重慶軌道交通二號(hào)線
PC軌道梁指形板組件防腐涂裝技術(shù)總結(jié)
軌道梁橋系統(tǒng)研究中心
2009年7月3日
重慶軌道交通二號(hào)線
PC軌道梁指形板組件防腐涂裝技術(shù)總結(jié)
重慶軌道交通二號(hào)線正線全長(zhǎng)18.586Km，共有各類軌道梁2196榀(含PC軌道梁、RC軌道梁、連續(xù)梁、鋼軌道梁、聯(lián)絡(luò)梁等)，其中PC梁2023榀。每榀PC軌道梁兩端共設(shè)置有12套指形板組件，包括指形板、板座、指形板螺栓等。
PC軌道梁之間通過指形板指尖交叉過渡，從而形成連續(xù)軌道線路供列車安全運(yùn)行，因此指形板組件的安裝質(zhì)量，包括涂裝防腐質(zhì)量將直接關(guān)系到軌道線路的暢通和列車安全運(yùn)營(yíng)。但是，二號(hào)線自運(yùn)營(yíng)以來，因種種原因致使軌道梁金屬結(jié)構(gòu)件，特別是指形板組件產(chǎn)生嚴(yán)重銹蝕，已危及軌道線路暢通和列車運(yùn)行安全。為此，重慶軌道交通總公司軌道梁橋系統(tǒng)研究中心聯(lián)合相關(guān)單位，對(duì)指形板組件防腐工作進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)。經(jīng)過系統(tǒng)分析、技術(shù)研究和多批次多循環(huán)試驗(yàn)，已初步掌握指形板組件的防腐技術(shù)。現(xiàn)將試驗(yàn)情況總結(jié)如下：
1、指形板組件歷史防腐概況
1.1 指形板組件介紹
指形板和板座都為金屬結(jié)構(gòu)件，指形板材料為Q235普通鋼板，經(jīng)機(jī)械加工而成；板座預(yù)埋在軌道梁上，材料為QT400-25的球墨鑄鐵，與指形板的接觸面經(jīng)過精加工。二號(hào)線全線共有各類指形板及板座1977×12＝23724塊各類指形板，隧道區(qū)間251×12＝3012塊，高架區(qū)間1726×12＝20712塊；共有142344顆指形板螺拴，其中走形面螺拴47448顆，側(cè)面螺拴94896顆。
1.2 歷史涂裝情況介紹
2004年4月，因重慶軌道交通二號(hào)線一期工程新安裝的軌道梁指形板相繼發(fā)生銹蝕病害，我司軌道梁橋項(xiàng)目部分別委托重慶三峽油漆和重慶外建百信公司對(duì)較場(chǎng)口～大坪區(qū)段、大坪～大堰區(qū)段的指形板進(jìn)行了防腐處理工作，2004年7月，兩公司相繼完成涂裝工作。
2005年4月，由于重慶軌道交通二號(hào)線一期工程二次涂裝的指形板重新出現(xiàn)銹蝕病害，其中較場(chǎng)口～大坪區(qū)段的銹蝕尤其嚴(yán)重，因此，線路設(shè)施部要求重慶三峽油漆和重慶外建百信公司利用線路精調(diào)完成，對(duì)楔緊塊焊縫進(jìn)行涂裝的時(shí)機(jī)，要求其進(jìn)行質(zhì)量保修服務(wù)，即對(duì)銹蝕指形板進(jìn)行第三次防腐處理，2005年8月完成涂裝工作。但第三次涂裝仍未緩解指形板組件銹蝕的現(xiàn)狀，銹蝕已成為單軌線路中一類重要的質(zhì)量病害。
1.3 二號(hào)線涂裝材料選擇情況
1.3.1 二號(hào)線一期工程設(shè)計(jì)圖要求的防腐工藝見下表：
表1.1 指形板板座底面
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序號(hào)
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漆層
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涂料
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漆膜厚度（）
|
備注
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1
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單層防銹漆
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防銹漆
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17.5
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|
