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2023-05-08 17:00
船舶涂料与涂装应用探讨
未来,新造船将更注重低碳环境友好型产品的使用,这也为先进技术的船舶涂料,特别是高性能防污涂料、无溶剂、水性等低/无VOC产品带来机遇。
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船舶涂料企业和船舶造修企业,要抓住绿色创新的机遇,共同将船舶涂料和涂装推向新的发展阶段。
船舶涂料和涂装的数字化趋势
为了进一步提高船舶涂装的高效性、经济性和长期性,避免传统标准化施工中的潜在问题和不确定因素,实现涂装过程的规模化和快速化,船舶涂料与涂装的数字化发展将是必然的趋势。近十年来,已经有包括CB/T 4139-2016《涂装工艺计算机辅助设计要求》等在内的 10 余项行业标准被制定并发布,也印证了国家在船舶数字化发展方向的决心和愿望。针对于船舶涂料和涂装的整个工艺环节,可以分为3个部分数字化防腐设计系统、数字化涂层检测系统和数字化涂装生产管理系统。
随着“海洋强国”战略的逐步深化、海洋事业的蓬勃发展,中国船舶工业转型升级和持续健康发展的需求日益迫切,船舶涂装作为船舶工业中最为重要的三个部分之一,对其所需达到的工艺要求和性能指标日益提高。开发性能更优的涂料与探索更佳的涂装工艺是船舶涂料与涂装研究人员的长期课题。标准化的发展道路助力中国船舶行业开始腾飞,在国际造船市场上获得了一席之地。在新的时代背景下,随着对于船舶行业在安全性、节能性、经济性等方面的要求进一步增强,基于互联网和大数据的数字化发展模式必将为中国船舶行业打开新的局面。标准化与数字化发展相辅相成,相互促进,为提高我国涂料与涂装行业的核心竞争力提供强劲动力。
船舶涂料与涂装标准分析
长期以来,船舶工业通常以粗放的面目示人,其中尤以涂装环节令人最为反感,车间脏乱差、劳动力密集、安全事故频发、长期毒害等问题给人形成了负面化的第一印象。随着海洋主权、海洋资源等逐渐被各个国家所重视,海洋的开发和利用率日益加快。为了顺应海洋工程与船舶工业的快速发展,基于船舶建造流程中的各个环节,通过国际组织的通力合作,制订了一系列通用或专属的行业标准,促使船舶涂料和涂装工艺从原来的粗放型生产逐渐走向了标准化。得益于标准化船舶涂装的面貌已经获得极大的改善。
为满足国际造船市场对涂料性能及涂装工艺要求的不断提高,国内涂料和颜料标准化相关单位始终紧跟国际标准化发展。近年来,为进一步促进船舶建造工艺的有序化、规范化和标准化发展,制定并更新了一大批船舶涂料和涂装标准。
为满足国际造船市场对涂料性能及涂装工艺要求的不断提高,国内涂料和颜料标准化相关单位始终紧跟国际标准化发展。近年来,为进一步促进船舶建造工艺的有序化、规范化和标准化发展,制定并更新了一大批船舶涂料和涂装标准。
船舶行业的标准化提升极大加快了海洋事业的发展进程,涂料和涂装工艺的标准化也提高了涂层性能和涂装效率。但是在行业标准化的大发展中,标准制定中存在的问题也会极大阻碍整个船舶行业的标准化发展进程。
船舶涂装:从标准化走向数字化
良好的涂装不仅可以提高船舶的使用寿命,还可以极大减少由于腐蚀造成的维护成本。
如何才能获得更好的涂装以避免腐蚀的发生便成为船舶行业和相关从业人员的一项长期任务。得益于涂料与涂装工艺的标准化发展,原先各家船舶设计单位、各家船厂各自为战的历史被终结。基于腐蚀控制的各种涂料技术、涂装工艺规范应运而生,极大加速了船舶建造和涂装防腐领域的发展,初步形成了国内国际一盘棋的状态,相互促进,协同发展,使得船舶工业和涂装工艺水平上升到了一个新的台阶。但是,标准化的发展,更多的还是对整个行业的共性技术,或者是通过不断地增加标准数量填补工艺流程中的细节和漏洞工作量极大,且极易出现被忽视的部分。
