港口滾裝橋涂裝工藝的應(yīng)用分析

江桂利+洪文淵

摘 要：考慮到港口滾裝橋長(zhǎng)時(shí)間處于海洋鹽霧環(huán)境下作業(yè)使用，本文介紹了涂裝工藝在滾裝橋上的應(yīng)用，分析幾種涂裝材料的設(shè)計(jì)配方和性能特性，對(duì)實(shí)際施工和使用效果進(jìn)行了分析。最后展望了涂裝工藝與滾裝橋結(jié)合的發(fā)展趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：港口 涂裝工藝 滾裝橋

1.前言

港口滾裝橋是現(xiàn)代化港口實(shí)現(xiàn)高效便捷、穩(wěn)定可靠車客滾裝作業(yè)的重要港口裝卸設(shè)備，廣泛應(yīng)用于我國(guó)的沿江和沿海港口。滾裝橋處于江河或者海洋環(huán)境中，長(zhǎng)期受到風(fēng)浪的影響，惡劣天氣下還經(jīng)常遭受暴風(fēng)雨、巨浪的襲擊，鋼結(jié)構(gòu)表面會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的腐蝕反應(yīng)，使其使用年限、經(jīng)濟(jì)效益難以得到保證。

涂裝工藝是一種有效抑制金屬材質(zhì)腐蝕的方法，廣泛應(yīng)用于港口設(shè)備的建造和裝配中，根據(jù)各個(gè)港口所處的不同環(huán)境，其材料和工藝選擇也各有不同。海口港新海港區(qū)汽車客貨滾裝碼頭為中國(guó)國(guó)內(nèi)大型貨運(yùn)及載客滾裝碼頭。本文結(jié)合該港口滾裝橋的制造過程，以及海南所處的特殊地理位置和環(huán)境，對(duì)其涂裝工藝的特點(diǎn)及其應(yīng)用特性進(jìn)行分析與展望。

2.項(xiàng)目介紹

海口港新海港區(qū)汽車客貨滾裝碼頭位于海南省北部，一期、二期工程總投資24億元人民幣，于2012年8月起建，主體于2017年6月完工，建設(shè)有21個(gè)萬(wàn)噸級(jí)滾裝泊位，設(shè)計(jì)年通過能力為旅客2160萬(wàn)人次，汽車320萬(wàn)輛次。表1為海南省2014年到2017年3月份的運(yùn)輸量數(shù)據(jù)，其中?？谛阌⒏酆托潞８圮囘\(yùn)量占77.5%，客運(yùn)量占66.2%，承擔(dān)了全島大部分的車客運(yùn)輸量。在新海港主體工程陸續(xù)完工后，將分擔(dān)秀英港的負(fù)載量，尤其是節(jié)假日期間大幅增長(zhǎng)的車客運(yùn)量。

3.涂裝材料選用

3.1 地理環(huán)境

海南地處熱帶地區(qū)，有著獨(dú)特的熱帶海洋氣候特色，全島年平均降雨量在1600毫米以上，且熱帶風(fēng)暴和臺(tái)風(fēng)出現(xiàn)頻繁。長(zhǎng)期在這種惡劣的氣候下工作，港口設(shè)備鋼結(jié)構(gòu)外表面會(huì)受到來(lái)自高鹽分海洋水汽、潮濕雨水及臺(tái)風(fēng)侵襲等多種腐蝕方式的侵害，處于ISO 12944 C5-M的沿海腐蝕環(huán)境中。受此類客觀環(huán)境因素的制約，會(huì)直接影響到港口設(shè)備鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕進(jìn)度，加速金屬的腐蝕速率，其中以局部區(qū)域的電化學(xué)腐蝕破壞性為最大。因此，為了使?？谛潞８劭蜐L橋能夠在這樣的工作環(huán)境中更穩(wěn)定可靠的運(yùn)行，其制造過程中涂裝工藝的選擇和防腐涂料的配套就顯得尤其重要。

3.2 設(shè)備規(guī)格參數(shù)

?？诟坌潞８蹍^(qū)汽車客貨滾裝碼頭二期工程設(shè)計(jì)有7臺(tái)液壓升降滾裝橋，2種橋體規(guī)格，分別如下：

（1）150t液壓滾裝橋，額定能力150t，長(zhǎng)度20.3m，身長(zhǎng)14.35m，身寬11.1m，頭長(zhǎng)5.95m，頭寬18m，上升2m、下降2.5m（見圖3）

（2）200t液壓滾裝橋，額定能力200t，長(zhǎng)度25m，身長(zhǎng)15.3m，身寬14.4m，頭長(zhǎng)9.7m，頭寬19.5m，上升2.5m，下降3m（見圖4）

