船舶上層建筑涂料消耗控制方法

辛露，吳擁軍，霍晟

(1.上海外高橋造船海洋工程有限公司，上海 201306；2.上海外高橋造船有限公司，上海 200137)

涂裝作為最為有效和經(jīng)濟(jì)的防腐措施，被廣泛應(yīng)用于船舶領(lǐng)域。由于船舶需涂裝的面積大，航海環(huán)境對于涂裝要求高，油漆用量大，涂裝成本一直居高不下。在實(shí)際建造中，涂裝占船舶建造成本的12%～18%[1]，另因涂層破損，補(bǔ)涂或重涂大大增加了油漆用量，導(dǎo)致涂料消耗過大，提高了造船成本。關(guān)于控制油漆用量，降低涂料消耗，相關(guān)的研究工作有，對在船舶建造過程中導(dǎo)致涂層破壞原因進(jìn)行分析，提出滿足涂裝施工和涂層保護(hù)的改進(jìn)措施[2]；對于壓載水艙的PSPC標(biāo)準(zhǔn)中的涂層破壞，總結(jié)涂層破壞類型，提出控制方法，介紹新型涂裝工藝[3]；在涂裝精益作業(yè)方面，也有學(xué)者對涂裝作業(yè)精細(xì)化管理，發(fā)展綠色涂裝，提出涂裝設(shè)計(jì)和生產(chǎn)管理的優(yōu)化方案[4]。總之，此前的研究多集中于對船舶整體或?qū)Ｓ煤Ｋ畨狠d艙涂裝施工和涂層破損。本文以上海外高橋造船海洋工程有限公司(以下簡稱外高橋海工)建造的船舶上層建筑為例，分析涂層破壞影響因素并提出相應(yīng)的控制方法。

1 上建油漆用量現(xiàn)狀

外高橋海工上層建筑建造流程見圖1。

圖1 上層建筑建造流程

涂裝貫穿于船體和舾裝各階段，涂裝作業(yè)總體可分為三大部分。預(yù)處理階段，在鋼板到貨后，按照規(guī)格書要求對鋼板進(jìn)行預(yù)處理，隨后立刻噴涂車間底漆，起到臨時(shí)保護(hù)作用，組立階段對因焊接引起的車間底漆破損及時(shí)進(jìn)行跟蹤補(bǔ)漆；分段二次表面處理階段，對分段進(jìn)行沖砂處理，后續(xù)進(jìn)入分段涂裝階段，按油漆明細(xì)表對分段內(nèi)外噴涂第一度底漆；總組階段，對涂層破損區(qū)域進(jìn)行表面處理，按油漆明細(xì)表修補(bǔ)第一度底漆并完工剩余道數(shù)油漆配套。

2012年至今，外高橋海工共建造上層建筑160多座，以散貨船、油船和集裝箱船3大民船的上層建筑為主。以18萬t散貨船上層建筑為例，對其油漆用量統(tǒng)計(jì)見表1、2。

由表2可知：船舶上層建筑外圍壁第一度油漆基本需要100%增補(bǔ)，上層建筑內(nèi)圍壁第一度油漆需要大概60%的油漆增補(bǔ)，上層建筑外圍壁白色面漆1度50 μm增補(bǔ)量也同樣翻倍。總體上建建造涂覆系數(shù)控制效果差，油漆消耗量大。

2 涂料消耗過高原因分析

導(dǎo)致實(shí)際涂料消耗過高的原因主要分為3類：①環(huán)境因素，施工人員技能水平不足和設(shè)備原因；②涂層破壞，由于外高橋海工地處東海之濱，常年風(fēng)大、潮濕，因此環(huán)境所引起的涂料消耗增大無法避免，可在施工時(shí)盡量選擇風(fēng)小的日子來減小油漆浪費(fèi)。限于涂裝施工人員技能水平、穩(wěn)定性問題以及設(shè)備因素，有可能在涂裝過程中導(dǎo)致涂層產(chǎn)生流掛、針孔、縮孔、裂紋等問題，雖可以通過培訓(xùn)等措施進(jìn)行提升，但很難徹底解決，因此可以考慮建立適當(dāng)?shù)莫劻P制度進(jìn)行整體控制，同時(shí)定期對設(shè)備進(jìn)行檢查，并及時(shí)進(jìn)行修護(hù)和更換。上述2大原因?qū)ν苛舷牡挠绊憦募夹g(shù)或工藝角度改善空間有限，可控性不高。而導(dǎo)致涂料消耗過高的主要原因——③涂層破壞,其可控制性遠(yuǎn)高于上述兩種原因。上層建筑涂層破壞修補(bǔ)現(xiàn)場見圖2。

