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技术介绍 Technical introduction

重庆轨道交通二号线
PC轨道梁指形板组件防腐涂装技术总结

 


轨道梁桥系统研究中心
2009年7月3日

  重庆轨道交通二号线
  PC轨道梁指形板组件防腐涂装技术总结
  重庆轨道交通二号线正线全长18.586Km,共有各类轨道梁2196榀(含PC轨道梁、RC轨道梁、连续梁、钢轨道梁、联络梁等),其中PC梁2023榀。每榀PC轨道梁两端共设置有12套指形板组件,包括指形板、板座、指形板螺栓等。
  PC轨道梁之间通过指形板指尖交叉过渡,从而形成连续轨道线路供列车安全运行,因此指形板组件的安装质量,包括涂装防腐质量将直接关系到轨道线路的畅通和列车安全运营。但是,二号线自运营以来,因种种原因致使轨道梁金属结构件,特别是指形板组件产生严重锈蚀,已危及轨道线路畅通和列车运行安全。为此,重庆轨道交通总公司轨道梁桥系统研究中心联合相关单位,对指形板组件防腐工作进行技术攻关。经过系统分析、技术研究和多批次多循环试验,已初步掌握指形板组件的防腐技术。现将试验情况总结如下:
  1、指形板组件历史防腐概况
  1.1  指形板组件介绍
  指形板和板座都为金属结构件,指形板材料为Q235普通钢板,经机械加工而成;板座预埋在轨道梁上,材料为QT400-25的球墨铸铁,与指形板的接触面经过精加工。二号线全线共有各类指形板及板座1977×12=23724块各类指形板,隧道区间251×12=3012块,高架区间1726×12=20712块;共有142344颗指形板螺拴,其中走形面螺拴47448颗,侧面螺拴94896颗。
  1.2  历史涂装情况介绍
  2004年4月,因重庆轨道交通二号线一期工程新安装的轨道梁指形板相继发生锈蚀病害,我司轨道梁桥项目部分别委托重庆三峡油漆和重庆外建百信公司对较场口~大坪区段、大坪~大堰区段的指形板进行了防腐处理工作,2004年7月,两公司相继完成涂装工作。
  2005年4月,由于重庆轨道交通二号线一期工程二次涂装的指形板重新出现锈蚀病害,其中较场口~大坪区段的锈蚀尤其严重,因此,线路设施部要求重庆三峡油漆和重庆外建百信公司利用线路精调完成,对楔紧块焊缝进行涂装的时机,要求其进行质量保修服务,即对锈蚀指形板进行第三次防腐处理,2005年8月完成涂装工作。但第三次涂装仍未缓解指形板组件锈蚀的现状,锈蚀已成为单轨线路中一类重要的质量病害。
  1.3  二号线涂装材料选择情况
  1.3.1  二号线一期工程设计图要求的防腐工艺见下表:
  表1.1  指形板板座底面

序号

漆层

涂料

漆膜厚度()

备注

1

单层防锈漆

防锈漆

17.5

 

总厚度

17.5

 

1.2  指形板底面及板座顶面

序号

漆层

涂料

漆膜厚度()

备注

1

底漆一道

无机富锌底漆

75

 

总厚度

75

 

1.3  指形板顶面

序号

漆层

涂料

漆膜厚度()

备注

1

底漆一道

无机富锌底漆

75

 

2

中间漆1

改性环氧树脂

60

 

3

中间漆2

改性环氧树脂

60

 

4

面漆一道

环氧云铁一道

60

 

总厚度

225

 


  1.3.2  二号线工程首次涂装的实际材料与工艺
 二号线工程在指形板实际涂装中,其材料与工艺分别采用了关西漆、热浸锌、达克罗、锌加等几种材料和方式,其中二期工程还采用了热喷铝镁的涂装工艺。
  1.3.3  二号线二次涂装防腐材料选择
  二次涂装分别由百信公司和三峡油漆承担,两公司根据原指形板基面涂料的不同分别选用达克罗和环氧富锌氟碳漆进行防腐处理,两公司的材料选择见下:
  (1)、百信公司
  a、关西漆基面的二次涂装
 

序号

漆层

涂料

漆膜厚度()

备注

1

底漆1

环氧富锌氟碳漆

20

日本大桥化工

2

底漆2

环氧富锌氟碳漆

20

 

3

中间漆1

环氧漆

 

 

4

面漆1

GT-195专用氟碳漆

 

 

5

面漆2

GT-195专用氟碳漆

 

 

总厚度

 

 

b、、热浸锌、达克罗、锌加的二次涂装

序号

漆层

涂料

漆膜厚度()

备注

1

底漆1

达克罗底漆

35

 

2

中间漆1

达克罗底漆

40

 

3

面漆1

达克罗底漆

40

 

总厚度

115

 

