新造船可剝離涂料性能分析與應(yīng)用

王　瑩， 楊毅飛， 陳松培

(上海外高橋造船海洋工程設(shè)計有限公司， 上海 200137)

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新造船可剝離涂料性能分析與應(yīng)用

王瑩， 楊毅飛， 陳松培

(上海外高橋造船海洋工程設(shè)計有限公司， 上海 200137)

摘要簡介了船舶行業(yè)新造船可剝離涂料的試用背景。通過對可剝離涂料在船廠樣板進(jìn)行試驗及實船試用，考察了該涂料的施工方式、施工性能、焊接性能、保護(hù)性能及剝離性能，探索了實船應(yīng)用可剝離涂料產(chǎn)生的施工效益及環(huán)保效益，旨在今后為豪華郵輪等船舶的涂層保護(hù)提供優(yōu)質(zhì)的解決方案。

關(guān)鍵詞可剝離涂料新造船涂料性能涂層保護(hù)豪華郵輪

0引言

通常情況下，大型船舶從鋼板切割到交船施工周期在12個月左右。在進(jìn)入下一道工序前，已涂裝的分段往往要擱置上較長的時間，難免會有各種污染物覆蓋在分段涂層上，如鋼鐵碎片、霧塵、焊接煙塵、耗材、酸雨和油脂等。同時，運(yùn)輸、合攏過程中高溫焊接以及涂層的保護(hù)意識薄弱也容易造成完整涂層的破壞，分段銹蝕較為明顯，后續(xù)表面處理及涂層修補(bǔ)必不可少。尤其是大型豪華郵輪的建造，其建造周期較長，涂層的美觀度及防腐要求較高。傳統(tǒng)的上下道工序如焊接、舾裝及搭載施工等勢必會對其涂層外觀造成破壞。因此，如何避免已施工完好的涂層破壞，縮短涂裝施工周期，是船廠普遍關(guān)心且迫切需要解決的問題[1]。

經(jīng)過長期的調(diào)查及實驗，本文發(fā)現(xiàn)涂裝可剝離涂料是解決該問題最有效、最方便的方法。目前，國內(nèi)可剝離涂料的應(yīng)用主要集中在出口的機(jī)械產(chǎn)品、家用電器的保潔膜或汽車甲板等領(lǐng)域，船舶領(lǐng)域尚未得到推廣應(yīng)用。本文以可剝離涂料為研究對象，在大量可剝離涂料試用試驗及實船施工的基礎(chǔ)上，深入分析了可剝離涂料實船應(yīng)用效果及其施工效益，為未來大型商船尤其是豪華郵輪的涂層保護(hù)提供了切實可行的方案。

1可剝離涂料試用背景及簡介

1.1船廠試用背景

圖1為典型的船舶建造后期艙室內(nèi)涂層表面狀況。從圖1可以看到，涂層表面上盡是污染物，焊接后的焊縫周邊涂層上有較多的飛濺及焊煙，完整涂層未得到有效保護(hù)，涂層腐蝕嚴(yán)重。在國內(nèi)船廠，尤其是中小船廠此種情況隨處可見，勢必導(dǎo)致涂層需反復(fù)表面處理及修補(bǔ)，工作強(qiáng)度及修補(bǔ)危險性加大。

表1為日本、韓國及中國造船的生產(chǎn)效率對比表。從表1可以看出，中國的修正總噸消耗工時最高，經(jīng)過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，除了技術(shù)水平的差異，中國造船過程中因涂層未得到有效保護(hù)而造成的工時及成本浪費(fèi)，也是我國比國外先進(jìn)日韓船廠效率低下的原因之一。因此，如何加大涂層保護(hù)力度，避免涂層返工及破壞，這是我國造船生產(chǎn)效率提升的關(guān)鍵。本文在綜合分析及試驗后，發(fā)現(xiàn)可剝離涂料在實船上試用可以起到保護(hù)底部涂層的作用，有助于節(jié)約造船工時。

圖1　船舶后階段涂層表面狀況

生產(chǎn)效率人均生產(chǎn)修正總噸/年修正總噸消耗工時/h日本185.610韓國123.3315中國19.5495

1.2可剝離涂料

可剝離涂料是一種臨時保護(hù)涂料，興起于上世紀(jì)70年代初的日本、美國及歐洲的一些國家。涂膜除了具有普通涂膜一般特性外，還需要具有一定的彈性與強(qiáng)度，并對其保護(hù)基面有合適的附著力與良好的可剝離性。目前，市面上的可剝離涂料主要分溶劑型可剝離涂料和水性可剝離涂料兩種。隨著國際海事組織(IMO)對綠色、環(huán)保、節(jié)能的要求越來越高，水性可剝離涂料越來越受到造船業(yè)的親睞。

