无机硅酸锌涂料在货油舱的应用

黄汉金 商炳 袁金玲

(广船国际涂装部)

0 前言

FPMC48800 吨化学品/成品油轮货油舱装载货品清单明确要求能装载甲醇。因甲醇是有机溶剂，能够渗入涂层内使树脂溶胀，导致涂料里的部分物质溶出到甲醇中，造成货品污染。一般情况下，无机硅酸锌涂料对换装货品的恢复期较短，且该船船东倾向于货油舱使用无机硅酸锌涂料，故本船货油舱最终选用以硅酸乙酯、锌料为基料的醇溶液无机锌涂料，是分基料与固化剂的双组份涂料。

1 无机硅酸锌涂料的性能

1.1 性能特点

（1）抗耐溶剂和化学品性能优异；

（2）可作为特涂舱和各种非皂化性涂层配套体系的底漆；

（3）在普通大气环境中，耐热温度最高可达到400℃；

（4）锌粉含量高，防腐性能优异；

（5）良好的抗冲击及耐磨损性能；

（6）涂层干燥快；

（7）不可浸没在PH 值大于9 碱性环境或PH值小于5.5 的酸性环境；

（8）施工要求较高，施工不当容易导致裂纹、针孔等缺陷。

2 货油舱涂装技术设计

2.1 涂层配套

货油舱钢结构表面采用1 度100μm 醇溶性无机硅酸锌涂料。因无机硅酸锌涂料的施工性能限制，货油舱内注入管、液货管、扫舱管、泄放管、仪表管等舾装件的维修保养角度综合考虑，本船货油舱内的所有舾装件含管附件均采用SUS316L 不锈钢材料，不做无机硅酸锌涂料。另外，根据现场施工实际情况，货油舱内的不锈钢脚手码（吊码和眼板）扫砂后刷涂无机硅酸锌涂料。货油舱内的不锈钢与碳钢板连接处约50mm 的范围内可以涂装。

2.2 涂装前表面处理要求

（1）结构处理

钢板表面须通过去除毛边，打磨焊缝，去除焊接飞溅物和任何其它的表面污染物加以处理，并达到 ISO8501-3：2006 中 P3 级。

涂装前的边缘处理成半径至少2mm 的圆角，或经过三次打磨，或至少经过等效处理。

（2）表面处理

全部待涂表面喷砂清洁达到ISO8501-1：2007中的Sa2.5。

（3）表面粗糙度要求

粗糙度过高会造成波峰处的干膜厚度低于要求，涂层无法达到防腐蚀的要求；而在波谷处，干膜厚度过高，易形成涂层开裂现象。因此，处理后的表面粗糙度30～75μm 为佳，达到ISO8503-1/2：1988 中等粗糙度（高于样板2#，但不要超过3#）。

（4）表面清洁度

无机硅酸漆对于底材表面存在的油、脂、粉尘等污染物非常敏感，这些污染物也会影响涂层与底材的附着力。因此货油舱预喷涂、结构处理后，必须进行高压淡水冲洗，主喷涂后涂装前钢材表面清洁度应达到ISO 8502—3:1988 规定的灰尘颗粒大小为“3”、“4”或“5”，灰尘分布量为1 级。

2.3 施工阶段

货油舱内底板在分段阶段做1 度临时保护底漆，以减缓建造阶段钢材的腐蚀，其它部位在分段阶段不涂装。在码头阶段货油舱及其周围舱室通过完整性验收后，货油舱整舱喷砂、整舱涂装。

3 施工工艺

本船共有14 个货油舱、1 个污油水舱采用醇溶性无机硅酸锌涂料，其中6 个货油舱舱容约为3800m3～5000m3，其余8 个货油舱及污油水舱在98%装载时舱容不大于3000m3。根据本船的货油舱舱室划分特点，编制了相对应的无机硅酸锌涂料特涂施工工艺。

3.1 施工程序

货油舱脚手架搭设→清除舱内水分、油污、杂物→保护不涂装的舾装件→预喷砂→结构处理→淡水冲洗→主喷砂→清砂吸尘清洁（包括脚手架）→边预涂边喷涂(预涂在喷涂前进行)→修补→喷洒生活淡水固化→拆除脚手架→地板清洁→地板脚手架支撑点喷砂、清洁和修补油漆→封舱。

3.2 表面处理

货油舱钢材表面处理按2.2 要求执行。

3.3 涂料混合和搅拌

涂料中A 组份为正硅酸乙酯液体，B 组份为锌粉。使用时，先持续机械搅拌A 组份，同时先拍散锌粉，然后把锌粉缓缓加入A 组份，并同时进行搅拌。严禁反过来操作，将A 组份加入锌粉，这样很容易导致涂料结块且不能搅拌均匀。

通常不需要进行稀释，在特殊情况下，可加入不超过厂家推荐的稀释剂。稀释剂必须在A、B 组份完全混合均匀后添加，见图1。

图1 涂料搅拌

3.4 涂料施工

无机硅酸锌涂层对于干膜厚度非常敏感，要确保涂层在整个施工过程的均匀性。由于涂料中锌粉含量高、密度大，容易沉淀，因此在整个施工过程中应不断地慢速搅拌，才能保证涂层中的锌粉均匀。施工时，必须经常使用湿膜仪控制湿膜厚度，同时调整喷枪与被涂表面距离，避免干喷。喷漆泵采用80 目的滤网。

