Опыт противокоррозионной защиты вагонов для перевозки минеральных удобрений

Размещено на http://www.allbest.ru/

Опыт противокоррозионной защиты вагонов для перевозки минеральных удобрений

Лапшин В.Ф.

Жулин С.Л.

Каменских И.В.

В условиях острого дефицита инвестиционных средств на обновление и развитие грузового вагонного парка остро встает проблема поиска путей продления жизненного цикла вагонов, повышения его эксплуатационной надежности. По данным ВНИИЖТ, по состоянию на 2000 год, нехватка рабочего парка вагонов-минераловозов составила 8000 вагонов, а к 2010 году этот показатель составит 29000 единиц подвижного состава.

Сложившаяся ситуация усугубляется рядом факторов, в значительной степени определяющих состояние парка вагонов для перевозки минеральных удобрений [1]:

- возраст значительной части вагонов-минераловозов подходит практически к нормативному сроку службы и требуется срочное решение комплекса вопросов по повышению их работоспособности, продления срока службы на основе диагностики, теоретических и инженерных разработок по прогнозу остаточного ресурса, а также обоснованных требований к новым конструкциям.

- условия эксплуатации характеризуются постоянным взаимодействием элементов конструкции с коррозионно-активными средами. Как показывает опыт эксплуатации, коррозионные повреждения являются причиной 60 - 65% случаев отказов вагонов для перевозки минеральных удобрений.

Важнейшим мероприятием, связанным с продлением срока службы вагонов, является их защита от коррозии. Как показал анализ отечественного и зарубежного опыта эксплуатации технических систем, работающих в условиях взаимодействия с коррозионно-активными средами, комплекс мероприятий, направленный на обеспечение высокой эксплуатационной надежности вагонов, включает следующие направления: нанесение коррозионно-стойких защитных покрытий на поверхности, контактирующие с агрессивной средой; разработка конструкций со сменными элементами (например, стенки разгрузочных бункеров, панели обшивки, съемные крыши и т.д.); конструктивная проработка элементов конструкции для исключения налипания груза, устранения зон щелевой коррозии, предотвращения скопления влаги, а также для уменьшения повреждений при зачистке; приведение нормативно-технической документации, в соответствие условиям эксплуатации, позволяющей однозначно определить реальные сроки службы вагонов исходя из характера, рода перевозимого груза.

Основной проблемой при выборе антикоррозионных покрытий является несоответствие между данными лабораторных испытаний и результатами, полученными при эксплуатации вагонов. Долговечность и защитные свойства материалов обусловлены многочисленными факторами, главными из которых являются - качество подготовки покрываемой поверхности и условия эксплуатации вагона.

Для эксплуатационной проверки стойкости защитных лакокрасочных материалов (ЛКМ) выполнено обследование 80 вагонов с защитными покрытиями, а также проведен комплекс опытно-производственных работ по отработке технологии подготовки защищаемых поверхностей кузовов вагонов-минераловозов и нанесения ЛКМ. На вагонах, находящихся в собственности АО «Уралкалий», АО «Азот», АО «Сильвинит» и опытном маршруте «УрГУПС-Мониторвагонтранс» отработано 19 схем защитных покрытий (табл. 1), в том числе: 16 схем покрытий на эпоксидной основе; 2 схемы на полиуретановой основе; 1 схема с цинкнаполненным защитным покрытием на алкидной основе.

Общей целью проводимых исследований явилось исследование защитных свойств покрытий внутренних и наружных поверхностей кузова при перевозке минеральных удобрений и оценка эффективности антикоррозионной защиты под воздействием эксплуатационных факторов при бестарной перевозке коррозионно-активных грузов.

Анализ результатов осмотров эксплуатационных испытаний показал, что защитная способность покрытий зависит от многих факторов, которые можно условно разделить на две группы: факторы, которые определяются свойствами покрытий и технологией их нанесения, и факторы, определяемые конструктивными особенностями вагонов и условиями их эксплуатации.

Остановимся подробнее на влиянии основных факторов на защитные свойства покрытий. Сравнивая коррозионную стойкость эпоксидных покрытий, полученных при различных способах подготовки поверхностей к окрашиванию, можно отметить, что применение струйного метода очистки более предпочтительно, чем способы (фосфатирование) применяемые на вагоностроительных заводах. Эффективность струйного метода подготовки поверхностей объясняется образованием структуры с шероховатостью 30-45 мкм, что в свою очередь способствует увеличению адгезии покрытия к металлу.

Защитная способность покрытий непосредственно определяется свойствами и характеристиками покрытий, важнейшими из которых, являются толщина и равномерность покрытия. С одной стороны, недостаточная толщина покрытия не обеспечивает надежную защиту поверхности металла, с другой стороны, увеличение толщины покрытий больше определенного предела практически не повышает защитные свойства, а в большинстве случаев снижает адгезию. Наиболее оптимальным вариантом, на наш взгляд, является толщина покрытия, равная 250 мкм.