滾裝橋的結(jié)構(gòu)形式為立柱吊掛、開式上承平臺(tái)結(jié)構(gòu)。主要由橋體結(jié)構(gòu)、立柱、拱門、安全鎖定裝置、液壓系統(tǒng)、電控系統(tǒng)及操作平臺(tái)組成。橋體結(jié)構(gòu)后固定軸座與港工基礎(chǔ)的橋臺(tái)基座軸孔連接，前部由兩根液壓缸懸吊于立柱的外伸懸臂上，與橋體結(jié)構(gòu)左、右對(duì)稱鉸接，立柱焊接于港工基礎(chǔ)的立柱預(yù)埋結(jié)構(gòu)件上表面。操作時(shí)通過電控及液壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)液壓缸帶動(dòng)橋體實(shí)現(xiàn)上仰及下俯，使其可以克服港口不同設(shè)計(jì)船型結(jié)構(gòu)和潮汐變化等客觀因素的影響，滿足港口高效滾裝作業(yè)的要求。

3.3涂層系統(tǒng)選擇

（1）滾裝橋主體鋼結(jié)構(gòu)外表涂裝系統(tǒng)均使用中海油阿沃德牌油漆（見表2），鋼結(jié)構(gòu)表面沖砂至Sa2.5（等同SSPC-SP10），表面粗糙度為45-75μm。

本項(xiàng)目采用的環(huán)氧富鋅底漆是一種以環(huán)氧樹脂、硅酸乙酯、鋅粉為主要基料的雙組份防銹底漆，具有陰極保護(hù)作用，在金屬表面有優(yōu)異的附著力，干燥速度快，防腐蝕能力強(qiáng)，主要應(yīng)用于重防腐場(chǎng)合，提供長(zhǎng)效保護(hù)。

環(huán)氧漆作為中間漆使用，一方面用來(lái)增加漆膜厚度，提高油漆涂層的耐久性，加強(qiáng)防腐性，另一方面提升底漆與面漆之間的附著力和漆膜內(nèi)部連接強(qiáng)度。本項(xiàng)目采用的中漆為含云母氧化鐵的雙組分厚漿型環(huán)氧漆，具備以上環(huán)氧漆優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，其屏蔽性能更好，特別適用于潮濕的環(huán)境下的防腐配套使用。

面漆采用由氟碳樹脂、耐候性顏填料、有機(jī)溶劑、助劑及耐候性固化劑組成的雙組份氟碳面漆，由于氟樹脂涂料由于引入的氟元素電負(fù)性大，碳氟鍵能強(qiáng)，具有出色的防腐各項(xiàng)性能。在JT/T733-2008中提到了將氟碳涂料引入港口設(shè)備的鋼結(jié)構(gòu)表面防護(hù)體系，明確規(guī)定氟碳面漆作為C5腐蝕環(huán)境下鋼結(jié)構(gòu)長(zhǎng)效防腐用面漆，與另一種港口設(shè)備涂裝工藝常用的脂肪族丙烯酸聚氨酯面漆相比，該面漆具有更好的耐候性、耐熱性、耐腐蝕性以及獨(dú)特的自潔能力和低摩擦性，更加適用于本項(xiàng)目滾裝橋所處的工作環(huán)境。

（2）封閉結(jié)構(gòu)件內(nèi)表面涂層系統(tǒng)采用特奈麥克無(wú)機(jī)物雜化水性環(huán)氧漆（見表3），焊縫區(qū)域及涂層損壞區(qū)域打磨至St3級(jí)或SSPC‐SP3，并按規(guī)定進(jìn)行底漆修補(bǔ)。

在主結(jié)構(gòu)件內(nèi)部的涂裝材料上嘗試采用了以水作為溶劑的水性漆，無(wú)毒環(huán)保，一方面突出改善了施工作業(yè)的環(huán)境，提高了封閉結(jié)構(gòu)件內(nèi)部涂裝施工過程的安全性，另一方面，水性漆對(duì)材質(zhì)表面適應(yīng)性好，涂層表面附著力強(qiáng)，在防腐性能上可以達(dá)到油性漆的標(biāo)準(zhǔn)。endprint

4.工藝流程及效果分析

4.1工藝流程

?？诟坌潞８蹍^(qū)汽車客貨滾裝碼頭在所使用的滾裝橋在涂裝工藝的選擇上采用港機(jī)設(shè)備的涂裝標(biāo)準(zhǔn)。

涂裝方案使用阿沃德無(wú)鉛涂料，涂層在ISO 12944定義的C5-M環(huán)境下涂層設(shè)計(jì)防腐耐久年限為15年，主體鋼結(jié)構(gòu)銹蝕程度不超過Re-3。

（1）鋼材表面在涂底漆前采用專用設(shè)備噴丸除銹處理，處理效果應(yīng)達(dá)到中國(guó)除銹標(biāo)準(zhǔn)的Sa2 1/2以上；

