船用石榴石噴砂除銹應(yīng)用探索

蘇海東， 薛喜仁， 王　敏， 扈偉杰， 李興中， 鄭小明

(1. 上海船舶工藝研究所，上海 200032；2. 連云港隆邁礦產(chǎn)品有限公司， 江蘇 連云港 222000；3.邢臺(tái)市東興貿(mào)易有限公司， 河北 邢臺(tái) 054000 )

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船用石榴石噴砂除銹應(yīng)用探索

蘇海東1， 薛喜仁2， 王敏2， 扈偉杰1， 李興中3， 鄭小明2

(1. 上海船舶工藝研究所，上海 200032；2. 連云港隆邁礦產(chǎn)品有限公司， 江蘇 連云港 222000；3.邢臺(tái)市東興貿(mào)易有限公司， 河北 邢臺(tái) 054000 )

摘要針對(duì)材質(zhì)為S2205雙相不銹鋼鋼板開(kāi)展了不同種類、不同粒徑規(guī)格的石榴石噴砂試驗(yàn)，從中篩選出除銹質(zhì)量好、除銹效率高、破碎率低的高效磨料。

關(guān)鍵詞石榴石非金屬磨料除銹效率回收率

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0前言

國(guó)內(nèi)某大型船廠承接了38 000 t化學(xué)品船，其貨艙材質(zhì)為S2205雙相不銹鋼。船東對(duì)涂覆涂料前鋼材表面處理用的磨料有著嚴(yán)格的要求：必須使用非金屬磨料，推薦船廠使用石榴石磨料進(jìn)行涂裝除銹。

非金屬磨料在我國(guó)造船領(lǐng)域的使用幾乎為零，國(guó)內(nèi)相關(guān)施工經(jīng)驗(yàn)尚無(wú)參考。為了滿足船東提出的要求，上海船舶工藝研究所、連云港隆邁礦產(chǎn)品有限公司以及邢臺(tái)市東興貿(mào)易有限公司的工作人員開(kāi)展了石榴石選型配比研究，通過(guò)試驗(yàn)對(duì)比，從6種不同規(guī)格的石榴石磨料中篩選出一種符合S2205雙相不銹鋼除銹質(zhì)量要求的石榴石。同時(shí)為了符合節(jié)能環(huán)保的趨勢(shì)，經(jīng)過(guò)精心設(shè)計(jì)準(zhǔn)備，擬通過(guò)回收散落在試驗(yàn)場(chǎng)地內(nèi)的所有試驗(yàn)?zāi)チ?，從中篩選破碎率低、粗顆粒較多可再次使用的磨料，并針對(duì)磨料中的有害污染源進(jìn)行了檢測(cè)。

1需要達(dá)到的技術(shù)要求

船東對(duì)于除銹質(zhì)量的要求如下：

(1) 磨料電導(dǎo)率 ≤150 μs/cm;

(2) 鋼板表面粗糙度 40 μm ～75 μm;

(4) 鋼板表面可溶性鹽含量≤50 mg/m2。

2試驗(yàn)準(zhǔn)備

2.1試驗(yàn)場(chǎng)地搭建

工作人員根據(jù)前期的項(xiàng)目調(diào)研，已經(jīng)掌握了該船廠分段二次除銹涂裝設(shè)備的機(jī)械參數(shù)，并在邢臺(tái)市東興貿(mào)易有限公司廠內(nèi)搭建了簡(jiǎn)易的可模擬現(xiàn)場(chǎng)噴砂環(huán)境的噴砂房(見(jiàn)圖1)。采購(gòu)了相同材質(zhì)的S2205雙相不銹鋼，配置了參數(shù)型號(hào)相同的噴砂儀器設(shè)備(見(jiàn)圖2)，并培訓(xùn)了噴砂施工人員(見(jiàn)圖3)。

圖1　場(chǎng)地搭建　　　　　　　　　　圖2　噴砂機(jī)　　　　　　　　圖3　人員培訓(xùn)

2.2磨料準(zhǔn)備

課題組根據(jù)前期查閱的國(guó)內(nèi)外相關(guān)資料，準(zhǔn)備了6種不同規(guī)格不同粒徑的石榴石磨料各100 kg，如表1所示。

