0 引 言 全球每年腐蝕帶來的經濟損失高達7 000億美元, 占各國國民生產總值( GDP)的2% ~ 4%, 為世界上地震、颱風、水災等自然災害綜合損失的6倍[ 1] 。金屬腐蝕及保護問題的研究已經過幾個世紀了, 成千上萬的化學家, 特別是電化學專家,一代又一代堅持不懈地探究著腐蝕機理、測定方法、防腐材料、塗裝技術等。但是, 時代和科學前進的步伐, 仍然阻擋不了腐蝕這個科學的難題給人類帶來的災難和損失。科學家雖然無法使腐蝕消失, 但所研究的成果, 從某種程度上可以阻止腐蝕的發生, 例如使金屬表面不能同時與水和氧相遇, 可以減緩腐蝕反應的速率, 可以預測腐蝕的速度進而預報物體( 橋樑、建築、武器、船艦、飛機等一切使用金屬的物件) 可安全使用的時間, 提供維護的方法、材料。本文將船舶塗裝技術中的幾個重要問題歸結到一點, 就是想提出一個/ 嚴格0的概念, 即塗料技術的道理人人皆知, 但施工從嚴的觀念, 在國內的各種防腐問題中仍需要長期地貫徹執行下去, 直到我國的施工技術嚴格程度能與國際先進國家接軌為止。 1 船舶塗裝的主要流程 船舶塗裝工藝需符合造船工藝的特定要求, 一般分5 個步驟進行: ( 1)銅材及相關合金的預處理, 底漆保護及部分表面防腐加工; ( 2)分段塗裝及在預舾裝後的塗裝處理; ( 3)船台塗裝; ( 4)碼頭塗裝; ( 5)舾裝件塗裝。 ( 1)第一步主要是機械性工作, 校平→預熱→ 拋丸→自動塗漆→後加熱→運輸。鋼材的校平是保證船體線型及後續加工精度的第一步, 一般是在七星輥或九星輥校平機上進行。預熱的目的是除去鋼板表面水分、油污及其他細小的易揮發有機物, 並保持一定的溫度後使噴塗的塗料( 主要是底漆)可快速乾燥。預熱方法有熱水噴淋法、液化氣加熱法、中頻感應加熱法等, 這三種方法分別屬於水、火、電三種方法。中頻感應加熱能耗低, 但不利除去灰塵及油污; 液化氣加熱乾淨但受氣源限制遙遠地方難以實現; 熱水法除油及除垃圾效果良好,但設備較複雜, 佔地面積大, 因此各種方法各有利弊, 但都要求達到40oc 左右。 拋丸是預處理中重要的一步, 不管是用鐵丸、鋼丸還是鋼絞、鋼砂處理, 都希望能獲得一個盡量光潔又平整(粗糙度小)的鋼材表面, 為後面的每一道工序及整個船體的使用壽命打下良好的基礎。拋丸完成的同時立即進行底漆噴塗, 從拋丸到噴底漆的過程中要特別注意環境( 除塵要盡量完善, 室內空氣的濕度要求盡量低, 二步之間時間間隔盡量短), 目前一般均採用自動高壓無氣噴塗技術, 並配有通風和去霧設備。噴塗完成後立即進入烘乾系統, 一般採用遠紅外輻射或蒸汽(不用明火)。 ( 2)第二步分為平面分段和立體分段2 大類。分段塗裝前的工作主要有確認船體構件的完整性, 焊接火工的校正, 焊縫清理、分艙標記、水線水尺標記、機電管網、預舾件裝、大接縫及不該塗漆的部件和構件的保護遮蔽, 準備工作應細緻、周密, 然後按要求進行塗裝, 分段塗裝後到開始運輸期間要先做完全檢查, 特別是揮發溶劑的濃度要符合國家相關安全衛生標準後才能搬動塗裝件, 塗裝件在靠船台上的木墩前要用薄膜墊好以避免在與木墩撞碰時損壞塗層。 ( 3)第三步是分段在船台上進行合攏直至船體下水這段時間中要進行的工序, 其中大接縫的修補塗裝, 分段塗裝後的被損部位的修補, 舾裝件的完整性再塗裝。由於這個工序是在露天、海邊進行, 因此受環境、溫度、風向、風力和濕度的影響較大, 修補部分的塗裝最終效果要盡量與本體部位的塗裝效果一致。選加處要注意平滑, 不能形成明顯的梯度及塗膜的厚薄不均, 對水線以下部位應確保全部完成並達到質量要求, 因為下水後船體不再進塢。 ( 4)第四步是船舶下水到交船前這段時間內的塗裝工作,這時必須對全船做完整性塗裝, 對不同塗層的交界處(水線和干舷區)要注意滲色、咬底, 相互反應等現象。船舶下水到進塢, 水線以下區域開始受到海水、生物、化學( SO2 等)等各種污染, 致使船底的防污塗層變壞變質, 因此必須對其表面加以清洗, 但又不能損壞塗層。一些容易被錨鏈擦傷的部位必須從頭補塗, 而這些地方常常是一條新船首 先出現鏽蝕的地方。 ( 5)第五步是舾裝件塗裝, 對桅杆、艙口蓋、起貨桿、管系附件、電纜導架、挾手、欄杆各種裝飾品等經預處理, 塗底漆才能上船, 舾裝件上船安裝時, 發生塗層破損, 應用同類設計塗料按相同工藝要求修補。 2 船舶塗裝中的幾個重要問題 根據世界各國船舶及重防腐工程事故分析的情況來看,首要問題是表面處理。