船舶無塵除銹與帶銹涂裝技術(shù)

1、船舶無塵除銹與帶銹涂裝技術(shù)鐘震德 趙嵐一、引言 金屬在空氣中會(huì)銹蝕， 在潮濕條件下銹蝕現(xiàn)象則會(huì)加重， 因此必須對(duì)其表面進(jìn)行防銹預(yù) 處理， 即涂裝保護(hù)。 其中船舶的除銹與涂裝最具有代表性， 因?yàn)榇熬哂袖P層厚實(shí)以及量大 面廣、大面積曲壁和部位多樣的特點(diǎn)。船舶除銹作為船舶涂裝施工的第一個(gè)步驟， 必須對(duì)鋼材做好良好的表面處理， 才能使涂層達(dá) 到預(yù)期的保護(hù)效果。此外，國際海事組織 PSPC 標(biāo)準(zhǔn)的推行，也對(duì)船舶涂裝提出了更高的要 求。而除銹在修船業(yè)中則顯得更為重要。特別在我國，江畔海邊遍布了眾多修理工船企業(yè)， 修理工船市場(chǎng)遠(yuǎn)大于造船市場(chǎng)。二、除銹工藝概述（一）傳統(tǒng)除銹工藝 據(jù)國外研究報(bào)道，影響涂層壽命

2、的因素有以下幾點(diǎn)：鋼鐵表面除銹質(zhì)量占49.5% ；涂裝工藝條件占 26.5%，涂層厚度占 19.1%；涂料種類占 4.9% ?？梢?，涂裝前鋼材表面處理的質(zhì) 量是影響涂層保護(hù)性能的關(guān)鍵因素。 然而傳統(tǒng)的除銹工藝都相當(dāng)落后， 直接影響除銹質(zhì)量從 而影響了涂裝的效果。典型的傳統(tǒng)除銹工藝有手工除銹、動(dòng)力除銹、干氣噴砂（噴丸） 、濕式噴砂。眾所周知，除 銹是船舶工業(yè)勞動(dòng)強(qiáng)度最大、污染最嚴(yán)重、涉及面最廣、 技術(shù)水平最低，但又不可缺少的一 道工序。環(huán)境保護(hù)、工人健康、提高工效和改善涂裝效果都要求我們改進(jìn)傳統(tǒng)的除銹工藝。 超高壓純水射流（水刀）除銹新工藝應(yīng)運(yùn)而生。（二）超高壓純水射流（水刀）技術(shù)a）超高壓純水

3、射流，關(guān)鍵詞是超高壓 國內(nèi)外對(duì)超高壓的定義有所不同。我國和日本定義壓力在 100Mpa 以上；美國定義壓力在 150Mpa 以上。而對(duì)于純水射流除銹，其壓力必須達(dá)到 200-250Mpa 。 我國船舶工業(yè)對(duì)高壓純水射流除銹工藝的研究始于 80 年代。院校、科研單位和企業(yè)都投入 了很大力量，其中江南造船廠、上海船廠還分別組成了攻關(guān)小組，進(jìn)行了大量的試驗(yàn)。 當(dāng)時(shí)，雖然高壓純水射流除銹能夠?qū)崿F(xiàn)， 但是效率太低， 無實(shí)用意義。 原因是受設(shè)備的限制、 射流壓力不夠、速度太低。純水中加磨料雖然效果較好，但成本高，噴嘴易損壞，因此未能 得到推廣應(yīng)用。超高壓純水射流工藝涉及到一系列關(guān)鍵技術(shù)，如超高壓泵機(jī)相關(guān)技

