高端不锈钢地铁车辆墙板修复工艺

张野，张强，李军

中车长春轨道客车股份有限公司 吉林长春 130062

1 序言

在2023年第三届“一带一路”国际合作高峰论坛期间，匈塞铁路高速动车组项目正式签约，中国高速列车首次出口欧洲。近年来，中车长春轨道客车股份有限公司在海外市场收获颇丰，产品现已出口美国、澳大利亚、以色列、哥伦比亚、巴西和阿根廷等20多个国家，累计出口车数量超过9500辆。同时公司以美国波士顿红线地铁、洛杉矶地铁和澳大利亚墨尔本地铁等海外高端不锈钢地铁车辆项目（见图1）为契机，结合数字化战略发展新机遇，深化轨道交通行业供给侧结构改革，助力推进轨道装备制造业高质量发展[1]。

图1 高端不锈钢地铁项目车辆

在高端不锈钢地铁车辆生产过程中，墨尔本地铁车辆墙板材质为SUS301L-DLT，表面是Du（Dull finish）状态；波士顿红线地铁车辆墙板材质301LN-1/4H，表面是BG180/BG120拉丝状态。由于外观墙板不进行涂装，使车辆表面呈现金属光泽。外观质量是乘客评价车辆系统的重要指标，因此一直是用户和公司关注的焦点。在实际生产制造和车辆运行中，墙板不易出现划伤、磕碰和击穿等缺陷，但由于一旦出现缺陷后，很难通过更换新墙板解决此类问题，因此对墙板修复工艺的研究势在必行[2]。

2 缺陷实例

1）墙板表面呈Du状态，击穿、凹坑和划伤等缺陷如图2所示。

图2 墙板呈Du状态

2）墙板表面呈拉丝状态，磕碰和划伤等缺陷如图3所示。

图3 墙板表面呈拉丝状态

以上是典型的不锈钢车辆墙板的表面缺陷，产生缺陷的原因主要是操作人员操作失误、车辆吊运时吊具划伤墙板以及运输和车辆运行过程中受外力撞击等。

3 修复技术准备

3.1 环境和场地

1）温度：施工场地温度要求不得低于5℃，且不可有对流风现象。

2）照度：≥200Lux（如果照度低于200Lux，则对焊接区域增加局部照明）。

3）电源需求：220V、50Hz、16A或380V、50Hz、32A交流电源。

4）压缩空气需求：提供洁净、稳定且持续工作的压力为0.6MPa的压缩空气。

3.2 设备和工具

1）焊接修复：TIG焊机、焊枪和焊丝等。

2）用于打磨：风动角磨机、砂纸、打磨片和低温扇形磨碟等。

3）用于表面修复：拉丝布、滚筒式砂布轮、智能数控抛光机、玻璃砂和打砂枪等。

4）用于检测：测温笔、板尺等。

从屋盖结构功能出发，本工程阀厅大跨度屋盖不仅是空间上的围闭结构，也是单轨吊车及电气设备的承载结构，这就要求屋盖结构必须具备较大的竖向承载力和刚度，网架结构整体性好，内力分布均匀，结构整体刚度较大，而管桁架内力分布较为集中，相同结构高度的情况下刚度比网架要小。

5）劳保用品：有机玻璃面罩、喷砂保护面罩、防砸鞋、口罩和铆工手套等。

3.3 表面清洁

在进行表面修复前，对墙板外表面返修区域进行画线，确定返修位置，返修位置应尽可能小，满足后续打磨片打磨位置即可。

需对待处理区域进行擦脏，使用PK-1200不锈钢清洁剂予以彻底清洁，从而移除所有油漆、灰尘、研磨碎屑、焊接飞溅物或者其他异物的痕迹。使用干净、干燥的擦布和大量的水清除表面的清洁剂，清洁划伤处表面。

3.4 样件制作

在进行返修前，需按照本文要求制作返修样件，返修样件需经过相关人员评审同意后方可进行正式施工。

3.5 打磨

当墙板表面缺陷为划伤、划痕深度≤0.1m m时，用手触摸感觉不到划痕存在（见图4），可以不进行研磨。

图4 墙板表面划痕深度≤0.1mm

划痕深度为0.1～0.3mm时，用手触摸能够感觉到的划痕（见图5a），需依次使用80#、120#和320#细砂纸进行打磨。使用砂纸对深划痕进行打磨，直至用手触摸感觉不到划痕存在的状态为止（见图5b）。

