现代造船理念对船舶涂装的促进

苏娟娟， 张俊杰， 赵德斌

(1.上海船舶工艺研究所， 上海200032； 2.沪东中华造船(集团)有限公司， 上海 200129)

0 引 言

现代涂装技术的发展对整个国民经济，包括机械制造、石油、航天、汽车，尤其是船舶工业有着重大作用和意义。大量资料表明，国内外每年因锈蚀造成的损失相当惊人。据国外统计，每年由于腐蚀而报废的金属设备和材料约相当于全球金属年产量的30%，高达国民经济总产值的3%～4%[1]。钢材是造船业的主要原材料，解决腐蚀问题是解决影响船舶质量问题的最重要技术。为减少船舶腐蚀造成的损失，亟需研究涂装防腐蚀技术，促进船舶涂装技术蓬勃发展。

1 中国船舶涂装工业的发展

近年来，随着造船业的迅猛发展，中国船舶涂装工业的发展经历了3个阶段：

第一阶段：20世纪80年代以前，船舶涂装技术非常落后，传统的“敲铲油漆”生产方式甚至被戏称为“漆糊涂”，新船甚至还没有驶出码头就已经发生锈蚀，不得不再次进行油漆。

第二阶段：始于20世纪80年代初期，也是中国船舶涂装技术的发展起步期。当时，中国船舶工业开始承造出口船舶，较系统地引进了国外先进造船工艺、方法和标准，传统的“敲铲油漆”生产方式逐渐向先进的涂装技术和管理模式方向发展[2]。同时，辐射带动了一系列新设备、新车间、新标准、新体系等的发展(见图1)。

图1 船舶涂装发展辐射相关技术领域

引进新技术需要昂贵的前期成本投入，一般的企业无力承担，这一阶段钢材预处理流水线和喷砂涂装车间没有覆盖所有船企。喷涂设备、标准、体系也只是处于引进、模仿和学习国外经验的阶段，而且喷涂设备昂贵，技术人才匮乏，分段除锈、喷漆露天作业情况依然很多，喷涂质量良莠不齐，高质量的涂装覆盖率还不高。但是，在龙头船企的带头示范作用下，涂装技术水平、生产效率和涂装质量快速提高，逐渐缩短了与先进造船国家的差距，涂装质量受到国内外船舶所有人的好评，船舶涂装起步发展。

第三阶段：从2000年起至今，国际交流日趋频繁，海运以其显著的优势成为全球交流的最主要交通方式之一，造船业也迎来了暴发式发展的高峰年，现代造船理念随之兴起。“绿色造船” “数字造船”和“标准化造船”逐渐被船舶所有人、船厂和设计院所接纳和实施，这些理念正在并将对船舶涂装技术的发展产生更为重大的意义和深远的影响。

2 现代造船理念对涂装技术及分段涂装房发展的促进

2.1 “绿色造船”理念

全世界都在推行绿色制造理念,目前国内几家骨干企业也都提出了“绿色造船”的口号,实行HSE(健康、安全、环境)程序管理，该理念对船舶涂装技术提出了更高的要求。与此同时，有机挥发物含量限制法规和有害空气污染物排放法规的出台，推动了船舶涂装和重防腐涂料朝高固体分、无溶剂、水性化方向发展。为响应市场需求，国内外开发研制出了大量优质的新型涂料，但涂料越优质，对船体表面的质量要求也越高，这就需要先进的涂装技术和装备与之相配套。船舶涂装是船舶制造过程中能耗最高且产生三废最多的环节之一，新的环保要求下露天作业已没有生存空间，简陋的涂装车间逐渐被现代化涂装工场(见图2)所取代 。

图2 现代化涂装工场

涂装主要是采用喷丸、喷砂的方式对钢板进行表面除锈清理，然后进行高压喷漆。除锈、喷漆都有不同的温度要求，而且处理后的钢铁表面经检查合格后须尽快进行喷涂，其间隔时间越短越好。在潮湿或工业大气压等环境条件下，须在4 h内涂装完毕，晴天或温差不大时，最长间隔不超过12 h，否则刚处理后的钢铁表面又会被氧化产生锈蚀，所以涂装工艺对环境的要求非常高。目前国内设计的分段涂装工场已达到国际先进水平：先进的工艺系统设计保证任何气候条件下都能正常地进行涂装作业，显著提高了生产效率；除尘系统、漆雾处理系统的设计显著减轻了抛丸及喷漆作业对环境的污染；废气浓度报警系统、喷砂集中控制系统、工艺设备集中控制系统(见图3)、区域粉尘集中控制系统等将除喷砂工、喷漆工外的其他工人从极其恶劣的工作环境中解脱出来；可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller, PLC)、触摸屏、模拟屏的应用，系统的自动控制、人机对话、防止误操作功能的程序设计，使得操作工人的体力和精神得以解放。涂装行业也实现从劳动密集型到技术密集型的转变。

图3 工艺设备集中控制系统

虽然涂装作业已趋于现化化，大多数工种可被机算机和机械替代，但是分段喷砂及喷漆工种的工人还无法从恶劣的操作环境中解脱出来。目前汽车涂装、船舶钢材预处理流水线等车间已开始应用涂装机器人，它们可替代操作工人在恶劣危险的环境中作业，同时大幅提高工作效率和工作质量，但由于分段涂装工艺的复杂性和无法批量生产涂装机器人，其在此领域的应用还处于探索阶段。随着“绿色造船”理念不断深入人心，应加紧进行涂装机器人在分段涂装房内的应用研究，未来在船体分段涂装房内，由涂装机器人取代喷丸及喷漆工人,实现真正意义上的“绿色造船”。

2.2 “智能造船” 理念

“智能造船”指对包括船舶涂装在内的整个造船过程(包括设计、采购、仓储、生产、试验、交付)实行计算机管理，借助信息技术的优越性提高整个造船系统的兼容性和高效性。图4为计算机辅助涂装管理图。计算机辅助涂装管理可以推进涂装管理规范化、科学化，全方位提升管理能力。

图4 计算机辅助涂装管理图

江南造船(集团)有限公司开发的SPE-MIS系统、沪东中华造船(集团)有限公司开发的涂装生产管理集成系统，以及广船国际有限公司开发的涂装信息管理系统代表了涂装管理信息化水平，有的甚至已经达到系统工程管理水平。

2.3 “标准化造船”理念

“标准化造船”理念与“数字造船” 理念相适应，对包括船舶涂装在内的整个造船过程(包括设计、采购、仓储、生产、试验、交付)实行标准化管理，可减少不必要的流程和人力、物力的浪费，提高效率，有效避免由于人为失误造成的损失。

在“标准化造船”理念引领下，移动式涂装房开始在国内兴起,但技术还不成熟，是今后应努力研发的方向。移动式涂装房采用模块化设计, 主体结构为轻钢彩板,各类专用系列接扣件、钢架件和多种专用紧固件为辅助材料，将进气管道、除尘设备、除漆雾设备、喷砂设备、吸砂设备、传感器、温湿度控制设备等设计成标准的接口模块，在不同工程中根据不同需求进行积木式快速搭建，在工程完工后又快速拆卸，等待再次组装用于下一个工程项目。这将对造船业尤其是修船业产生极其深远的影响。

3 结束语

现代造船理念不断影响和促进着船舶涂装技术及分段涂装房的发展，应顺应时代潮流、把握船舶工业蓬勃发展的大好历史机遇，为船舶涂装技术和分段涂装房事业作出更大的贡献。