浮船坞高压水除锈改装方法

马百战，康海云，乔鹏，丁旭泉

(启东中远海运海洋工程有限公司，江苏 启东 226200)

1 浮船坞高压水除锈改装的目标与意义

船舶除锈是浮船坞修理的一项重要业务，目前关于浮船坞除锈的传统方法主要有：抛丸、打磨、喷砂等方法，除锈成本高、耗时长，需要耗费大量的矿砂和人力。长期处于这种恶劣环境中，工人也容易患职业病，呼吸道病症和尘肺病等；除锈工作中产生的有害粉尘和矿砂大部分飘落到浮船坞四周的水域里，对于水质的污染更为严重。如何在已有的浮船坞上改装一套新型优质高效的除锈方法，已经受到各个修船公司重视。很多船厂为了节省改装成本，仅在原有的设备上面增设辅助设备。例如，在传统喷砂设备上面增加水砂混合器，水砂混合液经过喷枪冲击船体表面，用水来融合铁锈和废漆粉末。虽然这样可以在很大程度上抑制了有害粉尘飘散，但冲洗后的废水废渣无法控制回收，全部流落到坞内甲板，只有大颗粒能沉淀在甲板上，大部分废水混合液都流进了浮船坞周围水域里，对于水质污染非常严重。类似于这种除锈改装方式，对于施工和环境的影响仍然很大[1]。

浮船坞高压水喷射除锈方法，是一种环保、经济的新型表面除锈手段。其工作原理就是在浮船坞淡水系统加设支路连接高压水动力泵组，排出口以很大的水压能量到达水密封盖式喷嘴，高压喷嘴的孔径要比高压管路直径小很多；因此，水流在高压喷嘴孔加速流出，形成了射流的形式。当高压喷嘴的射流打击在船体表面时，并且满足高压水射流的冲击力大于铁锈废漆表面附着力，冲击力一般在20 kN以上[2]，高压水射流才能将铁锈废漆及其他污垢剥离冲掉，从而达到清洁船体的目的。冲洗后的铁锈废漆混合污水经过浮船坞废水回收管路系统收集后驳到岸上沉淀池净化处理，废水处理合格后可回注高压水管路系统内再次利用，这个过程就称为高压水喷射除锈(见图1)。

图1 高压水喷射除锈

2 浮船坞高压水除锈改装的方法和工作流程

在浮船坞坞墙甲板布置高压水泵组，高压水泵组可做成一个集成箱式小单元；由原浮船坞供水管网和岸上冲洗水净化回注管路供水。这种小单元可起到保护内部设备暴晒、碰撞等，以及防止高压水泄露喷溅伤人等情况。

高压水动力泵组排出口用高压软管连接水密封盖式喷嘴，高压水经过喷嘴孔形成的射流打击在船体表面，将铁锈废漆等污垢剥离。冲洗后的废水汇集在水密封盖内，在封盖底部加设泄放管口并连接软管，水密封盖内的废水经重力泄放至坞内甲板之下新增的污水收集柜内。

在污水收集舱附近增加废水驳运泵组将冲洗除锈废水驳岸至沉淀池，废水经过滤净化等处理后，回注至高压水管路系统，达到废水循环利用的效果[3]，工作流程见图2。

图2 高压水除锈工作流程

3 浮船坞高压水除锈改装的设计方法

根据浮船坞高压水除锈和污水处理流程等，绘制淡水供给、污水收集驳岸、污水处理、净水回用等辅助系统图，见图3。

图3 浮船坞高压水除锈原理

高压水射流的击打力F必须大于铁锈废漆表面附着力，高压水射流才能将铁锈废漆等污垢剥离冲掉。

实际使用效果证明，水压在250～300 MPa之间除锈效果最好，设定其基本参数。

1)高压泵最高压力：300 MPa。

2)高压泵工作压力(可24 h连续工作)：260～280 MPa。

3)高压泵额定流量QS=30～40 L/min。

4)高压泵配带电机功率≤250 kW。

综上计算高压泵供水总量Q(m3/h)。

Q=nQS·6×10-2

式中：n为浮船坞高压泵布置数量。

需要在浮船坞淡水供给管网增加淡水提升泵，保证岸上淡水或者净水回注的排量大于高压泵供水总量Q，并保证除锈作业持续时间。另外考虑应急情况，在浮船坞两侧加设蓄水舱，连接至高压泵供水管网，保证应急状态下仍能提供4～6 h正常作业运行。

