0 引 言
全球每年腐蝕帶來的經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)7 000億美元, 占各國國民生產(chǎn)總值( GDP)的2% ~ 4%, 為世界上地震、臺風(fēng)、水災(zāi)等自然災(zāi)害綜合損失的6倍[ 1] 。金屬腐蝕及保護(hù)問題的研究已經(jīng)過幾個世紀(jì)了, 成千上萬的化學(xué)家, 特別是電化學(xué)專家,一代又一代堅(jiān)持不懈地探究著腐蝕機(jī)理、測定方法、防腐材料、涂裝技術(shù)等。但是, 時代和科學(xué)前進(jìn)的步伐, 仍然阻擋不了腐蝕這個科學(xué)的難題給人類帶來的災(zāi)難和損失?？茖W(xué)家雖然無法使腐蝕消失, 但所研究的成果, 從某種程度上可以阻止腐蝕的發(fā)生, 例如使金屬表面不能同時與水和氧相遇, 可以減緩腐蝕反應(yīng)的速率, 可以預(yù)測腐蝕的速度進(jìn)而預(yù)報物體( 橋梁、建筑、武器、船艦、飛機(jī)等一切使用金屬的物件) 可安全使用的時間, 提供維護(hù)的方法、材料。本文將船舶涂裝技術(shù)中的幾個重要問題歸結(jié)到一點(diǎn), 就是想提出一個/ 嚴(yán)格0的概念, 即涂料技術(shù)的道理人人皆知, 但施工從嚴(yán)的觀念, 在國內(nèi)的各種防腐問題中仍需要長期地貫徹執(zhí)行下去, 直到我國的施工技術(shù)嚴(yán)格程度能與國際先進(jìn)國家接軌為止。
1 船舶涂裝的主要流程
船舶涂裝工藝需符合造船工藝的特定要求, 一般分5 個步驟進(jìn)行: ( 1)銅材及相關(guān)合金的預(yù)處理, 底漆保護(hù)及部分表面防腐加工; ( 2)分段涂裝及在預(yù)舾裝后的涂裝處理; ( 3)船臺涂裝; ( 4)碼頭涂裝; ( 5)舾裝件涂裝。
( 1)第一步主要是機(jī)械性工作, 校平→預(yù)熱→ 拋丸→自動涂漆→后加熱→運(yùn)輸。鋼材的校平是保證船體線型及后續(xù)加工精度的第一步, 一般是在七星輥或九星輥校平機(jī)上進(jìn)行。預(yù)熱的目的是除去鋼板表面水分、油污及其他細(xì)小的易揮發(fā)有機(jī)物, 并保持一定的溫度后使噴涂的涂料( 主要是底漆)可快速干燥。預(yù)熱方法有熱水噴淋法、液化氣加熱法、中頻感應(yīng)加熱法等, 這三種方法分別屬于水、火、電三種方法。中頻感應(yīng)加熱能耗低, 但不利除去灰塵及油污; 液化氣加熱干凈但受氣源限制遙遠(yuǎn)地方難以實(shí)現(xiàn); 熱水法除油及除垃圾效果良好,但設(shè)備較復(fù)雜, 占地面積大, 因此各種方法各有利弊, 但都要求達(dá)到40oc 左右。
拋丸是預(yù)處理中重要的一步, 不管是用鐵丸、鋼丸還是鋼絞、鋼砂處理, 都希望能獲得一個盡量光潔又平整(粗糙度小)的鋼材表面, 為后面的每一道工序及整個船體的使用壽命打下良好的基礎(chǔ)。拋丸完成的同時立即進(jìn)行底漆噴涂, 從拋丸到噴底漆的過程中要特別注意環(huán)境( 除塵要盡量完善, 室內(nèi)空氣的濕度要求盡量低, 二步之間時間間隔盡量短), 目前一般均采用自動高壓無氣噴涂技術(shù), 并配有通風(fēng)和去霧設(shè)備。噴涂完成后立即進(jìn)入烘干系統(tǒng), 一般采用遠(yuǎn)紅外輻射或蒸汽(不用明火)。
( 2)第二步分為平面分段和立體分段2 大類。分段涂裝前的工作主要有確認(rèn)船體構(gòu)件的完整性, 焊接火工的校正, 焊縫清理、分艙標(biāo)記、水線水尺標(biāo)記、機(jī)電管網(wǎng)、預(yù)舾件裝、大接縫及不該涂漆的部件和構(gòu)件的保護(hù)遮蔽, 準(zhǔn)備工作應(yīng)細(xì)致、周密, 然后按要求進(jìn)行涂裝, 分段涂裝后到開始運(yùn)輸期間要先做完全檢查, 特別是揮發(fā)溶劑的濃度要符合國家相關(guān)安全衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)后才能搬動涂裝件, 涂裝件在靠船臺上的木墩前要用薄膜墊好以避免在與木墩撞碰時損壞涂層。