本船廠試用的涂料類型為某公司水性丙烯酸可剝離涂料，是一種單組份、快干且可噴涂施工的水性涂料，可直接施工在已有涂層的基材或非鐵金屬基材上。船舶分段涂裝該涂料后,表面可形成連續(xù)致密的封閉膜層。該產(chǎn)品能在較大的溫度范圍內(nèi)快速、完全地從基材上剝離而不對下層涂層或基材造成損害(見圖2)，從而使諸如焊接和燒傷之類的機(jī)械損傷降至最低。因其溶劑為水性，同溶劑型可剝離涂料相比，VOC含量顯著降低，是一種環(huán)保型可剝離涂料。它可以廣泛應(yīng)用在船舶各類涂層，如貨艙側(cè)板、上層建筑、壓載艙、艙蓋、主甲板及螺旋槳等區(qū)域。

圖2　可剝離涂料完整剝離效果圖及涂料剝離后的對比

2船廠可剝離涂料試驗及實船試用情況分析

為了深入研究可剝離涂料在船舶建造過程中的使用效果，本文先后做了樣板試驗及實船試用試驗。

2.1樣板試驗

2.1.1施工方式考察

為了考察可剝離涂料的施工難度，本文分別在樣板上采用刷涂、噴涂、刮涂及復(fù)涂施工，圖3為可剝離涂料施工樣板及剝離后的照片對比圖。從樣板試驗效果可知：可剝離涂料同常規(guī)涂料施工方式相似，施工方式靈活。不同的施工方式，對可剝離涂料的剝離性能沒有影響，可剝離涂料仍然可以整張剝離下來，涂層呈現(xiàn)完好狀態(tài)。

圖3　采用不同施工方式的樣板涂料剝離后的對比

此外，即使復(fù)涂后再剝離，涂層剝離沒有出現(xiàn)斷層現(xiàn)象，附著力良好，仍然可以輕松剝離。

2.1.2施工性能考察

圖4為涂裝廠房內(nèi)采用無氣噴涂施工可剝離涂料的樣板圖，施工位置為包括T排正反面的整塊試驗樣板。從圖4可知，可剝離涂料施工后，涂層可以在短時間內(nèi)干燥成膜，涂膜附著力較強(qiáng)，且較為連續(xù)(焊縫除外)，外觀狀態(tài)良好，表面無流掛，對底漆涂層起到了良好的保護(hù)作用。

圖4　可剝離涂料樣板噴涂試驗

2.1.3燒焊試驗

圖5和圖6分別是對只有完好涂層及完好涂層上施工可剝離涂料的樣板進(jìn)行燒焊，燒焊溫度高達(dá)600℃～800℃,燒焊位置包括:(1)對板邊口進(jìn)行火工，檢測油漆的阻燃效果;(2)大面積進(jìn)行電焊施工，檢測油漆的焙燒情況及阻燃效果。

從圖5和圖6對比可知，未施工可剝離涂料的涂層上有很多焊接飛濺點(diǎn)及焊煙，焊縫兩側(cè)如不及時進(jìn)行表面處理及修補(bǔ)，將加劇涂層腐蝕，而后續(xù)表面處理及修補(bǔ)勢必增加工作強(qiáng)度和難度。但是，施工可剝離涂料后，可剝離涂料漆膜耐熱性能優(yōu)異，對焊接無不良影響。焊接處被燒焦，但燒損面積較小，焊接處也未起火，焊接處熱影響區(qū)域外都得到了有效保護(hù)。涂層經(jīng)過剝離后，焊接附近區(qū)域的可剝離涂層仍然可以整張剝離，焊渣掉落處的涂層也得到了有效保護(hù)。

圖5　單純完整涂層樣板燒焊試驗圖

圖6　完整涂層上施工可剝離涂料樣板燒焊試驗圖

2.2實船試用

基于可剝離涂料樣板實驗的良好效果，我公司在某船搭載合攏后施工了上述可剝離涂料。通過對實船可剝離涂料施工進(jìn)行跟蹤，可知施工過程中可剝離涂料幾乎無異味，粘度適中；施工方式靈活，采用常規(guī)的無氣噴涂即可；涂料幾乎無流掛，且低溫下也不會開裂。圖7為實船可剝離涂料施工并焊接后的效果圖。圖片顯示可剝離涂層的防火性較好，焊接部位耐火性較好，僅可剝離涂層上有焊煙及焊接飛濺，有效減少了焊接部位的燒損面積。

