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我国高铁涂料的应用及发展前景
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铁路与轨道交通展厅
铁路养护工具, ...
我国是一个典型的大陆性国家,人口众多,幅员辽阔,经济联系和交往跨度大,需要有一种强有力的运输方式,将整个国家和国民经济联系起来。铁路作为重要基础设施,国民经济的大动脉和大众化的交通工具,最显著的特点是运载量大、运行成本低、能耗少,是最适合我国经济地理特征和人民收入水平的骨干运输方式。目前,我国高铁的总里程已达到1 万9 千公里,成为世界上高铁投产运营里程最长,在建规模最大的国家。

最近,国家发改委批复了2438 亿元铁路项目,包括新建通辽至京沈高铁新民北站铁路;新建徐州至淮安至盐城铁路;新建赤峰至京沈高铁喀左站铁路。无论是已开通的武广高铁、厦深高铁、广州直达南昌高铁,还是即将开通的合福、沪昆高铁,以及以重庆为运营中心的、契合西部大开发的中新重庆项目,在沿线站房涂装市场新起点上,一盘高铁涂料新棋局正在徐徐铺开;随着联接三地的沪昆高铁与京广高铁在长沙“交汇”,一个巨大的“十”字形高铁网络已现雏形,可以预见,在房地产市场低迷的阴霾中,涂料业有望在高铁建设大潮中一展身手。

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高铁车辆生产厂家及现状

我国高铁客运专线和高铁动车组目前在最高运行速度、车辆保有量、运行里程等方面都居世界首位;同时具备了相当的生产能力。近年来,国家对高铁的建设予以特别重视,城际客运专线、轻轨、地铁等都在大量建设中,对动车组车辆的需求很大。

表1. 动车组引进公司及涂料供应商
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我国高铁动车组于2007 年4 月18日正式运行,为此,先后引进了4 个国外公司的200-300km/h高铁动车组技术,分别建立了4 个动车组车辆生产厂,生产CRH1、CRH2、CRH3 和CRH5 型动车组。在引进车辆的同时也引入了相应车体的涂装技术及涂料供应商。动车组生产厂的详情见表1 和表2。

表2. CRH380 生产厂家
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表1 包括了生产厂、引进技术来源及原型车、车体结构材料、车体外侧用涂料的初始供应商及面层涂料的品种。在引进技术的基础上,各车辆生产厂先后研发、引进并制造出了运行时速达350km/h 的高铁动车组车辆。随着CRH380 高铁动车组的投入使用,我国高铁技术进入世界领先水平。目前,设计时速380km/h 的高铁动车组担负了我国G 字头列车的客运任务。CRH380 共有A、B、C、D 4 种型号,通常为8 辆编组,L 表示16 辆的长编组。

新型CRH6 城际动车组由南车青岛四方机车车辆股份有限公司设计,主要由南京浦镇车辆有限公司生产,是为满足我国区域经济快速发展和城市群崛起对城际轨道交通的需求而专门研制的一种新型运输工具,包括3 种不同速度等级的车型:CRH6A(200km/h)、CRH6F(160km/h)、CRH6S(140km/h)。

涂料涂装及影响因素

◆ 涂料涂装

涂料

目前,除裸用的不锈钢车体外,多数轨道客车通常在外表面采用涂料涂装的方法进行防护与装饰,因此,所用涂料及涂装系的性能与车辆寿命关系很大。

高铁动车组的车辆是由车体及转向架(走行部)组合而成。除了车体外表面用涂料外,还有车体内部装饰涂料,转向架构架保护用涂料、空心轴用抗石击涂料、减震降噪的阻尼涂料、车顶防滑涂料、橡胶风挡用涂料和电器绝缘涂料等。根据所用位置的不同,对涂料的要求也不一样,除功能性涂料以外,无非是两种性能——保护性和装饰性。保护性注重对基材的防护,装饰性则强调外观,主要涉及旅客人眼可及的表面。

除了车体外表面的涂装外,实际上车体内侧除防锈底漆外,还使用了一种功能性涂料——阻尼涂料。由于车速的提高,车体振动、噪声也会显著增加,除采用结构减振外,阻尼涂料起到了不可或缺的作用。据了解,有些车型单车阻尼涂料用量就超过了1吨。

