高速铁路接触网钢柱防腐新技术

・电气化・

收稿日期:2010-04-21

高速铁路接触网钢柱防腐新技术

孙传福　张　峰

(中铁建电气化局集团有限公司　北京　100043)

摘　要　随着人们对环境的高度关注以及对产品性能的要求越来越高,达克罗技术代表了表面处理技术领域一场新的“绿色”革命。对达克罗技术现状及其在高速铁路接触网钢柱防腐上的应用进行了阐述。关键词　达克罗技术　高速铁路　接触网钢柱　防腐

中图分类号　U225.6 文献标识码　A 文章编号　1009-4539(2010)07-0015-02

1　引言

高速铁路接触网钢柱防腐新技术(以下简称“达克罗”技术)的研发,是针对盐湖地貌开发的水性锌铝铬涂料(达克罗)金属表面处理方法,是一种新型高性能无污染的金属表面防腐蚀处理技术。达克罗防锈涂层具有超强的抗腐蚀能力,尤其抗盐雾腐蚀性能好。达克罗防锈涂层技术与热镀锌相比,不仅抗腐蚀能力高数倍,且其处理工艺使用水性涂料,无环境污染,已成为环保部门公认的环保型表面处理技术,是热镀锌的替代工艺。

2　达克罗技术在国内外的现状

达克罗金属表面处理方法由美国一家公司发明,有一系列传统热镀锌无法比拟的优点,并在国际市场得到迅速推广使用。经过多年不断发展和完善,达克罗技术现已形成了一个完整的表面处理体系,广泛应用于金属零部件防腐处理上。

达克罗技术进入中国市场,在前期的发展和推广并不是很快。达克罗技术国产化和产业化是从20世纪90年代后半期展开的。1996年原国家机械

部将达克罗列为《清洁生产重点资助项目》;1999年原国家环保总局将达克罗列为《国家重点环保实用技术》;2002年国家质量监督检验检疫总局将达克

罗定名为《锌铬涂层》并颁布《G B /T18684-2002锌铬涂层》为国家标准。国家政府对达克罗技术的国产化、产业化予以高度的重视和支持。2000年以来,江、浙、沪一带陆续投建了达克罗涂覆生产线,以其防腐工艺安全、环保、表面处理成品美观等特点在国内市场得到了飞速发展,涂液的月使用量超过了30t,可以预见达克罗技术市场将在电气化铁路领域有更加广阔前景。

3　达克罗技术的优势

达克罗技术与热镀锌相比,优点很明显。热镀锌因为酸洗难免会产生氢脆现象,而达克罗的整个工艺都没有涉及到电化学,达克罗的除锈是用机械抛丸的方式,所以达克罗不会有任何的氢脆现象。

热镀锌之后就要钝化,但钝化一般都是在常温下进行的,最高温度也不会超过100℃,钝化膜层中肯定会有结晶水。所以热镀锌的钝化膜层不耐高温,一般70℃就会起皮开裂。而达克罗的成膜温度较高(300℃左右),在预热的过程中,其膜层中的水分就已挥发掉。所以,达克罗的膜层要比热镀锌钝化膜层更致密,耐蚀性更好,表现出优异的耐热防锈性,同等厚度条件下是热镀锌的7～10倍。

达克罗技术是用涂覆方法处理,具有高渗透性,不受工件复杂程度的限制,对带深孔、盲孔、狭缝类工件可以形成涂膜,这是热镀锌难以做到的;

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具有较强的附着力,达克罗涂层是将水基锌铬涂液涂于零件表面,经过300℃左右温度烘烤形成鳞片状锌和锌的铬酸盐为主要成分的无机防腐蚀涂层,该涂层外观为浅灰色或银灰色,在零件表面有良好的附着力,根据零件使用性能要求不同,可以做一涂一烘、二涂二烘、三涂三烘,得到厚度为2～110μm 的涂层;具有优异的耐侵蚀性和耐化学药