圖7　實船可剝離涂料施工且焊接后效果圖

圖8的(a)、(b)圖為實船個別區(qū)域施工可剝離涂料后的剝離效果對比圖，施工區(qū)域主要是機(jī)泵艙，包括泵艙圍壁、T排正反面及轉(zhuǎn)角等區(qū)域。

從圖8中(a)和(b)可以看出：施工部位原本涂層為白色的醇酸漆，可剝離涂料為淡藍(lán)色，剝離時易于分辨；可剝離涂料能夠大面積剝離，且剝離后的涂層仍然光亮如新，對底部涂層的保護(hù)性能較好；焊接及其它工作導(dǎo)致可剝離涂料表面大面積銹蝕，有大量的臟物，該涂料能夠在白色涂層表面形成均勻致密的漆膜，剝離后的圖片顯示底材涂層尚未受到影響，說明可剝離涂料耐污性較強(qiáng)。最為重要的是，盡管可剝離涂層有個別部位需要美工刀找到剝離入口，但底材無需重新打磨噴涂。同后階段未施工可剝離涂料表面處理的工作量相比，剝離時所花時間總體較少，可以有效縮短施工周期。

圖8　可剝離涂料實船施工后的對比圖

3可剝離涂料實船應(yīng)用綜合分析

3.1施工效益

作為國內(nèi)率先在船舶行業(yè)試驗可剝離涂料的企業(yè)之一，可剝離涂料的施工無疑將提升船廠在國內(nèi)外同行間的競爭力，產(chǎn)生的施工效益分析如下。

(1) 涂層保護(hù)性及耐污性佳。

選用可剝離涂料施工后，將在一定程度上避免分段在擱置、運(yùn)輸及焊接過程中對底部涂層的破壞。因各種原因產(chǎn)生的污染物、焊煙及焊接飛濺等將僅留在可剝離涂層上，不會滲透到底材涂層上，其保護(hù)性佳，耐污性優(yōu)良。

(2) 提升效率，縮短施工周期。

通常情況下，國內(nèi)外船廠造船流水化作業(yè)理論上應(yīng)按生產(chǎn)中日程計劃進(jìn)行。但基于建造過程中不同船型的交叉作業(yè)、天氣情況、工人技術(shù)水平等原因，經(jīng)常會出現(xiàn)一些前道工序計劃拖期的現(xiàn)象。涂裝作為最后一道工序，實際的涂裝周期往往被壓縮得很短。長此以往，涂裝工人工期緊，任務(wù)重，加劇了安全隱患。

可剝離涂料施工工藝的研究及應(yīng)用可有效縮短工人后期涂層的表面處理和修補(bǔ)時間，為緊張的涂裝作業(yè)爭取了一定的涂裝周期，減少了安全隱患。以某30×104t VLCC機(jī)艙為例，如果可剝離涂料施工在機(jī)艙頂壁及甲板區(qū)域，剝離時間及后續(xù)修補(bǔ)時間如表2所示。由此可見，盡管可剝離涂料初期投入成本較高，但機(jī)艙施工可剝離涂料后涂裝效率估算將提升40%。

表2　機(jī)艙剝離時間及后階段表面處理時間對比表

注： 表2數(shù)據(jù)為估算數(shù)據(jù)，僅供參考。

實際施工過程中，存在不可控因素及個別部位可能表面處理或剝離的時間超過本表計算值，故計算本表剝離時間估算值時，乘以剝離難度因子2。

(3) 促進(jìn)涂裝工藝改進(jìn)。

可剝離涂料的施工，將促使全船很多部位涂裝工藝得到改進(jìn)，即簡化涂層施工或修補(bǔ)道數(shù)。在施工條件允許的情況下，個別部位分段涂裝完工的可能性加大。以貨艙區(qū)域為例，當(dāng)前貨艙施工工藝主要有如下幾種：① 分段階段施工一道臨時保護(hù)漆，船塢階段再施工兩度并完工；② 分段階段施工一度，船塢階段修補(bǔ)再施工一度完工；③ 分段階段施工兩度，后階段批量修噴完工。無論哪種方案都存在后續(xù)施工時涂層較大破壞，船東不滿意并要求大面積修補(bǔ)的情況，而方案1的工藝增加了涂裝成本，造成了涂料浪費(fèi)和工時損耗。如果在貨艙分段上使用可剝離涂料，涂裝工藝可以改進(jìn)為分段階段兩度涂裝完畢，船塢階段受到保護(hù)的涂層就幾乎無需重新打磨修補(bǔ)即可，僅少數(shù)難剝離的區(qū)域少量清潔修補(bǔ)。這不僅有效地縮短了后續(xù)修補(bǔ)工作量，同時也將增加船東的滿意度。