4、術(shù)；超高壓閥門、 噴槍、 噴嘴等配件的相關(guān)技術(shù)； 超慣壓密封技術(shù)； 超高壓純水射流作業(yè)時(shí)須克服反沖力的技 術(shù)；射流的回收技術(shù)；此外，除銹后的鋼板易返銹，對(duì)后期涂裝影響較大，因此也要研究克 服返銹技術(shù)。 如今， 國外的超高壓純水射流設(shè)備已經(jīng)進(jìn)入中國市場(chǎng)， 我國一些大專院校和科 研所也研發(fā)出了同類產(chǎn)品。 目前多采用的作業(yè)裝備有高空作業(yè)車、 高空作業(yè)支架、 手工噴槍、 爬壁機(jī)器人等。其中爬壁機(jī)器人由行走機(jī)構(gòu)（分輪式和履帶式兩種） 、附壁機(jī)構(gòu)（分真空吸 附和磁性吸附兩種） 、射流裝置（由超高壓旋轉(zhuǎn)接頭和多個(gè)噴頭構(gòu)成） 、真空系統(tǒng)（用于及時(shí) 抽吸銹屑廢水）以及智能化控制系統(tǒng)組成，具有行走、附壁、射流等功

5、能。此外，還伴隨出 現(xiàn)幾種行之有效的射流新技術(shù)，如脈沖射流技術(shù)（包括自激振蕩和電磁脈沖）、空化射流技術(shù)和超聲波技術(shù)，同樣可用于除銹工藝。 因此，從技術(shù)層面上看，超高壓純水射流除銹條件已經(jīng)成熟。三、船舶的超高壓純水射流（水刀）除銹 高壓水射流除銹的原理是利用高壓水射流的沖擊作用 （例如加上磨料就有磨削作用） 和水撬 作用破壞銹蝕和原有涂層對(duì)鋼板的附著力。 其特點(diǎn)是無粉塵污染， 不損傷鋼板， 可以極大提 高除銹效率（達(dá) 15m2/h 以上），除銹質(zhì)量好。表 1 列出了不同除銹方法去鹽的情況，表 2是超高壓水射流工藝的優(yōu)點(diǎn)介紹。表1各種除銹方法去鹽情況比較除銹方法殘存鹽 / (ug.cm-2)平均除

6、鹽率/%磨料水噴射0 3.296. 5高壓水噴射0 2.495. 8手工工具（SP2）160-28043. 8動(dòng)力工具（SP3）212-29635. 4表2超咼壓水射流工藝的優(yōu)點(diǎn)介紹r 汀 人u / r、r r r、一I-、t、t, /eZ亠 、亠亠 人r r十 tt rtfrtf r r . .、,一亠r r . .丄r -性能優(yōu)拋清潔度可達(dá)1級(jí)；氯離子含量7 ug/m2；沒有任何附加污染物；超咼壓水表面處理與噴漆作業(yè)可以平行進(jìn)行。環(huán)境優(yōu)勢(shì)無粉塵、無污染、無火花；杜絕了噴砂粉塵排放，保護(hù)了周邊大氣環(huán)境 清潔；沒有廢棄物排放。成本優(yōu)勢(shì)成本比干噴砂處理降低約30%;減少了粉塵污染大氣治理費(fèi)用；降

7、低了噴砂廢棄物的處理成本。工作效率咼，節(jié)約了時(shí)間成本。安全優(yōu)勢(shì)無火花產(chǎn)生，有效抑制了火災(zāi)和爆炸的危險(xiǎn)；施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境清潔，特別 是在壓載艙里施工，沒有粉塵飛揚(yáng)，保護(hù)了工人身心健康；尤其適合易 燃易爆環(huán)境下施工。但是超高壓純水射流除銹技術(shù)在船舶工業(yè)中的推廣應(yīng)用還必須解決一系列具體問題。 如：船舶除銹是曲壁高空作業(yè)；船舶艙室、內(nèi)壁、夾層、上層建筑各個(gè)部位情況各異；廢水 的回收和廢渣的處理；必須克服“返銹”等等。四、帶銹涂裝技術(shù)采用超高壓純水射流（水刀）除銹工藝，必須先克服“返銹”，再用常規(guī)的涂料進(jìn)行涂裝。船舶克服“返銹”的傳統(tǒng)措施有加緩蝕劑、高溫烘干（自身產(chǎn)生的高溫或加一道烘干工序）、布擦干以及4小