图5 划痕深度为0.1～0.3mm

3.6 焊接修补

对墙板进行焊接修补主要分为以下2种情况。

1）当划痕深度超过0.3mm时，需使用TIG焊进行修复，经过WPQR（焊接工艺评定）对比和现场试验，建议焊接电流50～70A。

2）当墙板表面被点焊击穿时，需使用TIG焊对击穿焊点修补，经过WPQR（焊接工艺评定）对比和现场试验，建议焊接电流80～120A。

焊缝完全冷却后，使用60#低温扇形磨碟（见图6a）对焊缝位置进行磨平抛光。针对磨平抛光位置，需依次使用80#、120#和320#细砂纸（见图6b）对其精细打磨处理。

4 表面状态修复

经过前期准备工作后，墙板表面的损伤已经被打磨平整，表面状态还原时需根据墙板状态选择相应的方案。

4.1 表面状态为喷砂

使用100#玻璃砂对返修区域进行喷砂修复，如图7所示。喷砂修复的难点是需要在样板上进行喷砂试验，根据试验结果，调整合适的玻璃砂配比和目数、喷砂枪距离墙板的距离和流量等。喷砂时喷砂方向为沿着划痕长度方向进行[3]。

图7 喷砂修复

喷砂修复完成后，使用PK-1200不锈钢清洁剂予以彻底清洁，使用干净、干燥的擦布和大量的水清除表面的清洁剂。由图7c修复后的效果可以看出，经过此方案修复后的墙板几乎和原侧墙表面状态一致。

4.2 表面状态为拉丝

1）当划伤等缺陷经过打磨后，返修区域面积≤100cm2，可采取图8所示方法进行拉丝。手工拉丝的难点是先使用拉丝轮对返修区域进行粗拉丝，然后使用拉丝布对返修区域进行正常拉丝，拉丝布型号与墙板状态一致，拉丝方向与墙板拉丝方向一致，用力要均匀。

图8 使用拉丝轮拉丝

2）当划伤等缺陷经过打磨后，返修位置的面积＞100cm2，需使用数控抛光机（见图9a）进行拉丝。用80#锆砂筒形砂纸（见图9b）对墙板表面返修区域进行处理，打磨较细氧化皮。

图9 拉丝打磨设备

使用80#弹性尼龙轮对返修区进行抛光细化，注意拉痕的一致性；使用与墙板状态型号相同的（120#、180#等）滚筒式纱布轮拉丝，使表面纹路一致，达到图样要求的BG120、BG180等。

3）使用设备拉丝的难点是使用拉丝轮、拉丝布或者数控抛光机拉丝时，均需要在样板上进行拉丝试验，调整到合适的参数后才可以在返修区域进行拉丝。

4）拉丝完成后，使用PK-1200不锈钢清洁剂予以彻底清洁，使用干净、干燥的擦布和大量的水清除表面的清洁剂。由图10可以看出，返修后表面拉丝状态均匀细致，与原墙板连接处无明显痕迹。

图10 拉丝返修后效果

4.3 返修时其他指导性要点

1）采用生产时的焊接方法、填充材料及焊接规范（WPS）进行手工焊补，焊接位置应尽量采用PA或PB焊接位置。如有预热要求时，焊补前应按要求进行预热，多层焊时应特别强调层间清理，焊接前应对周围非返修区域进行保护。

2）本文所述列举了不同墙板状态和不同损伤的修复方案，可根据墙板实际状态进行比对分析。

3）本文所述方案对墙板表面进行修复一般不多于两次。

5 结束语

1）当划痕深度超过0.3mm或墙板表面被点焊击穿时，需要使用TIG焊进行修复，待焊缝完全冷却后，使用低温扇形磨碟和砂纸对焊缝进行打磨处理。

2）当Du状态墙板表面出现损害时，经过工艺验证确认后，可使用喷砂方案修复。

3）当拉丝状态墙板表面出现损害时，经过工艺验证确认后，可使用拉丝方案修复。