現代造船理念對船舶涂裝的促進

蘇娟娟， 張俊杰， 趙德斌

(1.上海船舶工藝研究所， 上海200032； 2.滬東中華造船(集團)有限公司， 上海 200129)

0 引 言

現代涂裝技術的發(fā)展對整個國民經濟，包括機械制造、石油、航天、汽車，尤其是船舶工業(yè)有著重大作用和意義。大量資料表明，國內外每年因銹蝕造成的損失相當驚人。據國外統計，每年由于腐蝕而報廢的金屬設備和材料約相當于全球金屬年產量的30%，高達國民經濟總產值的3%～4%[1]。鋼材是造船業(yè)的主要原材料，解決腐蝕問題是解決影響船舶質量問題的最重要技術。為減少船舶腐蝕造成的損失，亟需研究涂裝防腐蝕技術，促進船舶涂裝技術蓬勃發(fā)展。

1 中國船舶涂裝工業(yè)的發(fā)展

近年來，隨著造船業(yè)的迅猛發(fā)展，中國船舶涂裝工業(yè)的發(fā)展經歷了3個階段：

第一階段：20世紀80年代以前，船舶涂裝技術非常落后，傳統的“敲鏟油漆”生產方式甚至被戲稱為“漆糊涂”，新船甚至還沒有駛出碼頭就已經發(fā)生銹蝕，不得不再次進行油漆。

第二階段：始于20世紀80年代初期，也是中國船舶涂裝技術的發(fā)展起步期。當時，中國船舶工業(yè)開始承造出口船舶，較系統地引進了國外先進造船工藝、方法和標準，傳統的“敲鏟油漆”生產方式逐漸向先進的涂裝技術和管理模式方向發(fā)展[2]。同時，輻射帶動了一系列新設備、新車間、新標準、新體系等的發(fā)展(見圖1)。

圖1 船舶涂裝發(fā)展輻射相關技術領域

引進新技術需要昂貴的前期成本投入，一般的企業(yè)無力承擔，這一階段鋼材預處理流水線和噴砂涂裝車間沒有覆蓋所有船企。噴涂設備、標準、體系也只是處于引進、模仿和學習國外經驗的階段，而且噴涂設備昂貴，技術人才匱乏，分段除銹、噴漆露天作業(yè)情況依然很多，噴涂質量良莠不齊，高質量的涂裝覆蓋率還不高。但是，在龍頭船企的帶頭示范作用下，涂裝技術水平、生產效率和涂裝質量快速提高，逐漸縮短了與先進造船國家的差距，涂裝質量受到國內外船舶所有人的好評，船舶涂裝起步發(fā)展。

第三階段：從2000年起至今，國際交流日趨頻繁，海運以其顯著的優(yōu)勢成為全球交流的最主要交通方式之一，造船業(yè)也迎來了暴發(fā)式發(fā)展的高峰年，現代造船理念隨之興起?！熬G色造船” “數字造船”和“標準化造船”逐漸被船舶所有人、船廠和設計院所接納和實施，這些理念正在并將對船舶涂裝技術的發(fā)展產生更為重大的意義和深遠的影響。

2 現代造船理念對涂裝技術及分段涂裝房發(fā)展的促進

2.1 “綠色造船”理念

全世界都在推行綠色制造理念,目前國內幾家骨干企業(yè)也都提出了“綠色造船”的口號,實行HSE(健康、安全、環(huán)境)程序管理，該理念對船舶涂裝技術提出了更高的要求。與此同時，有機揮發(fā)物含量限制法規(guī)和有害空氣污染物排放法規(guī)的出臺，推動了船舶涂裝和重防腐涂料朝高固體分、無溶劑、水性化方向發(fā)展。為響應市場需求，國內外開發(fā)研制出了大量優(yōu)質的新型涂料，但涂料越優(yōu)質，對船體表面的質量要求也越高，這就需要先進的涂裝技術和裝備與之相配套。船舶涂裝是船舶制造過程中能耗最高且產生三廢最多的環(huán)節(jié)之一，新的環(huán)保要求下露天作業(yè)已沒有生存空間，簡陋的涂裝車間逐漸被現代化涂裝工場(見圖2)所取代 。

