杨松柏1 ，张宝祥2 ，赵民3
（1. 中国铁道科学研究院金属及化学研究所，北京100081；2. 唐山轨道客车有限责任公司，河北唐山063035；3. 南车青岛四方机车车辆股份有限公司，山东青岛266031）
导读：介绍我国现行涉及涂料的铁道行业标准，分析动车组涂料相关因素，根据高速铁路动车组的应用特点，以及目前普速客车和高速动车组车体用涂料及工艺特性，提出制定动车组用涂料标准的基本原则。
1、概述
高速动车组在我国交通运输中起到了极为重要的作用，目前，在运营速度、运用里程、车辆数量和旅客运载总量等方面处于世界第1 位。2007 年前后，在我国引进高速动车组技术的过程中，也引进了相应动车组车体的涂装技术及涂料供应商。由于引进技术的来源不同，涂料及其相关标准也不一致，且与我国原有铁道行业标准、铁道国家标准的试验方法存在较大差异。近年来，随着我国动车组产量的增加和运行速度的提高，特别是设计速度380 km/h动车组的投入运用，对动车组车体外表面涂层提出了更高的要求。
我国引进的动车组技术及相应涂料标准来源于多个国家或公司，虽然标准内容相近，但有些项目术语不一致，试验方法和检验标准也不一致。在动车组生产过程中，由于涂料标准不统一，对涂料及涂膜的性能要求不够明确，施工时容易产生问题，更不利于各种涂料的互换。
据统计，到2012 年底，我国高速动车组（设计时速200~350km/h）车辆的总产量已达8 378辆，具备了相当的生产能力。鉴于此，应该说制定适合我国铁路高速动车组特点的涂料标准的时机已经成熟，非常有必要探讨如何建立我国高速铁路动车组的涂料标准。
2、现用涂料标准
目前，我国铁道行业标准中涉及车辆涂料的主要有如下10 项：
（1）TB/T2260—2001《铁路机车车辆防锈底漆》。
（2）TB/T2393—2001《铁路机车车辆面漆》。
（3）TB/T2707—1996《铁路货车用厚浆型醇酸漆技术条件》。
（4）TB/T2932—1998《铁路机车车辆阻尼涂料供货技术条件》。
（5）TB/T2879.1—1998《铁路机车车辆涂料及涂装第1 部分：涂料供货技术条件》。
（6）TB/T2879.2—1998《铁路机车车辆涂料及涂装第2 部分：涂料检验方法》。
（7）TB/T2879.3—1998《铁路机车车辆涂料及涂装第3 部分：金属和非金属材料表面处理技术条件》。
（8）TB/T2879.4—1998《铁路机车车辆涂料及涂装第4 部分：货车防护和涂装技术条件》。
（9）TB/T2879.5—1998《铁路机车车辆涂料及涂装第5 部分：客车和牵引动力车的防护和涂装技术条件》。
（10）TB/T2879. 6—1998《铁路机车车辆涂料及涂装第6 部分：涂装质量检查和验收规程》。
目前，上述标准中应用最多的是TB/T2260—2001 和TB/T 2393—2001，主要用于车体外侧涂料，适用于机车和客车。TB/T2879（所有部分）—1998 非等效采用国际铁路联盟的UIC 842 《机车车辆和集装箱防护用涂料》系列标准，该系列标准的制定时间大部分为1979 年或更早，属于工艺性指导文件，技术和工艺相对落后。TB/T2707—1996为货车用标准，不适用于动车组。TB/T 2932—1998 为功能性涂料，主要用于车辆的减振降噪，基本能满足动车组现用阻尼涂料的要求。
3、动车组涂料相关因素
3.1 运行速度
我国高速动车组通常的运行速度为250 km/h，设计时速已达380 km/h。目前，我国高速铁路动车组在客运专线上的最高运行速度为300~330km/h，在既有线上的最高运行速度为200~250 km/h，25型客车的最高运行速度一般为160 km/h。随着列车运行速度的提高，车体外部所受的风压将增大，隧道内会车时风压更大，从而对车体结构强度提出了更高要求。相对既有铁路客车，由于动车组速度较高，车体外表面受到空气中杂物冲击的强度更大，相应的磨损情况也会更严重，造成车体外表面面漆涂层破损，装饰和保护性下降。因此，动车组涂料应有较高的抗碎石冲击性能，但由于我国铁路尚无这类适用于车辆的试验方法，因此无法对涂层的抗石击性能预先做出评价。
3.2 车体材料
动车组车体多由铝合金挤压型材焊接而成，少数用不锈钢材料。速度在300 km/h以上的动车组均采用铝合金材料。客车和机车车体多采用低合金钢（耐大气腐蚀钢），为框架加蒙皮结构。由于车体所用材料不同，对涂料的性能要求也有差别。对于底漆而言，一方面，由于底漆中防锈颜料的选择是基材保护的重要因素，而铁和铝的化学性质不同，因此缓蚀剂不一样；另一方面，底漆在铁和铝上的失效机理不同，就外观表现看，表面防锈底漆在钢铁材料上的失效主要表现为生锈，在铝表面上的失效多表现为起泡。因此，应针对车体材料选择防锈底漆。
3.3 涂料及涂装系