總厚度
|
17.5
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表1.2 指形板底面及板座頂面
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序號(hào)
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漆層
|
涂料
|
漆膜厚度（）
|
備注
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|
1
|
底漆一道
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無機(jī)富鋅底漆
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75
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|
|
總厚度
|
75
|
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表1.3 指形板頂面
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序號(hào)
|
漆層
|
涂料
|
漆膜厚度（）
|
備注
|
|
1
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底漆一道
|
無機(jī)富鋅底漆
|
75
|
|
|
2
|
中間漆1道
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改性環(huán)氧樹脂
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60
|
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3
|
中間漆2道
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改性環(huán)氧樹脂
|
60
|
|
|
4
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面漆一道
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環(huán)氧云鐵一道
|
60
|
|
|
總厚度
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225
|
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1.3.2 二號(hào)線工程首次涂裝的實(shí)際材料與工藝
二號(hào)線工程在指形板實(shí)際涂裝中，其材料與工藝分別采用了關(guān)西漆、熱浸鋅、達(dá)克羅、鋅加等幾種材料和方式，其中二期工程還采用了熱噴鋁鎂的涂裝工藝。
1.3.3 二號(hào)線二次涂裝防腐材料選擇
二次涂裝分別由百信公司和三峽油漆承擔(dān)，兩公司根據(jù)原指形板基面涂料的不同分別選用達(dá)克羅和環(huán)氧富鋅氟碳漆進(jìn)行防腐處理，兩公司的材料選擇見下：
?。?）、百信公司
a、關(guān)西漆基面的二次涂裝
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序號(hào)
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漆層
|
涂料
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漆膜厚度（）
|
備注
|
|
1
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底漆1道
|
環(huán)氧富鋅氟碳漆
|
20
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日本大橋化工
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2
|
底漆2道
|
環(huán)氧富鋅氟碳漆
|
20
|
|
|
3
|
中間漆1道
|
環(huán)氧漆
|
|
|
|
4
|
面漆1道
|
GT-195專用氟碳漆
