大型集装箱船涂装设计的特点和施工方法研究

孙有君， 周　智， 侯春蕾， 陈红梅

(1.大连船舶重工集团设计研究所有限公司, 辽宁 大连116001；2.大连船舶工程技术研究中心有限公司， 辽宁 大连 116001；3.海舱工程设备有限公司， 辽宁 大连 116021)



大型集装箱船涂装设计的特点和施工方法研究

孙有君1， 周智2， 侯春蕾3， 陈红梅1

(1.大连船舶重工集团设计研究所有限公司, 辽宁 大连116001；2.大连船舶工程技术研究中心有限公司， 辽宁 大连 116001；3.海舱工程设备有限公司， 辽宁 大连 116021)

摘要在介绍大型集装箱船船体结构特点的基础上，分析了大型集装箱船对涂装设计的特殊要求，探讨了大型集装箱船涂装设计的思路。通过对多个大型集装箱船涂装设计经验的总结，归纳了大型集装箱船涂装设计的特点和涂装施工的方式方法及其取得的效果。

关键词集装箱船涂装设计施工

Research on Painting Design Feathers and Construction Methods of Large Container Ship

SUN You-jun1, ZHOU Zhi2, HOU Chun-lei3, CHEN Hong-mei1

(1.Dalian Shipbuilding Industry Engineering and Research Institute Co., Ltd., Dalian Liaoning 116001,China; 2.Dalian Shipbuilding Technology Research Center Co., Ltd., Dalian Liaoning 116001, China;3.Haicang Engineering & Equipment Co., Ltd., Dalian Liaoning 116021, China)

AbstractBased on introducing the hull structure feathers of Large Container Vessel, this thesis analyses the painting special design requirement of Large Container Vessel, and discusses the thought of painting design. Through summarizing the painting design experience of many Large Container Vessels, this thesis concludes painting design feathers, ways and methods of painting applying, and the results achieved on Large Container Vessel.

Keywords Container vesselPaintingDesignApplication

0引言

随着集装箱产业的发展，集装箱船越来越受到各国航运业业主的重视。集装箱船的装卸效率可比普通杂货船高30～70倍，停港时间可比普通杂货船缩短5～6倍，并减少了运货装卸中的货损量，使船东的经济效益显著提高，因此船东的造船热情逐年高涨。根据券商Banchero Costa的统计，2015年集装箱船新造船交付量预计将达到255艘，达到自2010年以来的最高水平。同时，集装箱船的规模也越来越大。根据中国船舶网的报道，当前，法国达飞轮船已经订购了20 600TEU的集装箱船。在2015年所交付的集装箱船中，8 000TEU以上的集装箱船占据85%的比例。

当然，随着集装箱船规模的增大，其建造的难度也在不断地增加，大型、超大型的集装箱船并不是随便哪个小船厂都能够建造得起来的。且不说船舶结构方面的设计和建造难度，单就船舶的涂装方面，大型集装箱船也是有许多的特点和特殊的施工要求。

1大型集装箱船与涂装相关的特点和涂装要求

1.1集装箱船简介

按照装运集装箱的情况，集装箱船可分为部分集装箱船、全集装箱船和可变换集装箱船三种。

部分集装箱船是以船的中央部位作为集装箱的专用舱位，其他舱位仍装普通杂货。

全集装箱船是专门用以装运集袋箱的船舶。它没有内部甲板，船体其实就是一座庞大的仓库。当前最大的集装箱船长度达到399 m，其“仓库”容量可见一斑。单岛型集装箱船驾驶室和机舱设在船艉，双岛型集装箱船驾驶室和居住区位于船舶前部，机舱位于船舶后部，燃油舱布置在居住区下方。

可变换集装箱船的货舱内装载集装箱结构为可拆装式。它既可装运集装箱，必要时也可装运普通杂货。

由于集装箱船的载箱量越大，其运营成本越低，因此，当前船东大都订购建造全集装箱船，如图1所示的型式。

图1　全集装箱船

集装箱船的内部结构，除了必要的压载舱结构，就是盛装集装箱的货舱了。集装箱船的典型横剖面如图2所示。

图2　集装箱船典型横剖面示意图(部分)