随着对海洋环境保护、涂料性质功能、人员健康安全的要求日益提高,涂料和涂装工艺中需要注意的细节点,也越来越多对于船舶建造的精细化管理、成本的精细化核算、腐蚀的精细化控制等内容的需求也日渐迫切,传统的补丁式标准化发展已经很难满足新形势下的现代造船模式。
于是,数字化手段成为了当前的一个发展趋势,船舶涂料和涂装的数字化,可以在满足标准化建造的基础上,进一步对整个涂装流程中不同的工艺环节进行量化的分析,从而针对特定船型或特定部位开展定量的优化。同时,基于数字化的发展,可以对已有的海量工艺数据进行存储,对腐蚀的趋势进行分析,对可能的损害进行预测,极大提高船舶设计、建造、涂装和维修的效率。
船舶主要设备、甲板机械和设施的腐蚀及应对
船舶主要设备腐蚀原因分析和应对措施
主要设备包括柴油机和锅炉。因为热应力和机械应力作用,容易发生应力变形、易受高压、高速、高温流体冲刷作用、由结垢引起受热不均、两件运动部件相互碰撞和摩擦,上述现象均破坏了金属保护膜,导致腐蚀的发生。零部件接触面进行镀锡、镀锌、发蓝氧化等工艺处理,使零部件表面被其它金属和非金属覆盖,避免氧化腐蚀。
甲板机械和设施的腐蚀及应对措施
海洋工程船舶的甲板机械和设施较多,如各种液压起重设备、锚泊、系泊、拖拽设备等等。甲板机械和设施长期裸露在外,经受高温暴晒,强紫外线辐射,海浪和狂风暴雨冲刷拍击,易造成黄油脱落海水盐雾侵蚀,外界环境十分恶劣。同时,甲板上露天部件、钢丝绳、各液压管接头、软管以及电缆、不锈钢部件、紧固件等都会被海水腐蚀。针对不同的部位和腐蚀情况,需要“对症下药”,采取不同的防腐方法和解决方案。
在海洋环境气候变得愈发恶劣的今天,船舶的腐蚀现状日益严峻,如不加以控制,定会造成难以想象的重大事故。适当的腐蚀防护能够为船舶的航行保驾护航,新型防腐蚀产品不但让用户的设备运行具备更好的工作性能、整洁的外观,而且给用户提供了最经济实惠以及注重环保意识的防腐解决方案。
新型防腐蚀技术在海洋船舶上的应用
腐蚀是影响船舶寿命的主要因素之一。目前,多数船舶的船体和设备为钢制,螺旋桨及海水管为铜制合金,这些金属受海洋环境中如高盐、高温、高湿的影响,腐蚀相当严重。腐蚀不仅降低了船舶钢结构的强度,缩短了船舶使用寿命,还严重影响了船舶性能和安全。更严重的会造成海损事故,从而造成环境污染。
船舶腐蚀情况概述
船舶虽是一个整体,但它的各个部分所处的环境条件不一样,因此受到腐蚀的情况也不一样。也就是说船舶的不同部位产生腐蚀的机理存在的主要矛盾不同,需要采取不同的防腐蚀技术和方法。
船体包括水下船体部分、水上船体部分舱室部分。船体防护以船舶防腐涂料为基本防护水下船体辅助以锌块为主合金的牺牲阳极阴极保护外加电流阴极保护等。水下防腐工作是坞修工作的核心工作两年半一个坞期。因此对船舶水下重点区域的腐蚀情况就要进行严格而谨慎的检查与处理。
水性涂料在船舶柴油机上的应用研究
对水性涂料在船用二冲程柴油机产品中的应用进行了研究。使用水性漆与溶剂型油漆分别进行涂层性能测试,测试结果表明,水性漆涂层性能满足柴油机专利方涂装规范及企业涂装标准要求,且水性漆个别性能指标优于我公司目前使用的溶剂型油漆。同时,对水性漆施工过程中存在的问题,提出了应对措施。
柴油机位于机舱内部,是船舶的主推进装置。机舱内空气温度范围在10~40C之间相对湿度在60%~90%之间。机座、机架是船用二冲程柴油机的主要固定件,其材质为 B级船板,机座和机架共同构成曲轴箱主机正常运转时,曲轴箱内部存在大量润滑油雾,内表面最高温度约为65C,气体是酸性:由于在机舱内部曲轴箱外表面无阳光直射,故紫外线对涂层老化的影响较小。