( 3)第三步是分段在船臺上進(jìn)行合攏直至船體下水這段時間中要進(jìn)行的工序, 其中大接縫的修補(bǔ)涂裝, 分段涂裝后的被損部位的修補(bǔ), 舾裝件的完整性再涂裝。由于這個工序是在露天、海邊進(jìn)行, 因此受環(huán)境、溫度、風(fēng)向、風(fēng)力和濕度的影響較大, 修補(bǔ)部分的涂裝最終效果要盡量與本體部位的涂裝效果一致。選加處要注意平滑, 不能形成明顯的梯度及涂膜的厚薄不均, 對水線以下部位應(yīng)確保全部完成并達(dá)到質(zhì)量要求, 因?yàn)橄滤蟠w不再進(jìn)塢。
( 4)第四步是船舶下水到交船前這段時間內(nèi)的涂裝工作,這時必須對全船做完整性涂裝, 對不同涂層的交界處(水線和干舷區(qū))要注意滲色、咬底, 相互反應(yīng)等現(xiàn)象。船舶下水到進(jìn)塢, 水線以下區(qū)域開始受到海水、生物、化學(xué)( SO2 等)等各種污染, 致使船底的防污涂層變壞變質(zhì), 因此必須對其表面加以清洗, 但又不能損壞涂層。一些容易被錨鏈擦傷的部位必須從頭補(bǔ)涂, 而這些地方常常是一條新船首
先出現(xiàn)銹蝕的地方。
( 5)第五步是舾裝件涂裝, 對桅桿、艙口蓋、起貨桿、管系附件、電纜導(dǎo)架、挾手、欄桿各種裝飾品等經(jīng)預(yù)處理, 涂底漆才能上船, 舾裝件上船安裝時, 發(fā)生涂層破損, 應(yīng)用同類設(shè)計涂料按相同工藝要求修補(bǔ)。
2 船舶涂裝中的幾個重要問題
根據(jù)世界各國船舶及重防腐工程事故分析的情況來看,首要問題是表面處理。對于涂層防腐失效進(jìn)行分析時, 底材的處理常占50%的因素, 其余50%是由于涂料達(dá)不到要求, 涂層施工不符合要求。
2. 1 表面處理問題
表面處理按標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行后, 消除了金屬材料由內(nèi)向外的腐蝕, 適當(dāng)?shù)拇植诙瓤梢允雇繉优c金屬間的附著力提高, 而不同的涂料對金屬基體的滲透力不同, 因此金屬基體在處理時的粗糙程度也應(yīng)隨不同的涂料成膜物質(zhì)不同, 油性涂料滲透性強(qiáng), 表面應(yīng)細(xì)膩些, 而高黏度
樹脂作為成膜物質(zhì)時, 基體的表面應(yīng)適當(dāng)粗糙些。不管是用化學(xué)磷化處理, 還是用機(jī)械處理, 其中最重要的是不能處理不勻, 更不能有點(diǎn)狀或短線性的處理空缺。這對于一個大型船體鋼件要做到這一點(diǎn)是困難的, 但在檢查時必須十分嚴(yán)格, 任何一個沒有處理的小點(diǎn), 均有可能與其周邊的無數(shù)個被處理的小點(diǎn)形成雙電層, 當(dāng)這些被遺漏處理的地方被面涂覆蓋后, 表面上難以發(fā)現(xiàn)但電化學(xué)轉(zhuǎn)移仍然會發(fā)生。實(shí)際工作中常常會疏忽一些細(xì)小的部位, 但這種疏忽恰恰是導(dǎo)致重大事故的原因所在。各國除銹標(biāo)準(zhǔn)見表1。
表面處理好之后涂料的選擇也很重要, 由于全球污染日益嚴(yán)重, 海洋污染問題提到了國際公害的高度, 因此選涂料問題既要考慮到防腐、防污質(zhì)量, 又要考慮環(huán)境影響, 下面給出美國Am eron公司的3種涂料作為我國選用涂料時的參考。
( 1) Am eron180, 是單組分合成樹脂涂料, 低
VOC, 快干型的面漆及防生物污染涂料。
( 2) Am eron148, 是一種低氣味、具有極好的鋼鐵防腐性能的水性丙烯酸底漆。