表1　6種試驗(yàn)用磨料

石榴石主要性能參數(shù)指標(biāo)如表2、表3所示。

表2　石榴石物理參數(shù)指標(biāo)

表3　石榴石化學(xué)參數(shù)指標(biāo)

6種型號(hào)的石榴石磨料(見(jiàn)圖4)都是經(jīng)過(guò)連云港隆邁礦產(chǎn)品有限公司和邢臺(tái)市東興貿(mào)易有限公司加工優(yōu)選出來(lái)的。

圖4　石榴石磨料

不同于常規(guī)的其他非金屬磨料材料，石榴石是一種純天然的無(wú)毒礦物，較為經(jīng)濟(jì)環(huán)保。內(nèi)部不含有導(dǎo)致硅肺病的游離硅、有毒的重金屬或放射性污染物。

石榴石重金屬含量檢測(cè)結(jié)果如表4所示。

表4　石榴石重金屬含量檢測(cè)結(jié)果

石榴石放射性檢測(cè)結(jié)果如表5所示。

表5　石榴石放射性檢測(cè)結(jié)果

3開(kāi)展試驗(yàn)

3.1試驗(yàn)步驟

圖5　表面清理等級(jí)比較

工作人員配置好試驗(yàn)用的6種磨料各100 kg，將6種磨料分別裝入試驗(yàn)用噴砂機(jī)中。在噴砂房?jī)?nèi)分別噴砂除銹6塊一平方米的S2205不銹鋼板，記錄各種不同磨料的噴砂完成時(shí)間，檢測(cè)石榴石噴砂除銹質(zhì)量(見(jiàn)圖5～圖9)。分別稱重6種磨料在噴砂機(jī)內(nèi)的剩余量，計(jì)算試驗(yàn)用磨料的消耗量，并對(duì)散落在場(chǎng)地內(nèi)的磨料進(jìn)行清掃回收(見(jiàn)圖10)，篩選出剩余的粗顆粒磨料，記錄可再使用粗顆粒磨料的百分比。

圖6　鋼板粗糙度測(cè)量　　　　　　　　　　　圖7　灰塵測(cè)量

圖8　水溶性鹽含量測(cè)量

圖9　測(cè)量實(shí)際噴砂面積

圖10　噴砂完畢后的磨料回收

3.2試驗(yàn)結(jié)果

試驗(yàn)結(jié)果如表6所示。

針對(duì)散落在試驗(yàn)場(chǎng)地內(nèi)的石榴石進(jìn)行了回收，通過(guò)篩網(wǎng)進(jìn)行重新篩選，分別統(tǒng)計(jì)出了6種磨料的剩余大顆粒質(zhì)量，并換算成了質(zhì)量百分比，具體數(shù)據(jù)如表7所示。

表6　試驗(yàn)結(jié)果

表7　磨料剩余量統(tǒng)計(jì)表

4結(jié)論

本次試驗(yàn)總共配置了6種不同規(guī)格不同粒徑配比的磨料，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試的情況來(lái)看1#/2#/3#三種磨料的粗糙度都符合船東的技術(shù)要求。通過(guò)進(jìn)一步對(duì)比分析可知，1#磨料的鋼板除銹效率更高、磨料回收量更多，因此1#磨料的試驗(yàn)情況最為理想。本次試驗(yàn)通過(guò)模擬現(xiàn)場(chǎng)噴砂情況，篩選出了滿足船東要求的石榴石磨料，并針對(duì)船廠對(duì)比了高效節(jié)能的磨料型號(hào)。同時(shí)，經(jīng)檢測(cè)石榴石磨料游離硅含量幾乎為零，對(duì)船廠施工人員的職業(yè)病危害降到了最低。本次試驗(yàn)根據(jù)用戶要求，針對(duì)噴砂對(duì)象，機(jī)械設(shè)備型號(hào)，搭建了簡(jiǎn)易式的可回收統(tǒng)計(jì)分析試驗(yàn)場(chǎng)地，最終試驗(yàn)結(jié)果取得了成功。從多種不同規(guī)格型號(hào)的產(chǎn)品中篩選出了即可滿足用戶要求，又更為經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的磨料品種。本次試驗(yàn)為石榴石磨料在造船涂裝領(lǐng)域進(jìn)行了應(yīng)用探索研究，為未來(lái)探索石榴石在其他行業(yè)中的應(yīng)用打下了良好技術(shù)基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

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[4]劉如偉. 拋噴丸強(qiáng)化(第四版)[M].MFN house publishing，2015.