品性,达克罗处理部件可长期使用于海岸和大气污染地区而不受侵蚀,且对各种有机溶剂清洗剂、油脂化学稳定不溶解;达克罗防腐处理不存在公害问题,达克罗涂液的配制生产和达克罗涂覆生产过程不排放有毒有害的废水、废气、废液,不会污染环境。

4　达克罗技术涂层构造及防锈机理

达克罗技术处理因为是在300℃以上的温度下进行烘烤成膜,涂层是多层鳞片状锌、铝片叠加而成,而每层锌、铝片处于受控的钝化保护状态,不会形成白锈而影响耐蚀性能,更不像热镀锌只有最外层的铬酸盐膜,达克罗涂层中的锌已充分起到自我置换防蚀作用,达克罗涂液中铬酸对金属锌发生钝化作用的同时对铁基体也起到钝化作用,所以涂层具有优异的耐热耐腐蚀性。

达克罗涂层是由多层鳞片状锌、铝叠加而成,控制了水分和氧对基体表面的渗入速率,对钢铁基体提供了良好的障碍防护;处理液中6价铬,对锌、铝片处于受控的钝化保护状态抑制了腐蚀速度;锌、铝层因电极电位低,在氧化过程中,可充当牺牲阳极保护;涂层中有适合的可溶性6价铬,涂层遭破坏时有自我修复作用。

5　达克罗技术的应用

青藏铁路公司在建项目“西格二线”所处的地理环境正是盐湖和盐渍土地段,对金属制品的腐蚀性较其他地区更为严重,一般热镀锌产品难于满足当地恶劣气候条件下的耐腐蚀的要求。为了进一步增强接触网系统稳定性,提高我国第一条高原高寒电气化铁路接触网安全可靠运行,满足施工现场需要,经过中铁第一勘察设计院集团有限公司电化处以及青藏铁路公司“西格二线”建设指挥部的认可,目前,部分钢结构件已采用达克罗技术复合涂层(达克罗+封闭层)防腐。

6　经济及社会效益预测

以年产10000t 接触网钢柱的达克罗生产线与同等水平的热镀锌作经济分析比较:

建一条年产10000t 的热浸镀锌生产线,前期投资一般在200万元人民币以上,主要包括酸洗池、锌锅、加热设备数套及其辅助设施和锌锭、燃料等;而建一条达克罗生产线的前期投资只需要160万元人民币,其中包括抛丸设备、涂覆设备、固化炉等一整套完整的设备。

加工工件成本,达克罗处理接触网钢柱的成本完全能够控制在1000元/t 以下,而热浸镀锌的成本在1500～2000元/t 。年处理钢柱10000t 的达克罗生产线每年至少可以为企业节约500万元人民币的生产成本。同时,传统工艺热浸镀锌的吨工件锌耗60～100kg;而达克罗的吨工件锌耗仅1.75～2.5kg 。与传统工艺相比,可以节约下来的有限矿

石资源是一笔巨大的财富。在降低能源消耗的幅度上是十分可观的,对于全球面对的资源危机具有切实的战略意义。

热镀锌生产过程中产生工业污水、废酸、碱、盐、有毒重金属离子(如6价铬、铅、汞等)、有毒气体,有机溶剂挥发物大量排放,污染环境,是以牺牲环境和高耗有限能源为代价,且需要一笔庞大的环保治理费用。而创新技术的达克罗曾于1996年被中国机械工业部列为清洁生产项目,该技术对环境几乎没有污染。

达克罗技术是当今国际金属处理的高新技术,代表了表面处理技术领域一场新的“绿色”革命。将达克罗技术应用于接触网钢柱,至少能使接触网钢柱的使用寿命增长1倍,并且有利于环境保护,具有很好的经济及社会效益。相信在我国各行业对表面技术要求和环境保护意识越来越高的今天,达克罗技术将对我国工业和经济的发展产生深远的影响。