(4) 作為涂層PSPC保護(hù)預(yù)案。

目前，IMO組織強(qiáng)制所有符合標(biāo)準(zhǔn)實施節(jié)點(diǎn)的船舶必須執(zhí)行《所有類型船舶專用海水壓載艙和散貨船雙舷側(cè)處所保護(hù)涂層性能標(biāo)準(zhǔn)(PSPC)》及《原油輪貨油艙保護(hù)涂層性能標(biāo)準(zhǔn)》，未來PSPC標(biāo)準(zhǔn)還有可能延伸到空艙及其它部位。PSPC新規(guī)范帶來的巨大挑戰(zhàn)，勢必會沖擊一些造船根基淺的中小船廠。作為大型總裝制造廠，要想在這場艱難的競爭中取得勝利，必須盡快制定出有效控制涂層破損面積的預(yù)案。本文選用的可剝離涂料，將在一定程度上減少涂層破損面積，可以考慮作為船廠PSPC的預(yù)案。

3.2環(huán)保效益

試驗的可剝離涂料類型為水性涂料，在減少后續(xù)涂層修補(bǔ)工作量的同時，將大幅降低艙室內(nèi)修補(bǔ)涂料的VOC排放量。同常規(guī)的涂料相比，可以有效保護(hù)工人身體健康。此外，該涂料噴涂工具清洗方便，可以直接用自來水洗泵，減少了溶劑污染及安全隱患。在運(yùn)輸和使用的安全性方面也明顯優(yōu)于其它溶劑型涂料，降低了火災(zāi)發(fā)生[2]的概率。

針對未來建造的船型，除了常規(guī)商船建造，我國將建造大型豪華郵輪。這不僅為我國帶來了大量的經(jīng)濟(jì)和對外合作商機(jī)，更重要的是標(biāo)志著我國船舶行業(yè)造船技術(shù)又邁向了新的臺階。因此，從豪華郵輪涂裝施工到交船實際運(yùn)營，同傳統(tǒng)的溶劑涂料施工及多道修補(bǔ)對比，可剝離涂料的使用既可以保證豪華郵輪施工過程中減少涂層破壞及修補(bǔ)，保證涂層外觀完整性及工人施工健康及安全，同時，又可以保證運(yùn)營后涂層VOC排放量較少，進(jìn)而對游客及船員的危害較小。

4結(jié)論

通過可剝離涂料的實船試用，并結(jié)合現(xiàn)場實際施工，發(fā)現(xiàn)其具有如下優(yōu)點(diǎn)：顏色易辨、耐污性能好、水性環(huán)保、施工方便安全、可減緩?fù)繉痈g。更為重要的是，可作為應(yīng)對日趨嚴(yán)格的PSPC標(biāo)準(zhǔn)的預(yù)案，有效地縮短施工周期，提升造船效率。

現(xiàn)代造船講究精益造船，中國船企要想趕超日韓，就必需在技術(shù)工藝上不斷革新?？蓜冸x涂料施工工藝的推廣，無疑將有利于提升中國船企的效率及品質(zhì)，為豪華郵輪的建造尤其是對建造過程中的涂層完整性提供技術(shù)儲備。

參考文獻(xiàn)

[1]盧勇宏, 朱子金，張曉鴻，等.環(huán)?；蓜冸x涂料的研究進(jìn)展[J].廣東化工,2012(4)：15-16.

[2]周斌,張松,沈軼斌.可剝離涂料在新造船中的應(yīng)用[J].造船技術(shù),2013(4):35-38.

作者簡介：王瑩(1986-)，女，工程師，研究方向為先進(jìn)涂裝工藝設(shè)計及研發(fā)。

中圖分類號U671

文獻(xiàn)標(biāo)志碼A

Peeling Coating Performance Analysis and Application on New Construction Ship

WANG Ying, YANG Yi-fei, CHEN Song-pei

(Shanghai Waigaoqiao Shipbuilding and Marine Engineering Design Co., Ltd.，Shanghai 200137, China)

AbstractThe application background of peeling coating for new consruction ship industry was introduced in this paper. By sample plate test and ship onboard application, investigated its application way, application performance, welding performance, protection performance and peeling performance, explored application benefits and environment benefits. So the aim is to provide good solvent at coating protection role for the future ship such as cruise etc.

KeywordsPeeling coatingNew construction shipCoating performanceCoating protectionCruise