圖2 現代化涂裝工場

涂裝主要是采用噴丸、噴砂的方式對鋼板進行表面除銹清理，然后進行高壓噴漆。除銹、噴漆都有不同的溫度要求，而且處理后的鋼鐵表面經檢查合格后須盡快進行噴涂，其間隔時間越短越好。在潮濕或工業(yè)大氣壓等環(huán)境條件下，須在4 h內涂裝完畢，晴天或溫差不大時，最長間隔不超過12 h，否則剛處理后的鋼鐵表面又會被氧化產生銹蝕，所以涂裝工藝對環(huán)境的要求非常高。目前國內設計的分段涂裝工場已達到國際先進水平：先進的工藝系統設計保證任何氣候條件下都能正常地進行涂裝作業(yè)，顯著提高了生產效率；除塵系統、漆霧處理系統的設計顯著減輕了拋丸及噴漆作業(yè)對環(huán)境的污染；廢氣濃度報警系統、噴砂集中控制系統、工藝設備集中控制系統(見圖3)、區(qū)域粉塵集中控制系統等將除噴砂工、噴漆工外的其他工人從極其惡劣的工作環(huán)境中解脫出來；可編程邏輯控制器(Programmable Logic Controller, PLC)、觸摸屏、模擬屏的應用，系統的自動控制、人機對話、防止誤操作功能的程序設計，使得操作工人的體力和精神得以解放。涂裝行業(yè)也實現從勞動密集型到技術密集型的轉變。

圖3 工藝設備集中控制系統

雖然涂裝作業(yè)已趨于現化化，大多數工種可被機算機和機械替代，但是分段噴砂及噴漆工種的工人還無法從惡劣的操作環(huán)境中解脫出來。目前汽車涂裝、船舶鋼材預處理流水線等車間已開始應用涂裝機器人，它們可替代操作工人在惡劣危險的環(huán)境中作業(yè)，同時大幅提高工作效率和工作質量，但由于分段涂裝工藝的復雜性和無法批量生產涂裝機器人，其在此領域的應用還處于探索階段。隨著“綠色造船”理念不斷深入人心，應加緊進行涂裝機器人在分段涂裝房內的應用研究，未來在船體分段涂裝房內，由涂裝機器人取代噴丸及噴漆工人,實現真正意義上的“綠色造船”。

2.2 “智能造船” 理念

“智能造船”指對包括船舶涂裝在內的整個造船過程(包括設計、采購、倉儲、生產、試驗、交付)實行計算機管理，借助信息技術的優(yōu)越性提高整個造船系統的兼容性和高效性。圖4為計算機輔助涂裝管理圖。計算機輔助涂裝管理可以推進涂裝管理規(guī)范化、科學化，全方位提升管理能力。

圖4 計算機輔助涂裝管理圖

江南造船(集團)有限公司開發(fā)的SPE-MIS系統、滬東中華造船(集團)有限公司開發(fā)的涂裝生產管理集成系統，以及廣船國際有限公司開發(fā)的涂裝信息管理系統代表了涂裝管理信息化水平，有的甚至已經達到系統工程管理水平。

2.3 “標準化造船”理念

“標準化造船”理念與“數字造船” 理念相適應，對包括船舶涂裝在內的整個造船過程(包括設計、采購、倉儲、生產、試驗、交付)實行標準化管理，可減少不必要的流程和人力、物力的浪費，提高效率，有效避免由于人為失誤造成的損失。

在“標準化造船”理念引領下，移動式涂裝房開始在國內興起,但技術還不成熟，是今后應努力研發(fā)的方向。移動式涂裝房采用模塊化設計, 主體結構為輕鋼彩板,各類專用系列接扣件、鋼架件和多種專用緊固件為輔助材料，將進氣管道、除塵設備、除漆霧設備、噴砂設備、吸砂設備、傳感器、溫濕度控制設備等設計成標準的接口模塊，在不同工程中根據不同需求進行積木式快速搭建，在工程完工后又快速拆卸，等待再次組裝用于下一個工程項目。這將對造船業(yè)尤其是修船業(yè)產生極其深遠的影響。

3 結束語

現代造船理念不斷影響和促進著船舶涂裝技術及分段涂裝房的發(fā)展，應順應時代潮流、把握船舶工業(yè)蓬勃發(fā)展的大好歷史機遇，為船舶涂裝技術和分段涂裝房事業(yè)作出更大的貢獻。