涂装

与大多数客车和机车的现用涂装体系相同,动车组车体外表面用涂料涂装系为“底漆+ 腻子+ 中涂+ 面漆(或底色漆+ 罩光清漆)”,两种车辆使用的涂料也属同一类别:底漆均为环氧防锈漆,采用不饱和聚酯腻子找平,中间涂层为聚氨酯中涂漆,面层为聚氨酯或丙烯酸聚氨酯面漆(或底色漆+ 清漆)。虽然使用了铝合金挤压型材,但车体仍需焊接,由于平整度的关系,仍需大量使用腻子,因此,完整涂装系的厚度通常为0.2-0.5mm,最高可达1mm 以上。

轨道客车对其外表面装饰效果是有一定要求的。普通客车在运动过程中涂层的失效会首先体现在面漆的失光和失色,也有涂膜起泡、脱落、划伤、磨损或其它现象;而高铁动车组则首先表现为局部石击损坏加上表面泛黄。由于这两种车辆的运用环境不同,即使某种涂料在普通速度的客车上表现良好,但用在动车组上有可能很快劣化;车辆的运行速度和行驶里程是引起这种差别的主要原因。

由于动车组在隧道内高速交汇通过时,因气压的关系,车体侧板的变形量将会达到200mm 以上,这就对涂装系的整体性能提出了更高的柔韧性要求。

高铁动车组造价很高,通常一列车(8 辆编组)的购置费用达2 亿元左右。按每辆车长25m、宽3m、高3m 估算,仅车体外表面的面积就超过250m2,如果再加上内表面和车底、转向架等,则面积超过600m2,每辆车涂料的材料费用将超过10 万元。随着新造车辆逐年增加,以及城市轨道车辆的快速发展,铁路车辆涂料的市场十分可观。考虑到车辆保有数量的增长和使用年限的增加,车辆修理和维护需要的涂料用量,动车组涂料的用量会逐年递增,始终保持在一个较高的水平。

◆ 影响因素

速度与里程

随着高铁运营时间的增加,相对原铁路线上运行的其它客车来说,动车组车辆逐渐出现了新的问题。如转向架和车体前部外侧涂料石击损坏、车体外表面变黄等,通过对比两种不同速度车体用涂料的技术要求,不难发现其共同点和不同点。

D 字头动车组的最高运行速度通常为200km/h,G 字头高速动车组在高速铁路客运专线上实际最高运行速度为300-330km/h,而T 字头的原铁路25 型客车的最高运行速度通常为160km/h.。

随着列车运行速度的增加,车体表面所受的风压增大,会车时(特别是隧道内会车)的风压会更加严重,动车组车体外表面受到的碎石、砂粒等杂物的冲击,磨损情况也会增加,造成车体外表面面漆涂层的破损,甚至直达底材,造成装饰、保护性的下降。如部分新线的运行车辆因石击损坏严重,转向架表面涂层在短时间内出现严重破损,而这种涂层在国外的高铁车辆上则应用良好,这也表明中国铁路速度更快、运行条件更加严酷。需要对涂层的抗石击性能进行分析研究,进而采取预防措施。

车辆运行里程的增加,高铁车辆的涂料出现的问题也随着增多,特别是车体外表面涂层,相对原普通旅客列车(如22 型绿皮车、25B 型红皮车和25T 型蓝皮车)而言,动车组采用了白色外观,外表靓丽的同时,也带来了易脏、黄变和一旦出现缺陷或损伤则特别明显等问题,车体下部结构表面涂层石击损坏严重;所有这些问题都对涂料及涂装工作提出了更高要求。

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我国高铁动车组于2007 年4 月18 日正式运行,为此,先后引进了4 个国外公司的200-300kmh 高铁动车组技术,
分别建立了4 个动车组车辆生产厂,生产CRH1、CRH2、CRH3 和CRH5 型动车组。

我国地域辽阔,铁路线长,高铁车辆运行的最高里程达4000 公里/ 天以上,涉及的环境条件复杂、多变,运行条件严酷,造成了涂层的早期劣化,这种现象在原型车中是难以想象的。