Подтверждением этого заключения являются результаты эксплуатационных испытаний вагонов-минераловозов с защитными покрытиями, выполненных по схеме 1 (табл. 1), у которых при толщине покрытия более 250 мкм наблюдается снижение адгезии покрытия к металлу до балла 4.

Таблица 1. Перечень схем защитных покрытий

Для всех рассмотренных схем (табл. 1), одной из главных задач является обеспечение равномерности покрытия на защищаемой поверхности. По результатам толщинометрии разброс в значениях толщины покрытий составляет более 100%. Например, у вагонов с покрытием по схеме 4 толщина ЛКП на боковой стене находится в пределах 83-189 мкм. В этом случае процесс разрушения пленки ЛКП начинается с более тонких слоев.

Среди эксплуатационных факторов (химическая активность груза, ударные нагрузки при зачистке от остатков груза, истирание покрытия при погрузо-выгрузочных работах) наибольшее влияние на интенсивность разрушения ЛКП (по результатам 12 месяцев эксплуатации) оказывают ударные нагрузки. При этом, в местах ударов происходит растрескивание защитного покрытия, а при толщинах покрытия более 250 мкм - отколы. Следует отметить, что характер разрушения защитного покрытия во многом определяется свойствами используемого материала. Наиболее опасным является разрушение, соответствующее схемам 1, 10. В этих случаях, в зоне разрушения интенсивно развивается подпленочная коррозия металла.

На основе анализа опытно-производственных работ и эксплуатационных испытаний выполнена сравнительная оценка свойств защитных покрытий (табл. 2), а также установлены технологические и эксплуатационные факторы, оказывающие наибольшее влияние на долговечность рассмотренных схем защитных покрытий. В табл. 2 приведены данные для покрытий со сроком эксплуатации более 12 месяцев. Согласно данных табл. 2, наиболее стойкими к условиям бестарной перевозки минеральных удобрений является схема 5 (Ярославский НИИ ЛКП).

Таблица 2. Сравнительная характеристика свойств защитных покрытий*

*) ++ - отлично; + - хорошо; х - удовлетворительно; - плохо

Основные причины несоответствия показателей качества покрытий требованиям, предъявляемым к их защитной способности, на наш взгляд, заключены в несоблюдении технологических режимов при подготовке поверхностей к окрашиванию и нанесении лакокрасочных материалов, обусловленных, в большинстве своем, сложностью конструктивного исполнения вагона. Поэтому, одной из важных задач в проблеме защиты металлоконструкций кузовов вагонов от коррозии является организация контроля качества нанесения защитных покрытий, как на стадии подготовки поверхностей, так и при окрашивании. При этом необходимо предусмотреть операции итогового контроля, предусматривающие измерение толщины, адгезии к металлу и сплошности покрытия.

Важным моментом, на наш взгляд, является решение вопросов, связанных с восстановлением поврежденных зон покрытия при эксплуатации вагонов.

Технологический аспект восстановления защитных покрытий в эксплуатации требует проведения работ по классификации повреждений покрытий (по основным причинам и характерным местам их возникновения), разработке методов объективной оценки состояния защитных покрытий, с указанием характерных мест которые необходимо проверять при плановых видах ремонта, а также разработать технологию восстановления антикоррозийной защиты в условиях вагонных депо. Решение этих вопросов позволит оценить все факторы, влияющие на экономический аспект проблемы противокоррозионной защиты вагонов для перевозки минеральных удобрений.

В заключении следует отметить, что защита внутренних поверхностей кузовов вагонов, при перевозке коррозионно-активных химических грузов, позволяет значительно повысить их сроки службы, уменьшить эксплуатационные расходы при плановых видах ремонта, облегчить процесс разгрузки за счет снижения времени и уменьшения количества остатков, предотвратить загрязнение перевозимого груза продуктами коррозии.

Технико-экономическое обоснование целесообразности противокоррозионной защиты вагонов для перевозки минеральных удобрений показало, что экономический эффект от проведенных работ составляет более 140 тыс. рублей на один вагон.

Использованные источники

вагон перевозка антикоррозионный покрытие

1. Лапшин В.Ф. Повышение эксплуатационной надежности вагонов - минераловозов // Железнодорожный транспорт, 2002. - № 1. - С. 26-30.

2. Лапшин В.Ф., Вербицкая Т.В., Каменских И.В., Макеев А.Н., Марулина Т.В. Антикоррозионная защита вагонов-минераловозов // Фундаментальные и прикладные исследования транспорту - 2000: Труды Всероссийской научно-технической конференции. Часть 1. - Екатеринбург: УрГУПС, 2000. - С. 135-137.

Размещено на Allbest.ru