1.2集装箱船与涂装相关的特点和涂装要求

通过资料的搜集整理和个人经验，将集装箱船与涂装相关的特点归纳如下。

(1) 集装箱船的船速一般较快，因此要求水下油漆应能够尽可能地保证水下船体的顺滑，即要求水下涂装材料的摩擦系数要小。

表1列举了一些常见货运类船型的航速，可见集装箱船的航速要求比一般的货运类船舶高出许多。

表1　一些常见货运类船型的航速　　单位：kn

(2) 集装箱船很多都伴有较高的冰区等级，这对船艏的外板抨击加强提出了很高的要求，因此要求外板的涂层具有较强的耐寒性、耐冲击力和耐磨性。

(3) 集装箱船的舾装件较多，特别是装运和固定集装箱的舾装件，如：将集装箱船分隔为若干小舱的垂直导轨、货舱内的格栅式货架等，对耐磨性要求较高。

(4) 集装箱船由于货舱的开口大，从稳性角度考虑，往往在舷侧设压载水舱。压载水舱涂装需要满足PSPC要求，施工难度较大。

(5) 集装箱船具有艏侧推结构，艏侧推结构的涂装需要满足不易附着海生物等要求。

(6) 集装箱船具有抗横倾设计，抗横倾舱往往是压载舱或兼做压载舱，在涂装上需要满足PSPC要求。

(7) 集装箱船具有与其它类型船舶完全不同的舱口盖，其涂装要求也具有独特性，需要专门设计独特的油漆配套。

2大型集装箱船涂装设计思路探讨

针对集装箱船的特点和特殊的涂装要求，在大型集装箱船的涂装设计中，笔者认为应兼顾船东船检的特殊要求和集装箱船涂装要求的特点，细致划分涂装区域，有针对性地设计涂装配套和施工方案，达到涂装的尽善尽美。可关注的几个方面探讨如下。

(1) 应充分理解船东对集装箱船的涂装要求，并将满足船东要求作为涂装设计的第一要务。

在船舶市场不景气已成为常态的大背景下，更应准确理解船东的意图和要求并尽可能地去满足。首当其冲，必须仔细研究技术规格书，这种研究不仅仅局限于需要研究涂装要求的章节，还要兼顾研究船舶的服务区域、环境条件、航速、设备配置等情况，全面了解需要涂装的区域、部件、设备情况，以便有针对性地进行涂装设计。

(2) 应清楚船级社对大型集装箱船的涂装要求，并按要求进行涂装设计。为此，需要首先进行船级社规范的查询和研究。例如，在船级社规范中，对于特殊区域腐蚀余量和易于过度腐蚀区域的描述，就有助于涂装设计中涂料种类的选择。再如，在CCS规范第1篇第4章，有“防污底系统的应用”，“建造中需向验船师提供的文件：涂装说明书”等要求，那么在船舶涂装设计和施工过程中，就需要有针对性地采取一些措施，满足船级社的要求。

(3) 应优先考虑以大型集装箱船属于钢质货船为基础，满足钢质货船的涂装基本要求，再兼顾大型集装箱船的特殊涂装要求，如本文第1.2节所述的各项要求，来进行涂装设计。表2是通常情况下，普通钢制货船(如散货船、矿砂船、化学品船等)与大型集装箱船的涂装分区域设计情况。

对于与普通钢制海船相同的涂装区域，除按常规的设计思路，还要兼顾高航速等特殊要求设计；对于大型集装箱船特有的涂装区域，则需要研究其特点，设计出高效、低成本、耐用性好及便于维护的涂装配套。

(4) 对特殊种类的油漆或有特殊涂装要求或施工方法的油漆，在设计时就要给予特殊关注和说明，对现场施工进行设计方面的指导。

(5) 要积极推进涂装设计和施工工艺的创新和改进。心中要有这个意识，然后贯彻到涂装设计中。

3大型集装箱船涂装设计研究和特点总结

遵循上述的设计思路，进行整船的涂装设计。对于特殊部位、特殊要求，研究其特点，进行专门的研究和分析，有针对性地进行个性化设计。综合系列大型集装箱船的涂装设计经验，总结出大型集装箱船涂装设计具有如下特点：