影响车辆表面涂层寿命的因素很多,除了气候、环境因素及速度、运营里程多少外,清洗(维护)过程中清洗剂及洗涤方式的作用、人员的素质等也有一定关系。根据以往对车辆表面状况分析和对比。对于车体外表面涂层,各种影响因素中,运行速度所占比例是最大的。

◆ 结构材料

对动车组来说,除了CRH1 型以外,所有车体采用了铝合金挤压型材焊接而成,而车下的走行部——转向架则为钢制。基底材料不同,涂料保护的对象不一样,底漆中防锈颜料的选择是基材保护的重要因素。铁和铝为两种完全不同的金属材料,化学性质不同,其保护用的缓蚀剂也不一样。而底漆在这两种基材上的失效机理也是不同的,如常用的模拟腐蚀试验——中性盐雾试验:就外观表现来说,钢铁材料表面防锈底漆的失效主要表现形式为生锈,而铝表面则多表现为起泡,因此,在防锈底漆的选择上,应该有针对性。

高铁建设催生新的涂料市场

随着高铁和轨道交通的快速扩张,涂料市场将迎来新一轮机遇,除了最为直接的站房装饰外,高铁沿线地产的升温,为涂料市场的发展输入了新的活力,逐渐兴起的高铁新城为涂料业的发展带来无限商机。

高铁效应的发挥,不仅使沿线城市更紧密地融合在一起,更让沿线的城市焕发勃勃生机,高铁像神奇的画笔,所经之处,一座座厂房拔地而起,一栋栋酒店鳞次栉比,一个个商业综合体闪耀登场,这都为涂料行业发展的新局势起到了推动的作用。

在高铁时代,很多城市重新规划了城市建设,调整了产业格局,高铁新城、产业城、生态城、工业园区等很多建设都以高铁为龙头有序地进行。高铁成为这些沿线城市经济发展的新引擎,而涂料行业作为建设中不可或缺的产业,在新的发展中,企业定能找到新的发展方向,谋取更大的发展空间。

随着“一带一路”、京津翼协同发展、长江经济带三大战略在基建投资方面的推进,特别是高铁的快速扩张,涂料市场将迎来新一轮机遇。除了上文提到的站房、高铁沿线的地产外,还将新增一批购物中心、酒店及酒店式公寓等商业综合体装饰工程,这些项目也源源不断地为涂料市场输入活力。近年来,精品酒店在国内已是遍地开花,酒店数量呈几何级上升,酒店涂装有许多涂料企业占据主要优势,如巴德士、鸿昌化工、美涂士、嘉宝莉、三棵树、亚士漆等,他们均在酒店涂装方面具有明显的优势和出彩的业绩,未来随着旅游消费的拉动,酒店类涂料市场有望持续升温。

展望

在经历了“引进技术—中国制造—中国创造”的跨越式发展后,高铁已经成为我国在全球竞争中的一张“王牌”。

我国高铁不仅在国内“开花结果”,在国外也积极布局,“中国高铁”这一品牌在世界上的认知度正在逐步提升,中印、中老、中泰、中东欧、中吉乌等重点铁路合作项目取得不同程度进展。国家铁路局正加强国际铁路通道规划研究,积极参与丝绸之路经济带、中巴经济走廊、孟中印缅经济走廊规划研究,组织开展互联互通铁路通道规划、非洲高铁规划研究等。

凭借着我国高铁树立的强大实力和丰富的运营经验,除了中国与巴西合作“两洋铁路”及与俄罗斯合作的欧亚高铁外,还有连接英格兰中部、北部与伦敦之间的高铁;美国也愿与中方一起,建设从美国内华达州拉斯维加斯起至加州胜利谷与帕姆代尔,最终到达洛杉矶的铁路;未来,我国还将参与墨西哥、委内瑞拉、柬埔寨、印尼等国家的高铁建设。

统计显示,目前已经与中国有战略合作协议或潜在合作意向的高铁计划达3.47 万公里,占全球高铁建设计划规模的37.2%。其中,我国政府主导的“一带一路”涉及高铁建设规模达到2.63万公里,占全球高铁建设计划规模的28.3%,占中国有望参与海外高铁总里程的76%。可以预见,随着海内外“高铁”订单的纷至沓来,一个千亿级的涂料新市场已经展现在面前。(end)
文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者,请点击此处) (2015-12-8)
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