涂层选择
根据专利方涂装规范及ISO12944-1《色漆和清漆防护涂料体系对钢结构的防腐蚀保护第1部分:环境分类》,曲轴箱内、外表面大气腐蚀级别为 C3,涂层耐久性要达到中级,即5~15 年。要求设计的涂层不仅要具备良好的耐腐蚀性,而且也要有出色的耐油性、耐酸性、耐盐雾性以及一定的耐热性,确定曲轴箱内、外表面采用“水性双组分环氧底漆+水性双组分聚氨面漆”的涂层体系。
船舶与海洋工程防污涂料的应用研究
船舶与海洋工程防污涂料是船舶涂料中最重要的体系之一,防污涂料体系的现场应用研究尤为重要。
在海水中船舶与海洋工程钢结构表面易附着海洋微生物,造成船舶的燃油量增大,航速降低。而且,钢结构表面微生物的附着使钢材发生微生物腐蚀,破坏金属表面的涂层,从而加速金属腐蚀和老化,船舶与海洋工程钢结构的寿命明显缩短,迫使船舶非常频繁地进入船坞整修,浪费大量的时间和资源。为了降低海洋生物对海洋钢结构的附着危害,防止海洋生物对船舶的污损腐蚀,防污漆是船舶漆中必不可少的产品,它在船舶涂料中占据50%左右的材料费用。
环氧通用底漆未来发展趋势
通用性能是一个相对的概念,通用底漆是指在定范围内满足项目或者客户需求的产品。配方设计前需要对市场实际情况做深入的调查和分析,切实从通用的角度来设计和验证配方。设计配方时需要兼顾施工性、机械性能和防腐性能的实际需求。通过对原材料的筛选测试、优化配方的系统测试来开发高性价比的通用底漆。
随着国家和地方不断出台环保政策,涂料消费税和环境保护税将促进涂料行业的技术升级。高固含量和无溶剂环氧通用底漆,可以显著增加一次施工成膜的厚度,同等漆膜厚度下减少了油漆用量和 VOC( 挥发性有机化合物 )排放,进而提高了涂料的施工效率降低了环境保护税和危化品处理的费用。所以高固含量和无溶剂等环保型环氧通用底漆是未来通用底漆的重要发展方向。
船舶通用底漆的性能要求
涂料底漆要真正实现“通用”,它必须符合以下6个方面的要求:
(1)全方位: 能够作为防腐底漆涂装到轮船的各个部位,如水下船体、压载水舱、货舱、甲板、上层建筑、内部区域等;
(2 )四季通用:同一种产品可以在寒冷和温暖的气候条件下施工,不受气候的限制;
(3 )底材适应性: 能够应用于一系列不同的底材,如裸钢、镀锌钢、不锈钢和铝:(4)灵活的覆涂间隔:具有最小重涂间隔和最大重涂间隔;
(5)面漆兼容性:在通用底漆上可以复涂不同种类的面漆;
(6)便利的维护保养:在日后的维护场合对所有种类的涂料具有良好的配套性。
此外,作为通用底漆,其性能还需满足PSPC( performance standard of protective coatings,保护涂层性能标准)关于压载水舱和原油轮货油舱的防腐要求。由此可见.通用底漆需要具备快干、低温施工防腐性能、耐磨、兼容性等特性。本研究通过对环氧底漆中原材料的筛选和配方的优化试验,开发出满足以上要求的通用底漆配方。
通用底漆在船舶涂料市场的应用
如今的造船业,随着船厂不断寻求提高造船效率的方法,通用底漆在船舶涂料市场,特别是新造船领域的应用受到人们日益高度的关注。
过去,建造-艘船舶通常会用到4~5家涂料商的多达30~40 种涂料,其中底漆就有 10~15 种,而通用底漆,由于其通用性,船舶各部位均可施工,可以大大减少涂料的种类,还可以使用大包装供货与施工,简化涂装过程,能在很大程度上提高整个造船过程的效率,降低船厂的库存量。
降低制造成本。这对方便涂装生产管理、缩短涂装作业时间、减少涂装作业差错的可能性、对提高船舶涂装的效率和效益的作用显著,同时对船厂“节能减排”也起到了推进作用。
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