|
|
|
|
5
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面漆2道
|
GT-195專用氟碳漆
|
|
|
|
總厚度
|
|
|
b、、熱浸鋅、達(dá)克羅、鋅加的二次涂裝
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序號(hào)
|
漆層
|
涂料
|
漆膜厚度（）
|
備注
|
|
1
|
底漆1道
|
達(dá)克羅底漆
|
35
|
|
|
2
|
中間漆1道
|
達(dá)克羅底漆
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40
|
|
|
3
|
面漆1道
|
達(dá)克羅底漆
|
40
|
|
|
總厚度
|
115
|
|
?。?）、三峽油漆有限公司
a、浸鋅和達(dá)克羅工藝涂裝的工件涂裝配套方案
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工序
|
涂料名稱
|
品牌
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涂覆道數(shù)
|
干膜厚度um
|
涂裝方式
|
間隔時(shí)間
|
|
表面處理
|
將焊渣、毛刺、油脂清除干凈，表面手工電動(dòng)除銹等級(jí)達(dá)到St3級(jí)
|
|
底涂層
|
達(dá)克羅底涂漆
|
達(dá)克羅
|
1
|
50
|
刷涂
|
>2h
|
|
中涂層
|
達(dá)克羅中涂漆
|
達(dá)克羅
|
1
|
30
|
刷涂
|
>2h
|
|
面涂層
|
達(dá)克羅面涂漆
|
達(dá)克羅
|
1
|
40
|
刷涂
|
>2h
|
|
合計(jì)
|
|
|
3
|
120
|
|
|
b、原關(guān)西漆涂裝的工件涂裝配套方案
|
工序
|
涂料名稱
|
品牌
|
涂覆道數(shù)
|
干膜厚度um
|
涂裝方式
|
間隔時(shí)間
|
|
表面處理
|
將焊渣、毛刺、油脂清除干凈，表面手工電動(dòng)除銹等級(jí)達(dá)到St3級(jí)
|
|
底涂層
|
環(huán)氧富鋅底漆
|
三峽
|
1
|
40
|
刷涂
|
>24h
|
|
中涂層
|
環(huán)氧云鐵中間漆
|
三峽
|
1
|
40
|
刷涂
|
>24h
|
|
面涂層
|
氟碳涂料
|
三峽
|
2
|
80
|
刷涂
|
>24h
|
|
合計(jì)
|
|
|
4
|
160
|
|
|
1.4、二號(hào)線指形板組件防腐現(xiàn)狀
目前，不論二號(hào)線建設(shè)期間首次涂裝時(shí)采用的關(guān)西漆、熱浸鋅、達(dá)克羅、鋅加，還是二次、三次涂裝采用的達(dá)克羅或環(huán)氧富鋅氟碳漆，以上各種防腐技術(shù)均無法適應(yīng)重慶氣候條件下、使用條件下的軌道梁鋼結(jié)構(gòu)防腐要求——指形板組件銹蝕極其嚴(yán)重，大量指形板出現(xiàn)起殼、掉漆、銹蝕等病害；部分區(qū)段指形板螺栓出現(xiàn)銹蝕斷裂、螺栓與板座孔銹蝕固結(jié)的嚴(yán)重質(zhì)量病害（見下表1.1《各區(qū)段指形板銹蝕情況表》和附件1）。因此，必須選擇和探索可滿足輕軌運(yùn)行需要的其他可靠技術(shù)。
各區(qū)段指形板銹蝕情況表 表1.1
2、采用鋅鎳滲層防腐技術(shù)解決指形板組件銹蝕病害
鑒于二號(hào)線采用的關(guān)西漆、熱浸鋅、達(dá)克羅等防腐技術(shù)無法滿足重慶軌道梁鋼結(jié)構(gòu)防腐的要求，重慶軌道交通總公司軌道梁橋系統(tǒng)研究中心聯(lián)合重慶大有表面技術(shù)有限公司，對(duì)指形板組件防腐進(jìn)行了技術(shù)攻關(guān)和系統(tǒng)研究，經(jīng)過多批次、多循環(huán)試驗(yàn)，獲取了大量的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，證明“采用鋅鎳滲層防腐技術(shù)，可有效解決指形板組件的銹蝕病害”?，F(xiàn)將鋅鎳滲層技術(shù)試驗(yàn)情況介紹如下：
2.1 鋅鎳滲層防腐技術(shù)原理
鋅鎳滲層技術(shù)是一種鐵素體狀態(tài)下的化學(xué)熱處理過程，是在一定條件下鋼鐵件與鋅、鎳、稀土等多種元素充分接觸加熱，是鋅鎳等多元合金金屬原子均勻擴(kuò)散入鋼鐵制品表面，形成合金共滲層，實(shí)現(xiàn)金屬表面防腐的目的。是在真空滲鋅、鋅鋁共滲基礎(chǔ)上發(fā)展的新技術(shù)。其與常見金屬防腐技術(shù)性能比較見下表1.2
