基于船舶壓載艙涂層保護新標(biāo)準(zhǔn)的涂裝工藝優(yōu)化研究

蔡厚平，李明霞

(南通航運職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 南通226010)

為保持涂層有效，國際海事組織(IMO)組織制定了《所有類型船舶專用海水壓載艙和散貨船雙舷側(cè)處所保護涂層性能標(biāo)準(zhǔn)》(PSPC)，納入SOLAS第Ⅱ-1/3-2條的修正案(2006年11月海安會MSC第82次會議通過)成為強制要求，于2008年7月1日生效。相比中國現(xiàn)狀，PSPC標(biāo)準(zhǔn)在使用年限、涂裝前表面可溶性鹽限制、分段表面處理和涂裝技術(shù)文檔(C T F)等10個關(guān)鍵方面的技術(shù)要求有明顯提高。具體要求差別見表1。

由于涂裝作業(yè)從原材料拋丸流水線預(yù)處理→涂裝車間底漆→鋼材落材、加工、裝配→分段預(yù)舾裝→分段二次除銹→分段涂裝→船臺合攏、舾裝→船臺二次除銹、涂裝→船舶下水→碼頭二次除銹、涂裝到最后的交船前塢內(nèi)除銹、涂裝，工藝流程貫穿于造船的全過程，為滿足PSPC要求，提高涂裝作業(yè)的質(zhì)量，著重從涂裝施工和涂層的保護與修復(fù)兩個方面提出工藝優(yōu)化措施。

1 優(yōu)化涂裝施工技術(shù)

1.1 構(gòu)建良好的施工環(huán)境

1.1.1 良好的氣候環(huán)境

1)嚴(yán)格按PSPC要求，鋼材預(yù)處理時要保證環(huán)境相對濕度低于85%或鋼板的表面溫度高于露點溫度3℃。

2)涂裝作業(yè)在室外進(jìn)行時，應(yīng)避免雨、雪、大風(fēng)天氣以及太陽曝曬場所。

表1 PSPC實施前后的要求主要差別

3)涂裝作業(yè)在室內(nèi)進(jìn)行時，施工中要保證清砂過程的通風(fēng)和對流要求，以減少返銹發(fā)生;在涂裝完成后，應(yīng)保證一段時間內(nèi)有充足的通風(fēng)，以便使涂料適當(dāng)?shù)馗稍锖凸袒?/p>

1.1.2 要保證涂裝作業(yè)對象的清潔

1)控制鋼板表面水溶性鹽分(NaCl)的含量小于等于50 mg/m2。在鋼板預(yù)處理和分段除銹階段，由于噴砂房的除塵能力和二次除銹時噴砂壓力的因素，會影響到鋼板表面鹽分的含量。因此，必須保證打磨時空氣壓力應(yīng)大于4 MPa、沖砂時空氣壓力應(yīng)大于6 MPa、噴漆時空氣壓力一般為3 MPa，以滿足打磨、沖砂及涂裝作業(yè)PSPC對高壓空氣壓力的要求［1］。在噴砂后如果達(dá)不到要求，則必須進(jìn)行水洗、除濕等工藝。如果是除塵能力不足，企業(yè)要考慮配置大功率除塵設(shè)備。

2)控制鋼板表面的粗糙度值在30～75μm之間。在預(yù)處理階段，為達(dá)到PSPC規(guī)定的鋼板表面粗糙度值，應(yīng)調(diào)整砂粒和切丸的大小和預(yù)處理速度，保證此粗糙度值在30～75μm之間。

3)在分段噴砂前對雜物、油、水等的清除，噴砂后及時使用吸砂機清除鋼丸等雜物，確保分段內(nèi)始終保持清潔狀態(tài)。

1.2 控制涂裝施工中的每道涂層厚度

由于涂層過厚容易引發(fā)油漆流掛、開裂及出現(xiàn)針孔現(xiàn)象，導(dǎo)致涂層性能下降;漆膜過薄易引發(fā)銹蝕或漏涂，這就需要后期打磨，重新清潔后重涂或補涂，增加成本。因此，應(yīng)注意以下幾點。