  (2)、三峡油漆有限公司
  a、浸锌和达克罗工艺涂装的工件涂装配套方案

工序

涂料名称

品牌

涂覆道数

干膜厚度um

涂装方式

间隔时间

表面处理

将焊渣、毛刺、油脂清除干净,表面手工电动除锈等级达到St3

底涂层

达克罗底涂漆

达克罗

1

50

刷涂

>2h

中涂层

达克罗中涂漆

达克罗

1

30

刷涂

>2h

面涂层

达克罗面涂漆

达克罗

1

40

刷涂

>2h

合计

 

 

3

120

 

 

b、原关西漆涂装的工件涂装配套方案

工序

涂料名称

品牌

涂覆道数

干膜厚度um

涂装方式

间隔时间

表面处理

将焊渣、毛刺、油脂清除干净,表面手工电动除锈等级达到St3

底涂层

环氧富锌底漆

三峡

1

40

刷涂

>24h

中涂层

环氧云铁中间漆

三峡

1

40

刷涂

>24h

面涂层

氟碳涂料

三峡

2

80

刷涂

>24h

合计

 

 

4

160

 

 


  1.4、二号线指形板组件防腐现状
  目前,不论二号线建设期间首次涂装时采用的关西漆、热浸锌、达克罗、锌加,还是二次、三次涂装采用的达克罗或环氧富锌氟碳漆,以上各种防腐技术均无法适应重庆气候条件下、使用条件下的轨道梁钢结构防腐要求——指形板组件锈蚀极其严重,大量指形板出现起壳、掉漆、锈蚀等病害;部分区段指形板螺栓出现锈蚀断裂、螺栓与板座孔锈蚀固结的严重质量病害(见下表1.1《各区段指形板锈蚀情况表》和附件1)。因此,必须选择和探索可满足轻轨运行需要的其他可靠技术。
各区段指形板锈蚀情况表               表1.1

  2、采用锌镍渗层防腐技术解决指形板组件锈蚀病害
  鉴于二号线采用的关西漆、热浸锌、达克罗等防腐技术无法满足重庆轨道梁钢结构防腐的要求,重庆轨道交通总公司轨道梁桥系统研究中心联合重庆大有表面技术有限公司,对指形板组件防腐进行了技术攻关和系统研究,经过多批次、多循环试验,获取了大量的试验数据,证明“采用锌镍渗层防腐技术,可有效解决指形板组件的锈蚀病害”。现将锌镍渗层技术试验情况介绍如下:
  2.1   锌镍渗层防腐技术原理
  锌镍渗层技术是一种铁素体状态下的化学热处理过程,是在一定条件下钢铁件与锌、镍、稀土等多种元素充分接触加热,是锌镍等多元合金金属原子均匀扩散入钢铁制品表面,形成合金共渗层,实现金属表面防腐的目的。是在真空渗锌、锌铝共渗基础上发展的新技术。其与常见金属防腐技术性能比较见下表1.2
  锌镍渗层与常见金属防腐技术性能比较            表1.2

  2.2  锌镍渗层防腐试验过程
  本项试验共分三个阶段实施,其中第一阶段为前期(单点)试验阶段;第二阶段为试车线成套验证阶段:第三阶段为正线应用性试验阶段。各阶段的试验情况如下:
  2.2.1    第一阶段:前期(单点)试验阶段
  2.2.1.1试验过程
  2007年3月22日,由轨道梁桥系统研究中心牵头,组织大有公司等单位在基地试车线J3-31轨道梁进行了锌镍渗层防腐指形板的首次试验。为确定该技术的防腐能力,本次试验采用对比试验的方式,即:选取两件重庆大有公司提供的锌镍渗层处理走行面指形板安装到J3-31轨道梁1#、2#指形板位置,另选取两件从库房提取的热喷铝镁处理走行面指形板安装到J3-31轨道梁8#、9#指形板位置,两组指形板同期同环境进行对比试验,如下图所示。

  2.2.1.2试验结果
  安装好试验指形板后,观察两种处理方式在相同条件下的耐腐蚀情况,每月观察一次,一个月后,热喷铝镁处理的指形板开始变色,两个月后出现锈点(如下图所示),五月后大面锈蚀,而锌镍渗层完好如初,未变色。截至2009年7月2日,该点试验指形板未出现任何变色、起壳、掉漆、锈蚀等质量病害,试验结果证明:锌镍渗层防腐效果优于热喷铝镁等防腐工艺,可有效提高钢结构的表面防腐能力。