（2）高強(qiáng)度螺栓連接法蘭面沖砂至Sa2.5，表面粗糙度達(dá)到40-75μm，涂裝無(wú)機(jī)富鋅底漆，干膜厚度50μm（GB/T 16823，1～3，1997）；

（3）涂裝施工應(yīng)在清潔、干燥通風(fēng)、相對(duì)濕度85%以下、基材表面溫度高于露點(diǎn)3℃的條件下進(jìn)行；

（4）對(duì)于需涂裝的機(jī)加工表面，可以進(jìn)行沖砂處理至Sa 2.5的機(jī)加工表面，確保粗糙度達(dá)到35μm以上，其涂層系統(tǒng)與主結(jié)構(gòu)件保持一致，無(wú)法進(jìn)行沖砂處理的機(jī)加工表面，按照SSPC SP1的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行除油，并用電動(dòng)工具或粗砂皮紙（小于80目）進(jìn)行表面拉毛，清理灰塵后，采用容忍性較高的 MC-EP-6 作為底漆，膜厚為 60μm，中漆膜厚為 100 μm，面漆與主結(jié)構(gòu)件保持一致；

（5）底漆采用環(huán)氧富鋅底漆， 要求其固體含量按體積計(jì)超過50%，按重量計(jì)應(yīng)超過80%，采用無(wú)氣噴涂設(shè)備進(jìn)行涂裝施工；

（6）中間漆采用環(huán)氧厚漿中層漆，要求其固體含量按體積計(jì)超過80%，采用無(wú)氣噴涂設(shè)備進(jìn)行涂裝施工；

（7）面漆采用氟碳面漆， 固體含量以體積計(jì)應(yīng)超過50%， 采用無(wú)氣噴涂設(shè)備進(jìn)行涂裝施工；

（8）涂裝質(zhì)量控制，涂層外觀無(wú)明顯缺陷，涂層膜厚按80-20原則（ISO19840）檢驗(yàn)，附著力不低于3MPa（ISO4624）。

4.2效果分析

該涂裝方案于2016年9月確定，其中前五臺(tái)客滾橋于2016年11月完成制作及涂裝工作并于次年1月投產(chǎn)使用，后兩臺(tái)于客滾橋2017年1月完成制作及涂裝工作并于2017年4月投入使用，經(jīng)過一段時(shí)間的空氣和水下使用檢驗(yàn)，橋體各部件油漆漆膜超過5000小時(shí)以上無(wú)粉化、無(wú)龜裂，超過2000小時(shí)以上漆膜沒有起泡及漆皮剝落，鋼結(jié)構(gòu)表面僅有少量腐蝕，主要存在于主體鋼結(jié)構(gòu)焊縫及邊角位處，且橋體外觀無(wú)明顯退色，滿足油漆耐人工加速老化試驗(yàn)技術(shù)指標(biāo)及耐鹽霧技術(shù)指標(biāo)要求，橋體鋼結(jié)構(gòu)整體防銹蝕情況處于優(yōu)良狀態(tài)。

5.展望

海口港新海港區(qū)滾裝橋的安裝和使用均在沿海港口區(qū)域，腐蝕環(huán)境惡劣，承受著強(qiáng)烈變化的海洋氣候的影響，因此，滾裝橋鋼結(jié)構(gòu)的涂裝工藝對(duì)其的使用壽命起到至關(guān)重要的作用。環(huán)氧富鋅底漆/環(huán)氧厚漿中層漆/氟碳面漆防腐涂層配套在港口設(shè)備涂裝工藝上正在逐漸被廣泛認(rèn)可和使用，而在港口車客滾裝橋鋼結(jié)構(gòu)上大規(guī)模的嘗試和使用在國(guó)內(nèi)尚屬首次。近年來(lái)氟碳面漆已成為一種愈發(fā)受到重視與青睞的戶外高耐候性耐腐蝕性油漆品種，在橋梁、火車、飛機(jī)、船舶、汽車和大型港口設(shè)備鋼結(jié)構(gòu)的防腐涂裝領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。結(jié)合本項(xiàng)目使用的涂裝工藝方案，預(yù)期可將客滾橋鋼結(jié)構(gòu)的維護(hù)周期延長(zhǎng)20-30%，為其長(zhǎng)期安全有效使用提供了保障，有效地節(jié)約了維護(hù)和人力成本，減少環(huán)境污染，延長(zhǎng)客滾橋鋼結(jié)構(gòu)的使用壽命，提升設(shè)備使用率。根據(jù)環(huán)境相似條件，未來(lái)可將該涂裝工藝方案推廣在海南其它港口或者內(nèi)陸、沿海港口的港口客滾橋進(jìn)行生產(chǎn)推廣和使用。

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