鋅鎳滲層與常見金屬防腐技術(shù)性能比較 表1.2
2.2 鋅鎳滲層防腐試驗(yàn)過程
本項(xiàng)試驗(yàn)共分三個(gè)階段實(shí)施，其中第一階段為前期（單點(diǎn)）試驗(yàn)階段；第二階段為試車線成套驗(yàn)證階段：第三階段為正線應(yīng)用性試驗(yàn)階段。各階段的試驗(yàn)情況如下：
2.2.1 第一階段：前期（單點(diǎn)）試驗(yàn)階段
2.2.1.1試驗(yàn)過程
2007年3月22日，由軌道梁橋系統(tǒng)研究中心牽頭，組織大有公司等單位在基地試車線J3-31軌道梁進(jìn)行了鋅鎳滲層防腐指形板的首次試驗(yàn)。為確定該技術(shù)的防腐能力，本次試驗(yàn)采用對(duì)比試驗(yàn)的方式，即：選取兩件重慶大有公司提供的鋅鎳滲層處理走行面指形板安裝到J3-31軌道梁1＃、2＃指形板位置，另選取兩件從庫(kù)房提取的熱噴鋁鎂處理走行面指形板安裝到J3-31軌道梁8＃、9＃指形板位置，兩組指形板同期同環(huán)境進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，如下圖所示。
2.2.1.2試驗(yàn)結(jié)果
安裝好試驗(yàn)指形板后，觀察兩種處理方式在相同條件下的耐腐蝕情況，每月觀察一次，一個(gè)月后，熱噴鋁鎂處理的指形板開始變色，兩個(gè)月后出現(xiàn)銹點(diǎn)（如下圖所示），五月后大面銹蝕，而鋅鎳滲層完好如初，未變色。截至2009年7月2日，該點(diǎn)試驗(yàn)指形板未出現(xiàn)任何變色、起殼、掉漆、銹蝕等質(zhì)量病害，試驗(yàn)結(jié)果證明：鋅鎳滲層防腐效果優(yōu)于熱噴鋁鎂等防腐工藝，可有效提高鋼結(jié)構(gòu)的表面防腐能力。
2.2.1.3對(duì)比情況記錄見下表1.3和附件2,附件2-1
對(duì)比試驗(yàn)表 表1.3
2.2.2第二階段：試車線成套驗(yàn)證階段：
2.2.2.1試驗(yàn)過程
鑒于第一階段單點(diǎn)試驗(yàn)表明鋅鎳滲層防腐技術(shù)先進(jìn)，防腐效果較好的情況，軌道梁橋系統(tǒng)中心與大有公司于2007年5月28日共同實(shí)施了第二階段的試驗(yàn)工作。如右圖所示。
第二階段的試驗(yàn)在基地試車線SDK-28墩進(jìn)行，本次試驗(yàn)的目的有三：一、成套驗(yàn)證鋅鎳滲層防腐能力；二、探索已安裝好的板座的現(xiàn)場(chǎng)綜合處理方案；三、試驗(yàn)采用鋅鎳滲層的指形板螺栓的防腐能力。本次試驗(yàn)仍采用對(duì)比試驗(yàn)的方式，即：選取11件重慶大有公司提供的鋅鎳滲層處理走行面指形板安裝到SDK-28軌道梁1＃、2＃、3#、4#、5#、6#、7#、8＃、9#、10#、12#指形板位置，11＃指形板仍使用熱浸鋅工藝指形板，兩組指形板同期、同環(huán)境進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，同時(shí)對(duì)指形板螺栓也采用此工藝進(jìn)行防腐處理，并同期進(jìn)行試驗(yàn)。
2.2.2.2試驗(yàn)結(jié)果
為了解指形板涂裝效果，我部每月對(duì)試驗(yàn)指形板進(jìn)行一次檢查，觀察經(jīng)過鋅鎳滲層處理的指形板的防腐效果，同時(shí)，為了檢查滲鋅螺栓、沉孔加密封膏及螺紋和指形板底面加脫模劑的效果，于2007年7月6日和2008年2月曾兩次組織對(duì)已涂裝的基地試車線SDK-28號(hào)墩的指形板座的涂裝情況進(jìn)行了專項(xiàng)檢查（如下圖所示）。
試驗(yàn)結(jié)果表明：
?。?）、成套試驗(yàn)的采用鋅鎳滲層的指形板系統(tǒng)防腐能力強(qiáng)，指形板及螺栓未出現(xiàn)變色、起殼、銹蝕等質(zhì)量病害；如下圖所見
?。?）、該技術(shù)的防腐能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于熱浸鋅等工藝處理的指形板。
?。?）、經(jīng)過鋅鎳滲層處理的指形板螺栓防腐能力同樣出色，未出現(xiàn)銹蝕等質(zhì)量病害。
2.2.2.3試驗(yàn)監(jiān)控情況記錄見下表1.4和附件3
