淺談鋼質(zhì)浮標(biāo)表面處理的幾個要點

張永輝

摘要：燈浮標(biāo)是提供給船舶航行重要的助航設(shè)施之一，這類助航設(shè)施所用材料目前雖然類型多，有船用鋼板以及近十年來逐漸研發(fā)的聚脲彈性體、玻璃鋼包覆鋼板、高分子聚乙烯，但鋼質(zhì)浮標(biāo)仍然是目前使用最廣泛的一類浮標(biāo)，鋼質(zhì)浮標(biāo)長期在腐蝕性強的海水中使用，增強鋼質(zhì)浮標(biāo)的涂裝質(zhì)量提高其使用壽命進而降低助航服務(wù)成本就成了航標(biāo)管理工作的重點之一，本文將就對鋼質(zhì)浮標(biāo)的表面處理要點及質(zhì)量要求進行分析闡述，希望對鋼質(zhì)浮標(biāo)的陸上維護管理有一定的指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：鋼質(zhì)浮標(biāo) 涂裝 表面處理 要點

1.進行鋼質(zhì)浮標(biāo)涂裝質(zhì)量研究的必要性

一座投放到船舶航行水域的鋼質(zhì)浮標(biāo)，需要進行防腐蝕處理后才可以投放下去，因為這可以提高鋼質(zhì)浮標(biāo)在海水中的耐腐蝕性，延長使用壽命進而降低航標(biāo)管理部門向航海者提供助航服務(wù)的成本，鋼質(zhì)浮標(biāo)的防腐蝕性能的高低直接決定著航標(biāo)管理部門管理水平和管理成本，因為防腐蝕性能低的鋼質(zhì)浮標(biāo)會在較短的使用事件內(nèi)出現(xiàn)涂裝顏色老化、涂層脫落、銹蝕嚴重而導(dǎo)致的銹水流淌等現(xiàn)象，而這是合格的、優(yōu)質(zhì)的助航服務(wù)所必須避免的，如果不能通過制定科學(xué)合理的涂裝工藝來解決鋼質(zhì)浮標(biāo)的防腐蝕問題，就必須通過調(diào)換新浮標(biāo)的辦法來解決，而這將大大增加航標(biāo)管理部門的管理成本，因為調(diào)換一個新的浮標(biāo)是一個繁瑣復(fù)雜的過程，需要投入很大的人力、物力和財力，當(dāng)一座鋼質(zhì)浮標(biāo)因為防腐蝕性能降低而需要調(diào)換時，需要使用航標(biāo)船將一個新的浮標(biāo)投放下去并把防腐蝕性能差的鋼質(zhì)浮標(biāo)吊裝回保養(yǎng)基地重新保養(yǎng)涂裝成一座新浮標(biāo)，這需要經(jīng)歷航標(biāo)船海上浮標(biāo)吊換、保養(yǎng)基地內(nèi)裝運、海生物鏟除、風(fēng)化、燈架解體、除銹、油漆涂裝、成品標(biāo)組裝等，需要動用航標(biāo)船、叉車、拋丸除銹設(shè)備、涂裝設(shè)施、組裝工具等一系列的設(shè)備設(shè)施，根據(jù)投放水域距離保養(yǎng)基地距離的不同，以廣州航標(biāo)處轄區(qū)為例，根據(jù)浮標(biāo)位置的遠近，吊換一座鋼質(zhì)燈浮標(biāo)的成本在0.5萬至3.5萬元之間，這個成本還不包含人工成本，以南海海區(qū)有3000座鋼質(zhì)燈浮標(biāo)為例，以因鋼質(zhì)浮標(biāo)防腐蝕性能而導(dǎo)致每年有30%浮標(biāo)需要吊換為例，從理論上講這方面的投入約在450萬至3150萬元之間，如果通過提高鋼質(zhì)浮標(biāo)的防腐蝕性能將這個吊換比例降低到20%，那么這方面的投入也將降低三分之一，也就是每年的投入降低了150萬至1050萬元之間，這樣的成本降低幅度是非?？捎^的。

2.影響鋼質(zhì)浮標(biāo)涂裝的表面處理要點

鋼質(zhì)浮標(biāo)的涂裝作業(yè)是一個作業(yè)跨度時間較長、需要多次吊裝運輸、復(fù)雜性的施工技術(shù)，涉及到的工藝要求有金屬表面處理、化學(xué)工藝、施工環(huán)境、質(zhì)量控制程序、涂裝人員素養(yǎng)等方面，其中金屬表面處理質(zhì)量是一個特別重要的因素。