表2　货运类船舶涂装设计区域的一般划分

(1) 涂装设计的区域大体相同，基本如表2所示。作为集装箱船，虽然承载的箱数不同，船东各异，船体线型也不尽相同，但毕竟最终的目的都是尽可能多地承载集装箱，殊途同归，作为同一船型，各种集装箱船全船包含的结构还是大体相同的。因此，涂装区域的划分大体相同也就在情理之中。

(2) 水下船体大多采用“耐磨环氧+防污漆”的设计。自抛光型防污漆可以随着船体的航行抛光表面，同时溶解表面油漆，防止海生物附着，减少航行阻力，节约燃料，提高航速。且耐磨环氧加防污漆的配套，也非常有利于满足冰区耐磨和抗冲击的独特要求。

(3) 对于耐磨性要求高的区域设计耐磨油漆配套和相应的施工方案。如上述的水下油漆配套中，底层的耐磨环氧漆就是典型的耐磨油漆配套。再如舱口盖及绑扎桥，使用时磨损情况比较严重，于是设计了无机硅酸锌打底的耐磨涂装配套。由于无机硅酸锌油漆对底材的处理要求较高，因此在设计中要充分注意到这一点，将表面处理要求设计为全部喷砂处理至SA2.5级，车间底漆完好部位也不允许扫砂处理。

(4) 对于执行PSPC的舱室，进行精细化的涂装设计。压载舱执行PSPC，需要设计耐磨性好、抗腐蚀性强的涂装配套、需要设计详细的一次表面处理要求(包括表面处理方式和粗糙度要求，车间底漆要求)、二次表面处理要求(包括钢板预处理要求、表面清洁处理要求、合拢后表面处理要求、粗糙度要求、灰尘要求、油污要求)等。然后在生产设计中进行深化和细化，达到减少和控制涂装修补的目的，保证所有压载舱的破损修补率在规定范围内。

(5) 深化细化涂装生产设计，更大限度地贯彻设计为生产服务的理念。为使分段涂装生产施工错误率降到最低点甚至为零，对涂装生产设计进一步深化细化，如：对压载舱和货舱进行分舱；利用开发TRIBON 系统超强的分段自动组合、翻转解剖、消隐、照光等功能，对机舱分段采用双图标注，对机泵舱和楼子进行分层；对油柜进行分舱，所有免涂区域均用阴影网络线标注；对直底、干舷进行高度尺寸标注，肋位标注等。

4大型集装箱船涂装施工方法的研究和效果

4.1大型集装箱船涂装施工必须满足常规的涂装施工要求

大型集装箱船涂装施工的环境，一般如表3所示。

表3　涂装施工环境的常规要求[2]

在密闭或狭小空间进行涂装施工及油漆干燥期间，应注意大量通风，关注密闭空间涂装施工的安全问题，特别防止燃爆事故的发生。涂装完毕后，在4小时内严禁漆膜遭到冲刷、雨淋、霜雪覆盖等。遇到突发事件时，应及时做好漆膜的保护工作。施工工具、容器可用专用稀释剂清洗干净以备反复使用。

在涂装施工的方法上，无气喷涂是船舶涂装的主要方式，用于大面积的涂装如分段、舱室、甲板、外板的涂装。刷涂和辊涂适用于小件的涂装或预涂。

4.2特殊的油漆，必须采用对应的施工方法

舱口盖涂装无机硅酸锌底漆，该油漆防腐性能优越，但施工要求较高，过程控制要求严格，要求施工温度、相对湿度以及干膜厚度均要控制在规定范围内，表面清洁处理要求高，表面不能有油，否则涂层容易出现脱落等问题。为此通过与油漆商共同研究，制定合理的施工工艺程序，包括喷涂设备的选用、表面处理要求、喷涂施工要领、环境条件的监控以及注意事项等。

