激光清洗在船舶建造修理中的應用

袁華風 ，劉 鶴 ，鐘良省 ，梁煥軍

（1.招商局重工（深圳）有限公司，深圳 518000；2.深圳匯澤激光公司，深圳 518000）

1 前言

船舶除銹清洗是船舶建造與修理的重要環節，是船舶涂裝施工的第一步驟。根據資料表明，在對涂層質量的影響因素中，除銹除漆質量的比重高達近50%，遠超過涂裝工藝條件、涂層厚度及涂料種類的占比。傳統的打砂噴砂除銹工藝對空氣和水體造成嚴重污染（圖1）。據統計，干氣噴砂工作環境中的粉塵含量可達650 mg/m3，除銹工人容易得矽肺病和眼疾，嚴重危害工人的身心健康。

目前，世界上大部分發達國家己經禁止在敞開環境下使用干氣噴砂除銹。我國正在積極構建以人為本的和諧社會，對嚴重污染環境型企業加大了整治力度，隨著國家環保法的出臺，絕大部分地區將禁止再使用打砂除銹。為推動我國船舶行業向高端發展，各種有利于環境保護的清洗技術在船廠的應用應運而生，激光清洗技術[2]就是其中之一。

激光清洗技術是一種新的工業清洗技術,是指利用高能激光束照射工件表面（圖2），使工件表面的污物、銹斑或涂層發生瞬間蒸發或剝離，高速有效地清除清潔對象表面附著物或表面涂層，從而達到潔凈的工藝過程[1]（圖3）。由于激光與被清潔表面無接觸,不僅能高速有效地去除表面無機和有機的污染物,而且不會損傷被清潔表面的性能，不產生有毒氣體和噪音,對人體和環境無害，具有效率高、機動靈活、容易實現自動化等優點。激光清洗技術對于目前處在環保高壓態勢下的現代修造船業來說，無疑是一個相當有效的解決方案。船廠應利用這次機會積極響應國家十三五規劃，以產學研用形式與激光研發單位合作，提升產業形態，將自己打造成為綠色修造船的典范，提升企業競爭力。

2 應用現狀

激光清洗技術在修造船行業的應用[3]目前還處于研發和實驗驗證階段，尚未真正應用于實際生產，相對于利用激光清洗的其他行業來說起步較晚，這與船廠自身的行業特點不無關系。船廠作為勞動密集型重工行業的代表，利潤率相對較低，而且船廠粗放式的人工清洗作業已經規模化，對于各種油污、銹、氧化物以及油漆和生產殘渣等污物的處理均能夠通過機械清洗或化學清洗等非環保性的方法來實現，船廠出于階段性自身生存發展的需要，自然不會花大成本去投入目前價格相對昂貴的激光清洗設備（目前一臺1 000 W 激光清洗設備售價約為人民幣350 萬元）。同時由于激光研發生產企業對船廠的生產狀況關注和了解甚少，以及船廠生產基材的表面清洗污物構成復雜多樣性[4]，給激光研發單位帶來研發成本和時間周期增加等難題，從而導致其更趨向于將應用研發轉向附加值更高、激光清洗條件更優越的行業。

隨著國家更嚴格環保法的出臺和對空氣污染和水污染禁令的日趨迫近，以及國家對企業工業技術改造及企業間產學研合作的大力政策支持和資金扶持，近年來船廠和激光研發企業的合作開始緊密起來，相關的研發和實驗逐步推進，部分清洗試驗已經取得階段性成果。例如圖3～圖5 所示為在某船廠使用500 W 激光器進行的主機活塞缸套積碳清除實驗，已經達到預期的清洗效果。據了解，因為該主機活塞缸套具有嚴格的公差匹配要求，不能夠進行機械打磨，而手工清洗效率又很低。使用激光清洗進行試驗后，不僅表面清洗效果滿足要求，而且效率大大提高。為了滿足船廠的實際需求，激光研發單位將各種清洗界面進行集成，使激光設備利用效率最大化，使用者只需手動觸摸點擊界面即可選擇功能并進行清洗作業，操作相當方便（圖6）。

3 經濟效益與前景

激光清洗作為一項先進新技術，在修造船業的效益與船廠目前的清洗作業的效益，可以通過表1 進行對比。

表1 激光清洗與人工清洗的對比

從表1 可以看出，激光清洗的成本比人工清洗的成本具有相當大的優勢，而且節能環保。據統計，南方某修造船廠修船業務為每年200～300 艘，總的除銹清洗面積達3 000 000 m2，每天的鋼板預處理量約4 000 m2，這意味著激光清洗技術在修造船廠應用市場中將大有可為。未來幾年，隨著激光清洗技術的不斷成熟，設備采購成本和維護成本將不斷降低，清洗效率將大大提高，激光清洗技術在船廠的應用將會得到快速的發展。

4 結束語

激光清洗技術近幾年來快速發展，不論在激光清洗工藝參數、清洗機理、清洗對象的研究方面，都取得了很大的進展和可喜的成果。目前由于激光器及其配套硬件的費用較高，使激光清洗技術的應用在修造船廠進展緩慢。但隨著新環保法的出臺和國家對該技術在政策和資金方面的大力扶持，以及激光器及其硬件的成本不斷下降，該項技術在修造船行業中廣泛應用也將成為現實，其應用范圍也會不斷拓寬，最終替代傳統清洗工藝，為環境保護和社會可持續發展作出應有的貢獻。