在對鋼質(zhì)浮標(biāo)進行涂裝作業(yè)前清除或減少待涂裝鋼材表面上的鐵銹及其氧化皮、焊渣、油漬、粉塵、可溶性鹽分等影響涂層防腐蝕性能的物質(zhì)，或用電化學(xué)方法產(chǎn)生一層有利于提高涂層防腐蝕性的非金屬轉(zhuǎn)化膜的處理工藝，或通過適當(dāng)規(guī)格的磨料擊打在待涂裝工件表面上產(chǎn)生合適的粗糙度，這些工序的為涂裝前的表面處理。

2.1鋼質(zhì)浮標(biāo)表面可溶性鹽分對涂裝質(zhì)量的影響

隨著海洋經(jīng)濟的發(fā)展和對海洋資源開發(fā)的重視，在鋼結(jié)構(gòu)涂裝前消除或降低鋼材表面附著的可溶性鹽分逐漸成為海工鋼結(jié)構(gòu)防腐蝕研究的重點之一，涂裝前鋼表面可溶鹽含量的大小對涂層抗腐蝕性的影響越來越受到重視，《一則面漆水泡事故的解決思路》一文中提到了被漆膜包裹住的鹽分是面漆漆膜起水泡的主要原因之一。在航標(biāo)管理部門中，由于航標(biāo)一般多用于海中且其回場養(yǎng)護的場地大多靠近海邊，在鋼質(zhì)浮標(biāo)回收養(yǎng)護時其表面可溶鹽含量一般較高，且南海海區(qū)常年大多時間處于高溫環(huán)境下，可溶性鹽的存在對漆膜的影響更大。鋼表面可溶鹽的存在主要有三個方面的影響：增加水通過涂層滲透的動力、提供傳導(dǎo)腐蝕電流的離子、某些離子可能對腐蝕反應(yīng)起催化作用。

關(guān)于涂裝作業(yè)時對可溶性鹽分濃度的要求尚無統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，其與使用的特定產(chǎn)品、涂層厚度及涂裝道數(shù)、使用環(huán)境、期待的防腐壽命有關(guān)。但現(xiàn)在公認的是，可溶性鹽分超過100mg/m²將對涂料系統(tǒng)產(chǎn)生不利。鋼質(zhì)浮標(biāo)從海上吊換回場經(jīng)過拋丸除銹后依據(jù)ISO8502-6：1995可溶性鹽分的取樣分析Bresle貼片法進行了測試，經(jīng)測試鋼質(zhì)浮標(biāo)涂裝表面可溶性鹽分測試結(jié)果如下：從高欄港區(qū)（該水域鹽度較高）回場保養(yǎng)的鋼質(zhì)浮標(biāo)經(jīng)拋丸除銹后的可溶性鹽分的含量為20.4mg/m²，從廣州港區(qū)（該水域鹽度較低）回場保養(yǎng)的鋼質(zhì)浮標(biāo)經(jīng)拋丸除銹后的可溶性鹽分的含量為15.6mg/m²，其涂裝前的可溶性鹽分的含量均符合油漆廠家的涂裝工藝要求。

2.2金屬表面附著的粉塵對涂裝質(zhì)量的影響

待涂裝基材表面粉塵的存在對防腐蝕涂層的影響有三點，一是直接阻礙了基材與涂層間或涂層與涂層間的物理吸附；二是阻礙了基材與涂層間或涂層與涂層間的化學(xué)吸附。三是在涂料的固化過程中，在粉塵存在處形成應(yīng)力集中點。粉塵的存在將不同程度地降低涂層的附著強度，尤其是沒有做膩子處理的涂層，其附著強度的下降可達20%～30%，而鋼質(zhì)浮標(biāo)的涂裝一般是不做膩子處理的。漆膜附著性能的降低，使涂層對鋼質(zhì)浮標(biāo)的保護作用大打折扣。所以，在鋼質(zhì)浮標(biāo)的涂裝生產(chǎn)過程中，應(yīng)在油漆滾涂或噴涂前除去待涂裝表面上附著的粉塵，使涂裝質(zhì)量得到提高。由于鋼質(zhì)浮標(biāo)目前大多采用拋丸除銹的方式對鋼質(zhì)浮標(biāo)進行表面處理，在除銹后有一定的粉塵會吸附在浮體表面上，目前我們采用高壓空氣吹除粉塵的方式進行除塵效果較好，并依據(jù)ISO 8502-6標(biāo)準(zhǔn)，采用壓力敏感膠帶法對鋼質(zhì)浮標(biāo)經(jīng)拋丸除銹后表面粉塵污染進行了評估，粉塵測試報告見下表。