  2.2.1.3对比情况记录见下表1.3和附件2,附件2-1
  对比试验表                       表1.3

  2.2.2第二阶段:试车线成套验证阶段:
  2.2.2.1试验过程
  鉴于第一阶段单点试验表明锌镍渗层防腐技术先进,防腐效果较好的情况,轨道梁桥系统中心与大有公司于2007年5月28日共同实施了第二阶段的试验工作。如右图所示。
  第二阶段的试验在基地试车线SDK-28墩进行,本次试验的目的有三:一、成套验证锌镍渗层防腐能力;二、探索已安装好的板座的现场综合处理方案;三、试验采用锌镍渗层的指形板螺栓的防腐能力。本次试验仍采用对比试验的方式,即:选取11件重庆大有公司提供的锌镍渗层处理走行面指形板安装到SDK-28轨道梁1#、2#、3#、4#、5#、6#、7#、8#、9#、10#、12#指形板位置,11#指形板仍使用热浸锌工艺指形板,两组指形板同期、同环境进行对比试验,同时对指形板螺栓也采用此工艺进行防腐处理,并同期进行试验。
  2.2.2.2试验结果
  为了解指形板涂装效果,我部每月对试验指形板进行一次检查,观察经过锌镍渗层处理的指形板的防腐效果,同时,为了检查渗锌螺栓、沉孔加密封膏及螺纹和指形板底面加脱模剂的效果,于2007年7月6日和2008年2月曾两次组织对已涂装的基地试车线SDK-28号墩的指形板座的涂装情况进行了专项检查(如下图所示)。

  试验结果表明:
  (1)、成套试验的采用锌镍渗层的指形板系统防腐能力强,指形板及螺栓未出现变色、起壳、锈蚀等质量病害;如下图所见
  (2)、该技术的防腐能力远远优于热浸锌等工艺处理的指形板。
  (3)、经过锌镍渗层处理的指形板螺栓防腐能力同样出色,未出现锈蚀等质量病害。
  2.2.2.3试验监控情况记录见下表1.4和附件3
  成套试验表                     表1.4

  2.2.3第三阶段:正线应用性试验阶段:
  2.2.3.1试验过程
  鉴于第一阶段单点试验和第二阶段成套试验结果同样表明锌镍渗层防腐技术先进,防腐效果较好,因此轨道梁桥系统中心与大有公司于2007年12月10日至21日共同实施了第三阶段的正线应用性试验工作。本阶段试验共选取二号线杨~动区间下行D212-28~37号墩10个接头的120指形板进行了防腐试验。
本次试验的目的有:一、试验正线列车轮对作用的锌镍渗层指形板组件的防腐能力;二、探索板座在正线综合处理方案;三、试验采用锌镍渗层的指形板螺栓的防腐能力。
  2.2.3.2试验结果
  为了解正线渗锌螺栓、指形板涂装效果,线路设施部每月对10处指形板进行监控检查,检查采用记录和拍照相结合的方式进行,同时,桥梁研究系统中心与重庆大有表面技术有限公司联合抽查组于2008年3月18日和2009年3月17日曾两次组织对防腐情况进行了拆装检查。通过检查确认,经锌镍渗层防腐处理的指形板、指形板螺栓和弹垫均未生锈。试验结果表明:
  (1)、正线试验的采用锌镍渗层的指形板系统防腐能力强,指形板及螺栓未出现变色、起壳、锈蚀等质量病害;
  (2)、在列车轮对冲击、摩擦等作用下,指形板表面涂层未出现磨损、锈蚀等质量病害,防腐效果明显。如下图所见

  (3)、经过累计550余天列车轮对的冲击和摩擦,涂层厚度未见磨损变薄,说明本防腐技术是可行的,是能彻底解决指形板组件锈蚀病害的。

  2.2.3.3试验监控情况记录见下表1.5和附件4
成套试验表
  检查日期:2009.3.17                                       表1.5

  3、试验总结
  3.1各阶段试验对比情况见下表1.6
  各阶段试验对比表(截至09.7.2)           表1.6

  3.3结论
  (1)、经过多阶段、多批次试验,采用锌镍渗层的指形板系统未出现变色、起壳、锈蚀等质量病害,其防腐能力强;
  (2)、尽管实验室检测的各类防腐指标接近,但其他防腐技术在重庆酸雨环境及列车轮对冲击、摩擦等作用下,均无法满足防腐、耐磨、防滑的技术要求,而经过长期试验,锌镍渗层技术能同时满足防腐、耐磨、防滑的要求。
  (3)、经过锌镍渗层处理的指形板螺栓防腐能力同样出色,可防止出现锈蚀、断裂、锈蚀固结等质量病害。
  (4)、采用锌镍渗层的防腐技术,能实现对单轨交通指形板组件的防腐要求,可解决已建成运营的单轨指形板板座的防腐难题。
  4、建议
  鉴于锌镍渗层技术的防腐能力强,而且能满足列车安全运行所需的防滑、耐磨等技术要求,改善轨道线路景观效果,并有效解决指形板及板座严重锈蚀的问题,降低运营维护成本,确保轨道线路运行安全。因此建议如下:
  (1)、设计院在三号线一、二期及二、三号线延伸段设计过程中,立即在设计图中补充采用锌镍合金共渗防腐技术对指形板组件进行防腐的设计要求。
  (2)、单轨公司尽快采取措施,采用联合方式,同大有公司完成在建线路(包括三号线一、二期及二、三号线延伸段等)未安装的指形板及板座组件进行锌镍渗层防腐处理。
  (3)、对于已安装的轨道梁,设计院、单轨公司联合大有公司进行二次处理。


轨道梁桥系统研究中心
2009年7月3日  



















 

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