( 3) Am eron5105, 是一種醇酸底漆, 主要特點(diǎn)是快干, 使用不含鉛和鉻的顏填料, 防腐性強(qiáng)及良好的噴涂性。
列出上述3種涂料的目的是和國產(chǎn)的防腐蝕涂料進(jìn)行比較。國內(nèi)曾一度大力推廣丙烯酸涂料, 忽略了醇酸類涂料, 實(shí)際上國際上醇酸漆的用量還是很大的, 作為以植物油為原料的樹脂, 今后可能比以石油為原料的合成樹脂的價格和產(chǎn)量更穩(wěn)定, 因此我們不要偏廢。
2. 2 值得注意的問題
由于一個萬噸級的船體涂刷面積大, 而且許多角落的地方極易被遺忘, 但是銹蝕無處不在, 好的施工必須突出一個'細(xì)'字, 圖1為涂裝中易出現(xiàn)的幾個問題。
由圖1可見, ( 1)顯示了管道機(jī)件處的遺漏; ( 2)顯示底漆已涂, 但油污沒除盡; ( 3)顯示的是一種環(huán)氧焦油底漆, 但涂層厚度達(dá)900 Lm, 由于過厚造成皺紋及凸起、起皮等現(xiàn)象; ( 4)顯示吊架移動時, 將已涂好的底漆擦損的情況, 等吊架放下后再補(bǔ)涂就十分麻煩, 如馬馬虎虎將面漆涂上去, 結(jié)果后患無窮; ( 5)顯示在鋼板上做的凹凸不平的鋼焊記號, 沒有打磨處理就涂上了底漆, 現(xiàn)在要涂面漆了, 再來處理, 就麻煩了, 必須再打磨平整后補(bǔ)涂底漆, 影響工時、進(jìn)度, 浪費(fèi)人力物力。
2. 3 嚴(yán)格問題
以前提起船舶涂裝給人們感覺就是大型的、粗糙的、涂料質(zhì)量問題, 但是真正出問題的是嚴(yán)格問題。要做到嚴(yán)格施工,首先要有一絲不茍的科學(xué)態(tài)度。
3 結(jié) 語
1999年4月中國工程院啟動了/ 中國工業(yè)與自然環(huán)境腐蝕問題調(diào)查與對策0 [ 4] 的咨詢項(xiàng)目, 在4 位院士, 30多位腐蝕專家及上千名研究人員的辛勤工作下, 歷時3 年得以完成。2003年7月, 國務(wù)委員陳至立批示由科技部牽頭, 會同國家發(fā)改委、國防科工委、國家自然科學(xué)基金委及國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局, 組成了一個領(lǐng)導(dǎo)小組, 制定國家腐蝕與防護(hù)科技發(fā)展規(guī)劃, 對全國的腐蝕和防護(hù)工作領(lǐng)導(dǎo), 并促進(jìn)材料腐蝕與保護(hù)科技向生產(chǎn)力的轉(zhuǎn)化。作為2020年的一項(xiàng)中長期經(jīng)濟(jì)、國防和科技發(fā)展規(guī)劃中的重大問題-- 腐蝕和防護(hù)是一個國際性的課題, 是一個國際化科技綜合實(shí)力和創(chuàng)新能力的大競爭, 它的意義比國防經(jīng)費(fèi)的提升、國防實(shí)力的提升意義更大, 誰在這個問題上領(lǐng)先,誰就會成為世界軍事強(qiáng)國。由于金屬的化學(xué)腐蝕機(jī)理在電化學(xué)及電化學(xué)動力學(xué)、熱力學(xué)中都已研究得很清楚了, 對于腐蝕和防護(hù)的問題, 目前需要的是引進(jìn)其他學(xué)科的基礎(chǔ)理論研究成果。例如, 光學(xué)、聲學(xué)、生物學(xué)、醫(yī)學(xué)、衛(wèi)生學(xué)、人類學(xué)等以及其他科學(xué)的新成果。以邊緣科學(xué)為動力去進(jìn)行創(chuàng)新, 另一個大的方面就是要從細(xì)小的施工起步, 從思想上從嚴(yán)出發(fā), 培養(yǎng)出一支有理論基礎(chǔ)的施工專家團(tuán)隊(duì), 總結(jié)出一整套的腐蝕處理工藝原則。
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