城市軌道交通車輛也可采用耐候鋼等普通鋼材

對(duì)于城市軌道交通的車輛,目前國(guó)際上有一種趨向:外觀裝飾要求漂亮和豪華;車體結(jié)構(gòu)材料也大量采用不銹鋼、鋁合金等材料。這樣不但增加了制造工藝難度,也大幅度提高了成本和價(jià)格。鋁合金和不銹鋼的價(jià)格一般是鋼材的幾倍甚至更多。由于城市軌道交通系統(tǒng)的車輛購(gòu)置費(fèi)在整個(gè)工程費(fèi)用中占有較大的比重(地鐵一般在10 % 左右), 因此車輛標(biāo)準(zhǔn)過高會(huì)造成工程總投資增加。
隨著城市的現(xiàn)代化,漂亮的車輛外形是必要的,但應(yīng)和城市的整個(gè)格調(diào)相一致,避免奢侈性的超前要求。軌道車輛的主要損壞形式除走行部分的正常磨損外是車體鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕。采用鋁合金和不銹鋼材料的主要目的是為了抗蝕。國(guó)產(chǎn)鐵路客車的廠修規(guī)程規(guī)定廠修周期為6 年,在采用耐候鋼(一種含銅的低合金鋼) 后,廠修周期改為7. 5 年,有些車型如25 型車在加強(qiáng)了車輛的除銹和油漆工藝后,廠修周期標(biāo)明為15 年。普通鋼材車輛的使用壽命可做3 個(gè)廠修,為24 年左右,耐候鋼車輛壽命據(jù)估計(jì)可達(dá)三四十年。車輛壽命除材料外也決定于鋼結(jié)構(gòu)的除銹及油漆處理工藝。處理好的車體鋼結(jié)構(gòu)使用三四十年后腐蝕也不嚴(yán)重。曾經(jīng)見到在40 年代制造的客車,由于除銹和油漆工藝做得好,在80 年代初車輛解體后, 鋼結(jié)構(gòu)部分仍然很少看到有腐蝕現(xiàn)象。最近曾到車輛段進(jìn)行調(diào)查和了解,25 型車耐候鋼車體在進(jìn)行兩年段修程的修理檢查時(shí),基本未發(fā)現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象,其抗腐蝕性能相當(dāng)理想。城市軌道交通的車輛是否可以耐候鋼來(lái)代替鋁合金或者不銹鋼,從而大幅度地降低成本和價(jià)格呢? 我們可從以下幾個(gè)方面進(jìn)行分析。
(1) 構(gòu)造方面
鐵路客車上設(shè)置有煤箱、水箱、采暖鍋爐、飲用水鍋爐,裝有暖氣管道(水暖) 、上下水管道,在車廂的兩端還設(shè)置有盥洗室和廁所,并且在車上還為旅客提供飲水和飲食服務(wù)。大量的水和蒸汽泄漏至車體鋼結(jié)構(gòu)的表面,是鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)生腐蝕的主要根源。而城市軌道交通的車輛則不存在這種狀況,車廂里沒有水源和汽源,降溫用空調(diào)或風(fēng)扇,采暖用電加熱,因此腐蝕源很少。
(2) 運(yùn)用條件方面
鐵路客車的運(yùn)用范圍廣,條件差別大。如齊齊哈爾至南京的鐵路客車在冬季運(yùn)行時(shí),齊齊哈爾夜間的最低溫度可達(dá)-40 ℃,而南京白天的溫度則在10 ℃ 左右,溫度差值達(dá)50 ℃;烏魯木齊至上海的客車在夏季運(yùn)行時(shí),海拔高度相差2 000 m 之多,相對(duì)濕度烏魯木齊為40 %～50 % , 上海則達(dá)到90 % 以上。溫差大、濕度變化大、凝結(jié)水的大量產(chǎn)生,也是造成車體鋼結(jié)構(gòu)腐蝕的重要原因。地鐵和輕軌的車輛則也不存在這種狀況。
(3) 鋼結(jié)構(gòu)使用壽命方面
金屬結(jié)構(gòu)的壽命除受腐蝕影響外,另一個(gè)重要因素是受疲勞強(qiáng)度破壞的影響。根據(jù)斷裂力學(xué)理論,鐵路客車鋼結(jié)構(gòu)的疲勞壽命一般不超過50 年。在疲勞強(qiáng)度方面,不銹鋼和普通鋼材是接近的,而鋁合金還不如鋼材。另外從產(chǎn)品的更新?lián)Q代方面考慮,過分的延長(zhǎng)車輛的使用壽命實(shí)際上是沒有什么現(xiàn)實(shí)意義的。
(4) 價(jià)格因素
根據(jù)1999 年的價(jià)格,國(guó)內(nèi)市場(chǎng)普通鋼材(型、板材) 價(jià)格在3 000 元/t 左右,不銹鋼價(jià)格在15 000 元/t 左右,鋁合金材價(jià)格在12 000 元/t 左右(日本市場(chǎng)價(jià)格遠(yuǎn)高于不銹鋼價(jià)格) 。不銹鋼和鋁合金的價(jià)格是普通鋼材的四五倍,選用不銹鋼或鋁合金材料作為車體結(jié)構(gòu),必然會(huì)大大提高車輛的成本和價(jià)格。綜上所述可以看出,只要做好金屬結(jié)構(gòu)的防腐處理和油漆工藝,采用耐候鋼材料制造城市軌道交可行的,壽命能保證在30 年以上。采用普通鋼材通車輛是完全可行的。

原作者：王永寧