每个蓄水舱容积Vx(m3)。

Vx=nQS·6×10-2·t/2

式中：t为应急状态下供水管网整修时间。

4 高压水除锈的废水回收系统设计

4.1 高压水除锈废水回收系统

在浮船坞高压冲洗除锈工作中，高压水密封盖内的废水经重力，通过连接软管和废水注入管泄放至坞内甲板之下的新增废水收集舱内；在废水收集舱附近位置布置废水驳运泵，把废水收集柜内的高压除锈废水驳运到岸上沉淀池做处理，这一个过程就是高压水除锈的废水回收系统。

4.2 废水收集舱室设计

在坞内甲板下部靠近两舷侧坞墙设置高压水除锈废水收集舱，靠近废水收集舱设置废水驳运泵的泵房，见图4。这种布置有利于废水接管靠近坞内甲板外侧，可以避免与坞内工作车辆和行人通道等干涉，以免影响浮船坞内的正常工作运行。如原浮船坞有底部通道或有压载泵房，也可将废水驳运泵布置在通道或者原压载泵房内，以减小船体结构修改工作量。

图4 舱室布置截面

高压水除锈废水收集舱的总舱容Vc(m3)设定。

Vc=Q·t

式中：Q=nQS·6×10-2，m3/h；t为废水驳运泵故障检修时间。

在正常高压水除锈工作过程中，废水进舱后由废水驳运泵排岸至废水沉淀池处理。如果废水驳运泵发生故障废水不能及时排岸时，若舱室容积太小，废水很快就会溢流浮船坞外部，影响船舶除锈作业的连续性。若容积太大，对于原浮船坞底部的结构修改量大，也会影响浮船坞整体的稳性和强度等。根据废水驳运泵的维修时间来设置2个污水泵并联左右舷废水舱吸口，一用一备，并保证4 h的维修时间，一般单个舱容设在50 m3左右[4]。

4.3 高压废水管路系统设计方法

1)在坞内甲板上部贴近两舷侧坞墙设置泄放管和快速接头，可以直接连接高压水密封盖的废水泄放管，接通后废水靠重力泄放至高压水除锈废水收集舱。两舷侧总管做一定的倾斜坡度，利于管路内污水排空，防止污锈等杂质沉淀；并在进舱总管上加设截止类阀门，防止沉坞时，废水与外界联通，见图5。另外，关于废水进舱管的管径尺寸要略大于高压水密封盖的废水泄放管径。废水收集舱设置液面信号与左右新增泵启停信号联通，来控制废水收集舱驳岸功能。

图5 高压水除锈废水管路布置

2)为了防止废水收集舱内的固态物体杂质沉淀，以及清洗整个废水驳运管路系统，需要在废水收集舱内加设冲洗管路；在原船坞消防总管上开支管连接至废水收集舱内，支管上开若干小孔，用于冲刷附着在舱壁上面的固态杂质，以及置换舱内污水。

5 浮船坞高压水除锈技术的优势

1)船舶停留在浮船坞内，采用高压水除锈工作时，没有灰尘砂砾飘散，可以和其他坞修工作平行进行，可以节省修船作业时间，缩短坞期和成本[5]。

2)高压水除锈代替传统喷砂工艺，不再需要砂料吊装运输和堆放场地，及废砂收集等各种繁重劳动。

3)随着连续多年雾霾和水质污染困扰以及政府环保力度的不断加大，中国的修船除锈作业逐步从传统干砂除锈转型到采用高压水除锈。由此可见，高压水除锈是发展趋势，也符合国家的环保政策。

在船舶维修的涂装前清洗和除锈的工作中，高压水除锈与传统干砂除锈和水砂混合除锈相比，不使用矿砂没有砂尘灰尘不污染空气，除锈产生的废水和锈皮可以回收处理，是一种较为环保的优质高效的除锈方法，很大程度上改善了作业环境，也减轻了工人劳动强度。