對於塗層防腐失效進行分析時, 底材的處理常佔50%的因素, 其餘50%是由於塗料達不到要求, 塗層施工不符合要求。 2. 1 表面處理問題 表面處理按標準進行後, 消除了金屬材料由內向外的腐蝕, 適當的粗糙度可以使塗層與金屬間的附著力提高, 而不同的塗料對金屬基體的滲透力不同, 因此金屬基體在處理時的粗糙程度也應隨不同的塗料成膜物質不同, 油性塗料滲透性強, 表面應細膩些, 而高黏度樹脂作為成膜物質時, 基體的表面應適當粗糙些。不管是用化學磷化處理, 還是用機械處理, 其中最重要的是不能處理不勻, 更不能有點狀或短線性的處理空缺。這對於一個大型船體鋼件要做到這一點是困難的, 但在檢查時必須十分嚴格, 任何一個沒有處理的小點, 均有可能與其周邊的無數個被處理的小點形成雙電層, 當這些被遺漏處理的地方被面塗覆蓋後, 表面上難以發現但電化學轉移仍然會發生。實際工作中常常會疏忽一些細小的部位, 但這種疏忽恰恰是導致重大事故的原因所在。各國除銹標準見表1。
表面處理好之後塗料的選擇也很重要, 由於全球污染日益嚴重, 海洋污染問題提到了國際公害的高度, 因此選塗料問題既要考慮到防腐、防污質量, 又要考慮環境影響, 下面給出美國Am eron公司的3種塗料作為我國選用塗料時的參考。 ( 1) Am eron180, 是單組分合成樹脂塗料, 低VOC, 快乾型的面漆及防生物污染塗料。 ( 2) Am eron148, 是一種低氣味、具有極好的鋼鐵防腐性能的水性丙烯酸底漆。 ( 3) Am eron5105, 是一種醇酸底漆, 主要特點是快乾, 使用不含鉛和鉻的顏填料, 防腐性強及良好的噴塗性。 列出上述3種塗料的目的是和國產的防腐蝕塗料進行比較。國內曾一度大力推廣丙烯酸塗料, 忽略了醇酸類塗料, 實際上國際上醇酸漆的用量還是很大的, 作為以植物油為原料的樹脂, 今後可能比以石油為原料的合成樹脂的價格和產量更穩定, 因此我們不要偏廢。 2. 2 值得注意的問題 由於一個萬噸級的船體塗刷面積大, 而且許多角落的地方極易被遺忘, 但是鏽蝕無處不在, 好的施工必須突出一個"細"字, 圖1為塗裝中易出現的幾個問題。
由圖1可見, ( 1)顯示了管道機件處的遺漏; ( 2)顯示底漆已塗, 但油污沒除盡; ( 3)顯示的是一種環氧焦油底漆, 但塗層厚度達900 Lm, 由於過厚造成皺紋及凸起、起皮等現象; ( 4)顯示吊架移動時, 將已塗好的底漆擦損的情況, 等吊架放下後再補塗就十分麻煩, 如馬馬虎虎將面漆塗上去, 結果後患無窮; ( 5)顯示在鋼板上做的凹凸不平的鋼焊記號, 沒有打磨處理就塗上了底漆, 現在要塗面漆了, 再來處理, 就麻煩了, 必須再打磨平整後補塗底漆, 影響工時、進度, 浪費人力物力。 2. 3 嚴格問題 以前提起船舶塗裝給人們感覺就是大型的、粗糙的、塗料質量問題, 但是真正出問題的是嚴格問題。要做到嚴格施工,首先要有一絲不苟的科學態度。 3 結 語 1999年4月中國工程院啟動了/ 中國工業與自然環境腐蝕問題調查與對策0 [ 4] 的諮詢項目, 在4 位院士, 30多位腐蝕專家及上千名研究人員的辛勤工作下, 歷時3 年得以完成。2003年7月, 國務委員陳至立批示由科技部牽頭, 會同國家發改委、國防科工委、國家自然科學基金委及國家質量技術監督局, 組成了一個領導小組, 制定國家腐蝕與防護科技發展規劃, 對全國的腐蝕和防護工作領導, 並促進材料腐蝕與保護科技向生產力的轉化。作為2020年的一項中長期經濟、國防和科技發展規劃中的重大問題-- 腐蝕和防護是一個國際性的課題, 是一個國際化科技綜合實力和創新能力的大競爭, 它的意義比國防經費的提升、國防實力的提升意義更大, 誰在這個問題上領先,誰就會成為世界軍事強國。由於金屬的化學腐蝕機理在電化學及電化學動力學、熱力學中都已研究得很清楚了, 對於腐蝕和防護的問題, 目前需要的是引進其他學科的基礎理論研究成果。例如, 光學、聲學、生物學、醫學、衛生學、人類學等以及其他科學的新成果。以邊緣科學為動力去進行創新, 另一個大的方面就是要從細小的施工起步, 從思想上從嚴出發, 培養出一支有理論基礎的施工專家團隊, 總結出一整套的腐蝕處理工藝原則。 (責任編輯：admin)
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