（1）喷涂

采用有气喷涂或无气喷涂。喷嘴压力8.2～11Mpa，喷枪枪嘴喷Graco517-721 或0.46-0.58mm，复杂结构要选用小口径的枪嘴，喷枪与被涂表面距离保持在300～400mm 之间。由于锌粉涂料对喷嘴的磨损严重，应经常检查喷嘴的磨损状况及时更换。

喷涂时，先喷地板，然后采用从上至下的喷涂施工顺序。

（2）手工刷涂

预涂和少量的修补可用刷涂，辊涂不适用。预涂和修补应该在统喷完成后进行；若在统喷之前进行预涂和修补，要在油漆还没有固化前立即进行统喷（湿碰湿）。

对于漏涂和漆膜厚度不足的部位，应在涂层硬干后（一般为30-120 分钟），使用刷涂的方式进行修补。

3.5 环境条件

（1）主喷砂阶段为保持喷砂后的钢材表面清洁度，相对湿度保持在40～60%为佳。

（2）喷涂时钢板温度不可低于5℃，且底材表面温度至少高于露点温度3℃以上。

（3）喷涂结束后，舱内的湿度要控制在50%至95%之间，以加速油漆的固化。

无机硅酸锌涂料必须保证正硅酸乙酯吸收到空气中的水价，才可生成锌-硅酸-铁盐牢固附着在钢材上。温度越高、相对温度越高，固化程度越好。如果施工时相对温度低于50%时，需要采取喷漆泵雾喷清水辅助固化的措施，禁止直接在未固化漆膜表面撒水。人工增湿应在涂层施工完毕后1～2 小时之后进行，具体增湿的次数根据环境相对温度和温度决定，一般1～2 次。

3.6 涂层修补

（1）零散分布的少量破损

采用动力工具打磨，并保留或创造至少25μm的粗糙度，手工刷涂修补打磨区域，尽可能减少与原有固化涂层之间的搭接。

（2）较大面积的破损

局部喷砂至Sa2.5，用砂轮盘拉磨涂层边缘，刷涂或喷涂修补区域。

4 涂层固化检验

（1）简易的方法可用硬币或小刀刮擦表面，如果仅有很少量的锌粉刮下，漆面闪亮，表明固化已完成。

（2）标准的涂层固化检验方法是采用ASTM D4752《通过溶剂擦拭测量硅酸乙酯富锌底漆耐丁酮性能的测试方法》MEK（甲基乙基酮/丁酮）擦拭-固化测试。用干净的白色棉布蘸上MEK 试剂在涂层表面进行50 个来回擦拭，如果测试值达到“4”或“5”，则表明固化程度已达到要求。

5 施工风险与预防措施

5.1 漆膜厚度控制

涂层设计名义干膜厚度100μm，实际施工时最大干膜厚不能超过160μm，避免涂层开裂。喷涂时的膜厚控制应略微偏向膜厚范围的下限，注意调整喷涂方式，以获得良好的漆膜。在喷涂时应随时检查钢材表面是否存在干喷，如有应立即扫除。在施工过程中，确保搅拌器的持续运行，只要能达到恰当的雾化状态的喷涂压力即可接受。喷涂搭接在高度方向应以50%为宜；长度方向的搭接应控制在75～100mm，避免过高的漆膜厚度。

图2 货油舱舱顶

图3 货油舱槽形壁

5.2 涂层裂纹

涂层漆膜厚度过高是导致无机硅酸锌涂层裂纹的最常见原因。另外表面粗糙度过低、相对湿度过高、通风太差、涂层固化过快，也会导致漆膜开裂。

在无机硅酸锌涂料施工时，控制漆膜干膜厚度是保证货油舱涂装施工质量的关键环节。在施工过程中，经常使用湿膜仪校正施工的湿膜厚度非常必要。

5.3 针孔/气泡

起泡或针孔是由于刚涂漆时的湿膜中空气和溶剂气体以气泡的形态从多孔表面冒出而形成的。温度越高，涂层起泡或针孔的风险越大。

应避免在阳光直射或高温下进行施工，推荐采取先喷很薄的涂层，约30 微米进行封闭，通常过15 分钟左右，再按规定的膜厚进行覆涂。

5.4 锌盐

锌盐俗称“白锈”，无机硅酸漆与大气直接反应生成不溶于水的锌盐（氢氧化锌、碳酸锌、氧化锌），与酸雨或含有氯化物的雨水/海水发生反应生成溶于水的锌盐（硫酸锌、氯化锌）。水溶性的锌盐会影响后道涂层的附着力。如果留在底漆表面，在潮湿环境下水与锌盐接触溶胀，引起附着力问题。

高压淡水冲洗是较为理想的处理方法，也可用尼龙刷子以淡水刷去锌盐。难于除去的盐迹则要用机械方法进行处理。

在实际施工中，特别是在货油舱海水强度试验后，完全除去锌盐痕迹是困难的，处理后如果有些许锌盐残留的痕迹是可以接受的（试航后的货油舱状态参考图2 和图3）。

5.5 安全

无机硅酸锌涂料的闪点较纯环氧、酚醛环氧低，相对而言需要增加通风量。必须根据各个货油舱的舱容大小，制定无机硅酸锌涂料施工的通风方案。在喷涂过程中，每隔半小时进行测爆检测，若测爆不合格，必须进行减枪或停止喷涂作业。

6 结束语

对于习惯货油舱使用纯环氧或酚醛环氧涂料而言，使用无机硅酸锌涂料相对复杂，施工时注意事项也较多。但其在货油舱的应用大大缩短了货油舱的特涂周期，减少了特涂的工作量和涂料用量，为实现造船涂装提效降本、高质量发展提供了有力的保障。