2.3鋼質(zhì)浮標(biāo)表面粗糙度對涂層質(zhì)量的影響

鋼質(zhì)浮標(biāo)的表面粗糙度對涂層附著力、防腐性能和使用壽命有較大的影響，因為表面粗糙度的存在會提高涂層和被涂層表面之間的結(jié)合能力，大致有以下四個作用：（1）表面粗糙度的存在增大了基材與涂層間接觸的表面積，經(jīng)拋丸處理后的鋼材表面積增加了19～63%，這樣漆膜中基料分子與金屬表面極性基團的范德華引力也會相應(yīng)增加，所以，適當(dāng)?shù)谋砻娲植诙葘⑦M一步提高漆膜附著力。（2）表面粗糙度的存在可以抵抗雙組份涂料在固化時產(chǎn)生的張力對涂膜的不利影響，防止涂層產(chǎn)生裂紋。（3）一定的表面粗糙度可以支承部分涂膜的質(zhì)量，這對于垂直表面涂裝尤有良好作用。（4）一定的粗糙度可以使涂層與鋼材表面產(chǎn)生機械咬合作用可以進一步提高涂層的附著力。

合適的表面粗糙度有利于漆膜保護性能的提高，太大或太小均不利于漆膜的防腐蝕性能。粗糙度太大，會造成涂料的浪費和涂層厚度不均勻，波峰處易引起早期銹蝕，波谷凹坑內(nèi)會截留汽泡導(dǎo)致涂層起泡；粗糙度太小不利于附著力的提高。涂裝工藝設(shè)計應(yīng)根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)所需要的防腐蝕年限要求、鋼板厚度、涂層厚度等因素，設(shè)計出合適的粗糙度范圍。對常規(guī)涂料而言，合適的粗糙度范圍以30～85μm為宜，最大粗糙度不宜超過100μm。目前南海海區(qū)鋼質(zhì)浮標(biāo)的吊換周期范圍要求是3～4年，采用環(huán)氧防銹底漆時其涂層厚度要求大于200μm，實際涂裝時采用滾涂的方式一般可以達到水線以上區(qū)域平均干膜厚度為230μm，水線以下區(qū)域平均干膜厚度為280μm。在對鋼質(zhì)浮標(biāo)做表面處理時，其表面粗糙度的要求是50～85μm，根據(jù)拋丸設(shè)備的拋丸器型號及拋射時其與鋼質(zhì)浮標(biāo)的距離參數(shù)，可以采用80%的規(guī)格為S280的鋼丸和20%的規(guī)格為CW1.0mm的切丸組成混合磨料進行拋丸除銹，以滿足涂裝工藝對鋼質(zhì)浮標(biāo)表面粗糙度的要求。

3.結(jié)語

鋼質(zhì)浮標(biāo)涂裝前的表面處理是涂裝工藝中最重要的部分，是高性能涂料獲得應(yīng)有的抗腐蝕性能的基礎(chǔ)工作。在影響防腐蝕涂層的有效使用壽命的諸多因素中，表面處理質(zhì)量的影響最高。表面處理質(zhì)量的高低，直接關(guān)系到涂層質(zhì)量、鋼質(zhì)浮標(biāo)的吊換周期和鋼質(zhì)浮標(biāo)的使用壽命也決定了鋼質(zhì)浮標(biāo)在助航服務(wù)系統(tǒng)中的作用，對各個航標(biāo)維護部門的浮標(biāo)維護管理成本也至關(guān)重要，所以制定科學(xué)合理的鋼質(zhì)浮標(biāo)表面處理工藝并做好質(zhì)量點控制，對航標(biāo)事業(yè)的發(fā)展有著重要的經(jīng)濟意義和指導(dǎo)意義。本文通過探討鋼質(zhì)浮標(biāo)的表面處理要點，以期待進一步提高浮標(biāo)涂裝質(zhì)量，為各海區(qū)航標(biāo)管理部門降低航標(biāo)維護管理成本及提高助航服務(wù)水平提供參考。