成套試驗(yàn)表 表1.4
2.2.3第三階段：正線應(yīng)用性試驗(yàn)階段：
2.2.3.1試驗(yàn)過程
鑒于第一階段單點(diǎn)試驗(yàn)和第二階段成套試驗(yàn)結(jié)果同樣表明鋅鎳滲層防腐技術(shù)先進(jìn)，防腐效果較好，因此軌道梁橋系統(tǒng)中心與大有公司于2007年12月10日至21日共同實(shí)施了第三階段的正線應(yīng)用性試驗(yàn)工作。本階段試驗(yàn)共選取二號(hào)線楊～動(dòng)區(qū)間下行D212-28～37號(hào)墩10個(gè)接頭的120指形板進(jìn)行了防腐試驗(yàn)。
本次試驗(yàn)的目的有：一、試驗(yàn)正線列車輪對(duì)作用的鋅鎳滲層指形板組件的防腐能力；二、探索板座在正線綜合處理方案；三、試驗(yàn)采用鋅鎳滲層的指形板螺栓的防腐能力。
2.2.3.2試驗(yàn)結(jié)果
為了解正線滲鋅螺栓、指形板涂裝效果，線路設(shè)施部每月對(duì)10處指形板進(jìn)行監(jiān)控檢查，檢查采用記錄和拍照相結(jié)合的方式進(jìn)行，同時(shí)，橋梁研究系統(tǒng)中心與重慶大有表面技術(shù)有限公司聯(lián)合抽查組于2008年3月18日和2009年3月17日曾兩次組織對(duì)防腐情況進(jìn)行了拆裝檢查。通過檢查確認(rèn)，經(jīng)鋅鎳滲層防腐處理的指形板、指形板螺栓和彈墊均未生銹。試驗(yàn)結(jié)果表明：
?。?）、正線試驗(yàn)的采用鋅鎳滲層的指形板系統(tǒng)防腐能力強(qiáng)，指形板及螺栓未出現(xiàn)變色、起殼、銹蝕等質(zhì)量病害；
?。?）、在列車輪對(duì)沖擊、摩擦等作用下，指形板表面涂層未出現(xiàn)磨損、銹蝕等質(zhì)量病害，防腐效果明顯。如下圖所見
?。?）、經(jīng)過累計(jì)550余天列車輪對(duì)的沖擊和摩擦，涂層厚度未見磨損變薄，說明本防腐技術(shù)是可行的，是能徹底解決指形板組件銹蝕病害的。
2.2.3.3試驗(yàn)監(jiān)控情況記錄見下表1.5和附件4
成套試驗(yàn)表
檢查日期：2009.3.17 表1.5
3、試驗(yàn)總結(jié)
3.1各階段試驗(yàn)對(duì)比情況見下表1.6
各階段試驗(yàn)對(duì)比表（截至09.7.2） 表1.6
3.3結(jié)論
?。?）、經(jīng)過多階段、多批次試驗(yàn)，采用鋅鎳滲層的指形板系統(tǒng)未出現(xiàn)變色、起殼、銹蝕等質(zhì)量病害，其防腐能力強(qiáng)；
?。?）、盡管實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)的各類防腐指標(biāo)接近，但其他防腐技術(shù)在重慶酸雨環(huán)境及列車輪對(duì)沖擊、摩擦等作用下，均無法滿足防腐、耐磨、防滑的技術(shù)要求，而經(jīng)過長(zhǎng)期試驗(yàn)，鋅鎳滲層技術(shù)能同時(shí)滿足防腐、耐磨、防滑的要求。
?。?）、經(jīng)過鋅鎳滲層處理的指形板螺栓防腐能力同樣出色，可防止出現(xiàn)銹蝕、斷裂、銹蝕固結(jié)等質(zhì)量病害。
（4）、采用鋅鎳滲層的防腐技術(shù)，能實(shí)現(xiàn)對(duì)單軌交通指形板組件的防腐要求，可解決已建成運(yùn)營(yíng)的單軌指形板板座的防腐難題。
4、建議
鑒于鋅鎳滲層技術(shù)的防腐能力強(qiáng)，而且能滿足列車安全運(yùn)行所需的防滑、耐磨等技術(shù)要求，改善軌道線路景觀效果，并有效解決指形板及板座嚴(yán)重銹蝕的問題，降低運(yùn)營(yíng)維護(hù)成本，確保軌道線路運(yùn)行安全。因此建議如下：
?。?）、設(shè)計(jì)院在三號(hào)線一、二期及二、三號(hào)線延伸段設(shè)計(jì)過程中，立即在設(shè)計(jì)圖中補(bǔ)充采用鋅鎳合金共滲防腐技術(shù)對(duì)指形板組件進(jìn)行防腐的設(shè)計(jì)要求。
?。?）、單軌公司盡快采取措施，采用聯(lián)合方式，同大有公司完成在建線路（包括三號(hào)線一、二期及二、三號(hào)線延伸段等）未安裝的指形板及板座組件進(jìn)行鋅鎳滲層防腐處理。
（3）、對(duì)于已安裝的軌道梁，設(shè)計(jì)院、單軌公司聯(lián)合大有公司進(jìn)行二次處理。
軌道梁橋系統(tǒng)研究中心
2009年7月3日