目前，多数轨道客车的外表面采用涂料涂装的方法进行防护和装饰，因此，所用涂料及涂装系的性能与车辆寿命关系密切。动车组车体外表面用涂料涂装系与大多数客车和机车的现用涂装体系相同，为“底漆+腻子+中涂+面漆”或“底色漆+罩光清漆”。这2 种涂装系所使用的涂料属同一类别，即底漆为环氧防锈漆，采用不饱和聚酯腻子找平；中间漆为聚氨酯涂料；面漆为聚氨酯或丙烯酸聚氨酯涂料（或清漆）。由于目前动车组和客车的车体均为焊接成形，为了提高平整度，大量使用腻子找平，因此，完整涂装系的厚度通常在0.2~0.5 mm，最厚处会超过1 mm。
客车或动车组车体装饰的失效主要表现为面漆的失光或变色，此外则是漆膜起泡、脱落、划伤和磨损等。由于客车和动车组的运用环境不同，即使某种涂料在客车上的应用效果良好，但用在动车组上时也有可能不理想，其主要原因是运行速度的不同。据了解，动车组在隧道内高速交汇时，由于气压的关系，车体侧板的变形量远大于普速客车，这就对涂装系的整体性能提出了更高的柔韧性要求。
3.4 涂料施工工艺
我国在动车组车体涂装工艺中，全部采用烘干法强制干燥涂料；在普通客车生产过程中，多数制造厂也具备车体涂装烘干条件，但仍允许采用自然干燥方法。大型结构的喷漆施工通常采用“机械+人工”的方式，喷漆或烤漆房已成为大多数车辆制造厂的标准配置，提高了生产效率，改善了涂装质量。
3.5 涂料标准
在我国引进动车组技术时，对动车组的试验多采用DIN、ASTM、JIS、NF 和ISO 等国际或国外标准中的相关试验方法。此前，我国对于车辆的试验基本采用我国的铁道国家标准和铁道行业标准。在铁道国家标准中，有些试验方法则采用或修改采用了国际标准。由于国内外各种标准体系存在差别，造成对产品性能的表述不同，检验方法也不一致，甚至会造成质量管理上的混乱。在车辆涂料与涂装方面，我国现有的铁道行业标准主要针对普速车辆，其测试方法主要参考我国相关的国家标准。国家标准对于涂装的要求立足于实验室，一方面，漆膜相对较薄，一般每道漆的干膜厚度为（23±3）μm，对于漆膜厚度要求较高的盐雾等试验用样板，采用2 道成膜；另一方面，在涂装工艺上，较多应用自然干燥法。现场实际涂装车辆时，每道漆膜的干膜厚度多在60 μm 左右，一次成膜，且采用加温干燥法。虽然采用铁道行业标准评价动车组涂料与涂装还不很理想，但仍有参考价值，对产品质量的控制起到积极作用。10 年前，铁路客车或机车的车体涂装多采用单色面漆做为面层装饰，因此，制定TB/T2393—2001 时只涉及这类涂料。目前“底色+罩光清漆”面层涂装方式已被广泛采用，由于标准的缺失，只能参照单色面漆的技术要求进行测试和评价。
3.6 功能涂料
上述涂料主要涉及车体外表面，在车体内侧，除防锈底漆外，还使用功能性涂料，即阻尼涂料。随着车速的提高，车体的振动和噪声均会显著增加，除通过结构减振外，阻尼涂料也起到了重要的减振作用。TB/T2932—1998 是针对普速客车和机车制定的阻尼涂料标准，应用于动车组时，应考虑相关指标的调整。
4、动车组用涂料及涂装标准
我国的动车组已经正式运行6 年多，所用涂料和涂装工作相对成熟，产品优化和国产化陆续展开，且有部分车辆开始大修，已具备制定高速铁路动车组用涂料及涂装标准的条件。根据上述分析，考虑到动车组的特点，建议根据以下原则，尽快制定动车组用涂料及涂装标准。
（1）保留现行铁道行业标准基本内容，以国家标准的试验方法为主，主要项目指标应高于或至少不低于现用涂料。同时考虑与ISO、DIN、ASTM、NF、EN 和JIS 标准的对应，以及对国际、国外标
准的转化。
（2）涂装工艺（膜厚、干燥工艺等）应与实车相近，测试时间尽可能缩短。
（3）增加“底色漆+清漆”及其配套面层的性能指标。
（4）增加对车体外表面用完整涂装系的配套性能验证试验。
（5）基材增加铝合金材料，与动车组车辆实际使用材料吻合。
（6）增加涂膜抗石击碎裂性试验方法和指标，改善表面涂层的性能。
（7）增加涂膜的耐低温和高低温循环交变试验，模拟实际运用环境的温度变化。
（8）提倡使用环保型（环境友好型）涂料，预留水性漆空间。
（9）首先重点考虑车体用涂料及涂装标准的制定，然后进行阻尼涂料、内装涂料和转向架构架用涂料等产品的工作。
5、结论
伴随着高速铁路动车组技术的引进、消化、吸收、再创新和大量生产, 车辆配套涂料及涂装技术已应用多年, 考虑到高速动车组与普速车辆的不同特点, 建议尽快制定车体涂料及涂装技术标准, 以满足动车组生产和质量管理的要求。此外，随着各地动车段的陆续投产，应着手准备内装涂料、转向架构架用涂料等标准的制定工作，为产品采购、施工和质量控制提供依据。
本文来源于涂料配方网
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