、 搭接塞焊； 尽量减少搭接焊缝的搭接量； 尽量避 免形成封闭的存水空间或积存污垢之处。 4 结束语 总之， 车体钢结构的腐蚀是影响车辆使用寿 命和可靠性的一个重要问题 ， 目前己引起铁路车 辆部门的极大重视， 冶金企业为了实现铁道车辆 使用最大效益 ， 也逐步开始重视车辆腐蚀问题。 为了减轻和防止钢结构腐蚀， 需要建立综合防腐 蚀的观点 ， 即不但要在金属结构设计 、 涂料的选 用、 焊接工艺和涂装工艺等方面做大量的工作， 还 需要加强车辆防腐蚀知识的宣传 ， 建立必要的规 章制度和有关技术标准 ， 这样才能使我国冶金企 业铁道车辆的防腐技术赶上世界先进水平。 2 o 1 2 0 4 2 4 收稿 一 6 l一