1)涂裝作業(yè)人員在施工時應(yīng)利用濕膜厚度計邊檢測、邊施工、隨時調(diào)整濕膜厚度，以獲得較均勻的符合規(guī)定膜厚要求的涂層。

2)每道涂層干膜厚度都要進(jìn)行測量，最后一道涂層涂裝后應(yīng)使用適當(dāng)?shù)臏y厚計確定總干膜厚度。干膜厚度檢測必須在涂層干燥以后利用膜測厚儀進(jìn)行測定。檢測時，測點的選擇要注意分布的均勻性和代表性。比如，對于環(huán)氧類涂層，完工漆膜厚度按90/10標(biāo)準(zhǔn)測量，即90%測量點的漆膜厚度不低于涂裝技術(shù)規(guī)格書的要求，所余10%測量點的漆膜厚度不低于涂裝技術(shù)規(guī)格書規(guī)定漆膜厚度的90%［2］。

1.3 優(yōu)化涂裝工藝技術(shù)

1.3.1 涂裝前做好結(jié)構(gòu)處理

為使鋼材表面涂裝前達(dá)到ISO 8501-3:2006中規(guī)定的P2級標(biāo)準(zhǔn)，要對鋼材表面進(jìn)行結(jié)構(gòu)性處理。

1)鋼材表面主要應(yīng)去除毛邊、焊接飛濺物和其它任何的表面污染物等，并對焊道等進(jìn)行打磨處理。

2)鋼材邊緣應(yīng)處理成半徑至少為2 mm的圓角，或經(jīng)過三次打磨，或至少經(jīng)過等效的處理。

1.3.2 做好預(yù)涂施工

主要針對關(guān)鍵區(qū)域的邊緣、焊縫、不易噴涂區(qū)域等位置。比如手工焊縫、結(jié)構(gòu)自由邊、加強材背面、過焊孔和不容易噴涂的角隅等部位。

1)對不同結(jié)構(gòu)采用不同的預(yù)涂方式。一般預(yù)涂裝采用刷涂或輥涂的方法，而輥涂僅用于流水孔、通焊孔、透氣孔的施工。

2)為保證良好的涂料附著力和恰當(dāng)?shù)耐繉雍穸?，?yīng)至少進(jìn)行兩道預(yù)涂和兩道噴涂，僅在焊縫區(qū)能證明涂層可滿足名義干膜厚度(NDFT)要求的范圍，可減少第二道預(yù)涂，以避免涂層過厚。

1.3.3 在分段制造階段完成密性試驗及火工作業(yè)

由于密性焊縫區(qū)域的修補工作占后期壓載艙修補工作的很大部分，所以在分段/總段交付涂裝前完成焊縫預(yù)密性試驗工作及火工作業(yè)［3］，可以節(jié)省船臺打磨和油漆時間，加快船臺上艙室的完整性交驗，有效避免可能的開刀帶來涂層破損，這是滿足PSPC新標(biāo)準(zhǔn)要求的涂裝工藝優(yōu)化首選措施。值得注意的是，對部分在分段階段沒完成密性試驗的焊縫，噴涂前必須用膠帶進(jìn)行保護。

1.3.4 總段涂裝施工放在總組階段進(jìn)行

為了滿足壓載艙內(nèi)部涂層破壞率不超過艙室總面積的2%以及壓載艙對破壞區(qū)域必須進(jìn)行噴砂處理達(dá)到Sa2 1/2級的要求，應(yīng)該在總組階段進(jìn)行總段的涂裝打磨油漆工作。這樣不但可以降低后期施工難度，提高涂裝壓載艙施工效率，而且還可以節(jié)約大量腳手架重復(fù)搭建工作，在提高艙室完整性的同時，對于縮短船塢周期、降低成本等都有顯著的改善作用。

2 優(yōu)化涂層保護與修復(fù)措施

2.1 分段搭載前做好涂裝保留的檢驗

涂裝保留是指為了避免在總組或搭載階段焊接時，油漆產(chǎn)生的有毒氣體對人體的傷害，以及油漆產(chǎn)生的雜質(zhì)對焊接質(zhì)量的破壞，在分段制造過程中，涂裝在表面處理后、油漆施工前，將分段邊口對接、分段大接頭對接等處按設(shè)計圖紙要求準(zhǔn)確地用膠帶貼住，進(jìn)行涂裝保護，待總組或搭載階段時再將其膠帶去除的工藝過程。如圖1槽型艙壁處涂裝保留示意圖所示，上邊水艙隔艙板位置，箭頭示意1 250 mm處就需要進(jìn)行涂裝保留。將涂裝保留納入質(zhì)量檢驗環(huán)節(jié)，檢查施工過程是否嚴(yán)格對照設(shè)計圖紙準(zhǔn)確劃線、標(biāo)記、貼膠帶等，實行嚴(yán)格的過程控制，確保分段接頭處的涂裝質(zhì)量。