8、時(shí)內(nèi)進(jìn)行涂裝等方式。普通涂料存在著開罐后儲(chǔ)存時(shí)間短，粘度非常高和不方便施工；表面預(yù)處理要求高， 必須達(dá)到Sa2.5 Sa3級(jí)，精糙度達(dá)到60 90um，清潔度必須達(dá)到1級(jí)；不能在潮濕表面帶銹 涂裝；附著力低，涂料損耗大；存罐期短、固化快、施工困難；涂料沒有寬忍性、有露點(diǎn)限 制等眾多缺陷。目前，國內(nèi)已開發(fā)出了一種較新的帶銹涂裝技術(shù)，利用“返銹”這一事實(shí)，即將無溶劑環(huán)氧涂料或高分子帶銹涂裝用涂料（以下簡(jiǎn)稱“帶銹涂料”）作為底漆。以高分子帶銹涂料為例，該涂料的高分子成分當(dāng)與鋼板表面的“銹”-氧化鐵（Fe2O3.nH20）相遇發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時(shí)，會(huì)在鋼表面形成密閉的高分子保護(hù)膜。由于其與鋼表面是化學(xué)鍵結(jié)合

9、，具有極強(qiáng)的附著力。這是一般底漆無法比擬的。這樣就大大簡(jiǎn)化了涂裝工藝，提高了涂裝質(zhì)量。其防銹性能的對(duì)比試驗(yàn)見表 3：表3國產(chǎn)某高分子帶銹底漆防銹性能比較產(chǎn)品項(xiàng)目國產(chǎn)某高分子帶 銹底漆普通型國產(chǎn)某高分子帶 銹底漆高防腐型C06 1鐵紅醇酸底漆紅丹醇酸底漆執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)QSVJD1 2006QSVJD1-2006HG/T2009-1991HG/T3346-1999實(shí)驗(yàn)方法執(zhí)行標(biāo) 準(zhǔn)GB/T9274GB/T9274GB/T9274GB/T9274實(shí)驗(yàn)方法耐鹽水性（浸水耐鹽水性（浸水耐鹽水性（浸水耐鹽水性（浸水3648小時(shí)。而常規(guī)工藝噴 出現(xiàn)銹蝕時(shí)間2472小時(shí)。 新工藝的防腐能力是常規(guī)3%NaCI溶液中）

10、3%NaCI溶液中）3%NaCI溶液中）3%NaCI溶液中）數(shù)據(jù)168h320h標(biāo)準(zhǔn)要求不小于24h標(biāo)準(zhǔn)要求不小于96h通過采用美國ASTM 117標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行噴霧試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，水刀除銹工藝和采用主分子帶銹底漆10微米+環(huán)氧云鐵中涂、丙烯酸聚氨酯面榛，出現(xiàn)銹蝕時(shí)間為 砂后涂環(huán)氧富鋅底漆 50微米+環(huán)氧云鐵中涂、丙烯酸聚氨酯面漆, 兩者僅僅是除銹工藝不同，采用的底漆不同，而效果卻大不相同。方法的1.5倍。我們也對(duì)國際上美、德、英、中四國同類高分子涂料進(jìn)行了比較，結(jié)果見表4：表4國際上美、德、英、中四國同類產(chǎn)品比較名稱RUST-XROSTUMWANDLERFERTAN國產(chǎn)某咼分 子帶銹底漆制作商美國INTEGRITYINDUSTRIES INC英國ICI德國GEGENRUST中國上海外觀乳白微棕色非透明乳白微黃色非透明棕紅色透明乳白微黃色 非透明狀態(tài)乳狀液體乳狀液體乳狀液體乳狀液體涂布率2025平方米/KG2025平方米/KG2025平方米/KG20 25平方 米/KG20 C 成膜時(shí)間1520分鐘1520分鐘1520分鐘15 20分鐘成膜色澤光亮黑色光亮黑色光亮棕紅色亞光黑色附著力1級(jí)1級(jí)1級(jí) 0級(jí)干膜厚 度1525um152