修造船环保涂装前处理工艺技术及应用

罗东浩 王冠

摘 要：本文首先介绍了船舶传统的涂装前处理工艺技术，分析了其优缺点。根据环保要求，探索了符合环保要求的经济、实用的处理技术及应用。

关键词：涂装；环境保护；前处理工艺

中图分类号：U671.1 文献标识码：A

Abstract： This paper introduced the traditional ship painting pre-treatment technologies and analyzed their advantages and disadvantages. On the other hand， the paper explored the economical and practical treatment technology that met the environmental protection requirements. The application of the new technology was also briefly introduction combination with the actual ship project.

Key words： painting； environmental protection； pre-treatment process

1 前言

海洋环境对于金属材料是强腐蚀环境，防腐工程是修造船中的一项非常重要的内容。涂料涂装防腐蚀技术是船舶普遍采用的防腐蚀技术，而影响涂层防腐蚀性能的关键因素是涂装前处理。对于涂装前处理普遍要求达到Sa2.5级，即非常彻底的喷射清理。

目前涂装前处理普遍采用干法喷砂工艺。这种工艺不仅造成较大粉尘污染环境并产生噪声危害，而且会使操作施工人员受到尘肺病等的伤害。因此，修造船行业迫切期待改变这种传统落后的表面喷砂除锈作业状况。本研究以南沙区科技项目为依托，介绍我司在环保涂装前处理方面的应用成果。

2 传统修造船涂装前处理工艺方法

2.1 手工除銹

用手工工具，如铲刀、除锈锤、钢丝刷、动力钢丝刷等对钢材表面进行除锈，其劳动强度大、除锈效率低、工作环境恶劣，且除锈效果不佳。这种方法主要用于狭小舱室、机械作业困难区域的局部修补。

2.2 机械打磨除锈

用风动/电动工具，如角向磨光机、风动钢丝刷、风动敲锈锤、齿型旋转除锈器、针枪等进行除锈。其特点是工具轻巧、机动性强、能较彻底去除锈、旧涂层等。与手工除锈相比，效率大大提高，但不能除去氧化皮，并表面粗糙度较小。

2.3 喷沙除锈

以压缩空气为动力，将磨料（砂粒、铜矿砂、钢丸等）喷射到钢材表面，利用颗粒喷射冲蚀的作用得到清洁表面和适宜的粗糙度，具有除锈效率高、机械程度高、除锈质量好等特点。这种方法使工件表面具有一定的粗糙度且有强化表面的作用，特别适合涂装前处理的要求，因此被广泛采用。但干法喷砂容易造成较大的粉尘及噪声危害，对环境污染极大，同时会给施工操作人员带来尘肺病等伤害。

2.4 化学除锈

主要利用酸与金属氧化物发生化学反应，从而除掉金属表面的锈蚀产物的一种除锈方法，即通常所说的酸洗除锈。该方法使用环境受限，往往只能在车间或专用场所内进行。

2.5 超高压水除锈

超高压水除锈是利用高压水的冲击作用加上磨料的磨削作用破坏锈蚀和涂层对钢板的附着力[2]。其特点是无粉尘污染、不损伤钢板、大大提高除锈效率、除锈质量好、减少了空气粉尘污染。但存在成本高、对施工人员要求高、冲掉的油漆和废水收集处理困难、除锈后的板材容易返锈等缺点。

钢材表面的清洁度和粗糙度对涂层保护性能有着重要的影响，涂装前处理作为修造船行业不可或缺的一道工序，直接影响着后续涂装的质量及船体结构的防护水平。

传统的各种涂装前处理方法（人工处理、机械除锈、喷砂除锈、化学除锈及超高压水除锈）有各自的适用范围和优缺点，但都存在一定的环境污染问题[3]。随着我国国民经济的快速发展和人民生活质量的不断提高，遵循可持续发展和以人为本的原则，必须对造成较大污染及严重危害人身健康的传统前涂装技术采取转型升级的措施。

3 环保修造船涂装前处理工艺技术

目前修造船行业还处于调整期[4]，企业盈利压力较大，直接引进国外先进设备，固定资产投资较高、原有设备造成闲置浪费，且新设备需要相应的配套设施，总体投资较大。经综合评估，以改造现有设备模式开展技术研发工作。

针对干式喷砂方式容易产生粉尘污染的问题，我司积极学习国外先进技术，如水喷砂、环保高压水技术，在消化吸收的基础上，通过厂校合作，从抑制粉尘角度出发研制环保湿法喷砂除锈专用设备，使水和砂子分别进入喷嘴并在出口处汇合，在高压空气作用下水和砂子高速喷出，水在砂子外围形成严密水罩，防止粉尘飞扬。其结构原理如下：在原有喷砂机（如图1）的基础上加入高压水泵，即在喷砂机的喷砂出口位置由水泵的高压水注入快速接头的管道内部与喷砂管的矿砂混合在一起，使管道内的水和矿砂经过压缩空气的压力同时喷出，以抑制粉尘飞扬，如图2所示。

此环保涂装设备（如图3）具有如下特点：

（1）环保型喷砂设备由磨料喷砂罐、高压水泵分开独立设置，可针对不同情况进行互相组合、相互调节，达到相关的技术要求及降低粉尘效果；

（2）能适用于小型、大面积的各种涂装作业，每台设备能提供三支枪的喷砂能力，相对于国外设备只能提供一支喷枪，生产效率高、速度快；

（3）喷砂设备由于是独立的设备，所以体积大、喷砂时间长、工作效率高；

（4）可使用60～80目铜矿砂，成本费用较低。

针对湿式喷砂除锈以后，金属表面与水反应容易生成二次氧化物的缺点[5]，通过与广州粤晖金属机械防护技术有限公司合作研发出水溶性高效复合防锈剂，并将此防锈剂添加至高压水中，以防止二次氧化过程的出现。

4 环保修造船涂装前处理技术应用

环保型涂装前处理装置经过内部反复测试，最终确认了良好的喷砂压力及供水压力配比。经过第三方检验机构的测试，除锈过程空气中粉尘污染物含量减少95%以上；通过添加水溶性防锈剂，钢件表面可实现2天时间无返修，整体达到预定的效果。

本涂装前处理技术在多艘海工船舶上推广应用，实船除锈过程中的粉尘大幅减少，并通过水溶性高效复合防锈剂的使用降低了除锈后表面的返锈，如船壳外板返锈现象明显降低。

5 结论

通过研发并应用新的环保涂装前处理设备及技术，粉尘大幅减少、作业环境大为改观、船壳除锈效果较好，取得了非常好的经济和社会效益，该技术具有广阔的推广前景。

参考文献

[1] GB/T 8923.1-2011 涂覆涂料前钢材表面处理.表面清洁度的目视评定.

[2]薛胜雄. 高压水射流技术与应用[J]. 中国安全科学学报， 1999， 9（s1）.

[3]高永宁， 丁建龙.船体清洗装置的国内外应用与现状分析[J]. 新技术 新工艺， 2012（2）.

[4]谢予， 阴晴. 2016年全球船舶市场形势与未来展望[J]. 世界海运， 2017， 40（3）.

[5]董彩常， 张波， 宋伟伟. 湿喷砂过程中缓蚀剂的筛选应用研究[C]// 全 国腐蚀电化学及测试方法学术交流会. 2014.