4.3舱口盖及绑扎桥涂装工艺创新

一般来说，舱口盖和绑扎桥应属于舾装件，根据舾装件的涂装工艺要求，涂装配套应该是两度通用环氧底漆，加一度专船环氧面漆。而如果采用专船油漆则可以是一度环氧底漆和一度环氧面漆．为了节省油漆，降低材料成本，在绑扎桥涂装设计上进行了工艺创新，修改了涂装配套、涂装度数、每一涂层的漆膜厚度和施工的顺序，既节省了油漆，又减少了磨损和浪费，还节省了工时．例如，在最近建造的某型集装箱船上，舱口盖和绑扎桥采用舾装件的涂装工艺修改后比修改前共节省油漆4 800余升/船, 稀释剂700余升/船。

4.4淡水舱涂装工艺改进

一般情况下，船舶建造的淡水舱涂装全部都是合拢后整体涂装施工，要求高，难度大，整舱必须满打脚手架，整舱进行喷砂，表面处理要求达到Sa2.5级，同时必须具有良好的通风和照明条件，该施工方法人工费、成本费高、具有一定的危险性。在大型集装箱船上，淡水舱原技术规格书也要求采用上述涂装施工工艺。为规避这些问题，减小施工难度，涂装设计人员提出淡水舱改进涂装施工工艺，经与项目组、施工部门和油漆商沟通研究，并征求船东的意见，达成共识，在喷砂除锈、涂装施工的各个阶段进行工艺改进，使表面处理和涂装施工分别得到妥善处理，既能满足技术要求，又使施工便捷。显著提高了工作效率、节省了施工工时、材料成本、人工成本，同时还降低了施工的危险性，一举数得。

4.5从设计源头改进传统施工方法

按以往涂装生产设计惯例，是按规定的设计膜厚在分段阶段涂装一度、二度油漆或完工状态，但对于分段仅涂一度漆的部位，在分段涂装后，会由于各种不同的原因，导致该度涂层破损严重，待合拢后修补时，需全部重新打掉，重新满喷涂一度漆，造成该度漆的大量浪费。为此，创新涂装现场施工工艺，合理细化、优化涂装生产设计，采取一度漆薄喷的生产设计方法，既满足分段阶段临时保护的需要，又能降低涂装成本

5结果和讨论

大型集装箱船涂装的设计和施工，主要是要满足航速高、个别区域耐磨性要求高的特点。针对航速要求高，水下部分需要设计顺滑性好的油漆配套。对于舱口盖和绑扎桥等磨损严重的部位，除了要设计耐磨的油漆配套，还要相应地深化和细化生产设计，保证其从表面处理到油漆施工能够实现设计意图，满足实际需要。而对于淡水舱等施工工艺的改进和对分段阶段施工漆膜厚度的创新设计，则不但保证了大型集装箱船涂装施工的效果，而且节省了大量的人力物力，值得推广和借鉴。

参考文献

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(2) 相同功率，焊接速度较大时，焊缝存在时间短，焊缝较窄，氮气逸出空间小，滞留在焊缝中成为气孔，且随着焊接速度的提高，激光焊的“小孔”稳定性降低，更易产生气孔； 当焊接速度降低到临界值时，焊缝中几乎无气孔；而当焊接速度降低到临界值以下时，原本以固溶态存在的氮又一次成为氮气滞留焊缝中形成气孔。

(3) 焊接接头显微分析可知母材组织为奥氏体，扫描电镜下为不同位向的束状组织；焊缝区组织为奥氏体弥散分布部分Cr2N。随着热输入的增加，热影响区宽度及晶粒大小发生明显的增加。

(4) 随着热输入的增加，焊缝及热影响区的硬度值略微减小。焊接接头拉伸试验断裂部位均为焊缝区，断口出现明显韧窝，为韧性断裂。随着热输入的提高，抗拉强度提高，韧窝深度和数量都明显增加。

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中图分类号U671

文献标志码A

作者简介：孙有君(1969-)，男，主任设计师。从事船舶涂装工作。