[上接第17頁(yè)]

在節(jié)能導(dǎo)管x方向(船艉至船艏方向)定位過(guò)程中注意觀察鰭板與艉軸分段外板之間的間隙變化。由于數(shù)據(jù)測(cè)量過(guò)程中存在2 mm以內(nèi)的儀器誤差和環(huán)境誤差以及人為誤差等產(chǎn)生的累積誤差，安裝定位過(guò)程中不可避免會(huì)發(fā)生結(jié)構(gòu)相碰導(dǎo)致x方向無(wú)法移動(dòng)，因此需根據(jù)實(shí)際情況簡(jiǎn)單修割鰭板端部的余量。

3.4安裝結(jié)論

綜上所述，通過(guò)精度控制技術(shù)的研究及應(yīng)用尋求解決問(wèn)題的突破口，采取一系列精度控制措施成功實(shí)施了節(jié)能導(dǎo)管船塢階段安裝。通過(guò)前期的技術(shù)準(zhǔn)備工作和現(xiàn)場(chǎng)配合，有效降低了節(jié)能導(dǎo)管船塢階段安裝工作的難度。工作效率方面，從安裝開(kāi)始至定位結(jié)束用時(shí)不到6 h。安裝定位過(guò)程中，僅對(duì)鰭板端面做了少量修割，鰭板與艉軸總段的焊縫間隙控制在5 mm左右、節(jié)能導(dǎo)管和艉軸中心線偏差控制在3 mm以內(nèi)、尾端同面度控制在10 mm以內(nèi)，遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)公差標(biāo)準(zhǔn)。

4結(jié)束語(yǔ)

此項(xiàng)技術(shù)的主要作用在于通過(guò)現(xiàn)代化的測(cè)量手段和軟件分析技術(shù)，結(jié)合幾何學(xué)方面的知識(shí)，在具備一定條件的情況下研究與分析兩個(gè)未知對(duì)象三維空間中的相互關(guān)系，并得出所有結(jié)構(gòu)的精確數(shù)據(jù)，為后續(xù)工作的開(kāi)展提供必要參數(shù)和技術(shù)支持，起到提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量的目的。此項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用前景十分可觀，可以推廣應(yīng)用到大型設(shè)備安裝、船舶修造、海工產(chǎn)品等領(lǐng)域中，以精度控制技術(shù)帶動(dòng)生產(chǎn)效率的提升，為中國(guó)造船走向世界一流水平做出更多的貢獻(xiàn)。

[1]劉立維.船舶導(dǎo)流罩定位安裝工藝改進(jìn)[J].科學(xué)時(shí)代,2014，13.

[2]李傳靜，何琴琴.節(jié)能導(dǎo)管建造、安裝精度控制工藝[J].廣東造船,2013，4：68-71.

Application Research on Sand Blasting of Marine Garnet

SU Hai-dong1, XUE Xi-ren2, WANG Min2, HU Wei-jie1,

LI Xing-zhong3, ZHENG Xiao-ming2

(1.Shanghai Shipbuilding Research Institute, Shanghai 200032, China;

2.Lianyungang Longmai Mining Co., Ltd., Lianyungang Jiangsu 222000, China;

3.Xingtai Dongxing Trading Co., Ltd., Xingtai Hebei, China)

AbstractThe researcher tested the garnet sandblasting for S2205 duplex stainless steel plate. They prepared garnets sand of different sizes from different ore. At last, they chose the best garnets sand base on 3 indexes: derusting quality, rust removal efficiency, rate of abrasive recovery.

KeywordsGarnet sandNon-metallic abrasiveRust removal efficiencyAbrasive

中圖分類號(hào)U671

文獻(xiàn)標(biāo)志碼A

作者簡(jiǎn)介：蘇海東(1984-)，男，工程師。