圖1 槽型艙壁處涂裝保留示意

2.2 涂層破損的避免與修復(fù)工藝優(yōu)化

2.2.1 分段搭載時做到“不開刀”

為使船舶分段搭載完成后，涂層破損率控制在2%以內(nèi)，在分段搭載時必須做到不開刀。

1)要積極推行大總段作業(yè)法，盡量減少分段涂裝后的組合率。

2)采取模擬搭載和預(yù)搭載兩種作業(yè)模式。所謂模擬搭載，就是采集需要組合的分段的駁接處數(shù)據(jù)，在電腦上模擬對接，對數(shù)據(jù)偏差大的地方預(yù)先進(jìn)行開刀調(diào)整;而預(yù)搭載即是先對分段進(jìn)行試驗性吊裝，將存在偏差的地方找出來并進(jìn)行調(diào)整。通過以上措施，保證分段吊裝一次到位，不需再進(jìn)行開刀調(diào)整。

2.2.2 優(yōu)化腳手架的搭建與拆除工藝

在以往的涂裝施工過程中，往往因為腳手架的搭拆不當(dāng)，對涂層產(chǎn)生比較大的破壞。因此，在分段涂裝期間，腳手架的搭建、使用和拆除過程中應(yīng)該注意以下問題。

1)要在分段制造階段搭建好船體上的腳手架眼環(huán)和眼板。對于臨時搭建的腳手架，應(yīng)采用扣件式腳手架搭設(shè)工藝。

2)涂裝前腳手架、腳手管和腳手板邊緣需要增加橡膠保護裝置，并且必須使腳手架的跳板和鋼管距離被涂表面30 mm左右，以減少腳手架接觸被涂表面。

3)涂裝完工后腳手架的拆除順序應(yīng)從上到下、先難后易。對腳手架材料應(yīng)輕拿輕放，避免碰傷油漆好的表面。如發(fā)現(xiàn)油漆完好表面有碰傷處，必須在分段合攏前修補好油漆，避免合攏后增加破損面積。

2.2.3 完善破損涂層的修補工作

實施PSPC的一個難點就是分段合攏后的涂層修補問題。對各壓載艙以及淡水艙、空艙，為避免下水后部分艙壁外側(cè)浸于水中，艙內(nèi)溫差變化而產(chǎn)生結(jié)露影響涂裝，應(yīng)盡量在船臺階段完成涂層修補工作。而涂層修補首先要按規(guī)定對壓載艙內(nèi)涂層破損進(jìn)行評估，然后根據(jù)PSPC規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行及時修補工作。例如，合攏對接焊縫和水密焊縫涂層破損處，采用動力工具打磨除銹使?jié)M足ISO 8501-1(1988)規(guī)定的St3級，或可行時達(dá)到Sa2.5級。又比如，當(dāng)緊鄰?fù)繉悠茡p超過25 m2或小范圍破損面積總和大于全艙面積的2%(不包括合攏對接縫涂層破損)時，應(yīng)考慮選用合適的噴砂設(shè)備來提高除銹的效率，并噴砂(丸)除銹至GB 8923-1988規(guī)定的Sa2.5級。

3 結(jié)論

由于造船企業(yè)發(fā)展的技術(shù)水平和管理模式、硬件設(shè)施等具體情況的差異，目前國內(nèi)外還沒有經(jīng)過廣泛認(rèn)可的、統(tǒng)一的、針對PSPC涂層性能新標(biāo)準(zhǔn)的具體操作指南或指引。因此，為滿足PSPC的要求，船廠除了結(jié)合自身特點進(jìn)一步優(yōu)化工藝外，應(yīng)重點貫徹殼舾涂一體化的設(shè)計思想和管理思想;深入探索研究在造船涂裝工程方面如何實現(xiàn)以“分段完整”為核心的中間產(chǎn)品管理技術(shù)，以進(jìn)一步實現(xiàn)涂裝工藝技術(shù)的優(yōu)化。

［1］趙任張.PSPC技術(shù)要求現(xiàn)狀分析［J］.船舶工程，2010(增刊1):18-21.

［2］于 剛.船東新船監(jiān)造人員實施PSPC的體會［J］.航海技術(shù)，2009(2):51-52.

［3］張建鐘.應(yīng)對PSPC標(biāo)準(zhǔn)船體大合攏作業(yè)改進(jìn)措施［J］.廣船科技，2010(2):8-14.