表1 18萬t散貨船90A總段上層建筑油漆消耗量

表2 某上層建油漆明細(xì)表

圖2 上建涂層破損修補(bǔ)現(xiàn)場

對外高橋海工建造的上層建筑涂裝情況進(jìn)行調(diào)研分析，得到導(dǎo)致涂層破壞的主要原因如下。

2.1 鋼板變形矯正

現(xiàn)代造船中鋼板與型材等結(jié)構(gòu)的連接均采用焊接，船體鋼板大多厚度為12～13 mm，而上層建筑圍壁板采用鋼板厚度大多為7～8 mm，由于焊接過程中產(chǎn)生的高溫，引起鋼板局部溫度高，整體受熱不均勻，更容易產(chǎn)生塑性形變。此外焊接區(qū)域也受焊接收縮或殘余應(yīng)力影響，進(jìn)一步引起結(jié)構(gòu)發(fā)生變形，使得鋼板等結(jié)構(gòu)的平整度不足，無法滿足規(guī)范要求。除去焊接對鋼板變形的影響，鋼板放置過程中支撐不當(dāng)、部分區(qū)域承載重物等情況均會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)發(fā)生變形。為滿足規(guī)范對于結(jié)構(gòu)的平整度要求，需要對鋼板變形進(jìn)行矯平，一般采用火工矯正、機(jī)械敲擊等方法，均會導(dǎo)致鋼板上的涂層被大面積燒毀或脫落，造成嚴(yán)重的涂層破壞，導(dǎo)致涂層破損率上升，需要后續(xù)重新進(jìn)行表面處理和涂裝。

2.2 碰釘安裝損壞

碰釘作為絕緣的固定結(jié)構(gòu)，依據(jù)外高橋造船有限公司的建造慣例，一般1 m2需安裝16個(gè)碰釘，因此對于一座上建，所需安裝碰釘數(shù)目以數(shù)萬計(jì)，對于超大型集裝箱船上建約有十幾萬。以外高橋海工所建造18萬t散貨船為例，共計(jì)需安裝約66 000個(gè)碰釘。因?yàn)樯蠈咏ㄖ侄坞A段二次表面處理以沖砂為主，沖砂會導(dǎo)致碰釘脫落，因此碰釘安裝放在總組階段進(jìn)行，導(dǎo)致碰釘會直接焊接在涂層表面。由于碰釘分布密集，需要在碰釘安裝后進(jìn)行表面處理，再進(jìn)行整體涂裝，上層建筑內(nèi)部一度底漆大部分需要修補(bǔ)甚至打磨后重新涂裝。碰釘安裝導(dǎo)致涂層破壞情況見圖3。

圖3 碰釘安裝涂層破損現(xiàn)場

2.3 面漆覆蓋率差

初始涂裝設(shè)計(jì)，上層建筑外面漆只噴涂一度，可能會導(dǎo)致無法遮蓋中間漆或者底漆的顏色，無法通過船東檢驗(yàn)，因此在顏色覆蓋率不夠的區(qū)域會在原本一度面漆的基礎(chǔ)上增加面漆厚度或者噴涂二度，見圖4，增加了實(shí)際油漆用量，增大了涂料消耗。

圖4 面漆發(fā)青施工現(xiàn)場

2.4 其他

在船舶上層建筑建造過程中，由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，建造周期長，運(yùn)輸及安裝過程中發(fā)生舾裝件、設(shè)備磕碰從而導(dǎo)致涂層機(jī)械損傷的情況也時(shí)有發(fā)生。此外，干涉、安裝不當(dāng)?shù)雀鞣矫嬉蛩厮鸬耐繉悠茐囊膊豢杀苊猓@些操作失誤等都會引起涂層不同程度的破損，需要后續(xù)進(jìn)行補(bǔ)漆或者打磨后重新噴涂。

3 涂料消耗控制方法

3.1 涂裝施工工藝變更

通過對涂料超額原因分析可以看出，目前外高橋海工采用分段階段噴涂一度底漆，總段階段對底漆進(jìn)行局部打磨或全部打磨所有底漆后重新涂裝的方式，補(bǔ)漆后涂裝剩余配套油漆。上建外壁的一度底漆在總組后基本被徹底打磨重新噴涂，上建內(nèi)壁的一度底漆近60%需要重新打磨重新噴涂，一度底漆的浪費(fèi)是導(dǎo)致涂料消耗過大的主要原因。因此應(yīng)考慮對涂裝工序進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，即對車間底漆的噴涂進(jìn)行改進(jìn)，采用更好的車間底漆和設(shè)備，增加鋼材結(jié)構(gòu)防護(hù)時(shí)限，在分段階段不做二次表面處理及噴涂一度底漆，分段下胎后不涂裝直接總組。在安裝過程中，及時(shí)對于底漆破損區(qū)域進(jìn)行跟蹤補(bǔ)漆，避免鋼材腐蝕，在后續(xù)總組階段，依據(jù)車間底漆表面狀態(tài)，選擇保留或打磨車間底漆，后按照油漆明細(xì)表完成涂裝作業(yè)。這種方法能夠節(jié)約一度底漆的油漆量，同時(shí)，由于總組前不涂裝一度油漆，可規(guī)避結(jié)構(gòu)變形矯正中所產(chǎn)生的涂層破損對油漆用量的影響，大幅度降低涂料消耗。

3.2 碰釘安裝階段前移

涂裝施工第一度油漆由分段階段改為總組后，不存在碰釘安裝前移會被沖砂打掉的情況。考慮碰釘對于涂層破壞的影響，可將碰釘安裝工序前移至總組噴涂一度底漆之前，對于其他會影響結(jié)構(gòu)一度底漆的舾裝件安裝，均可采用安裝工序前移的方法來規(guī)避，從而能夠有效降低涂料消耗，節(jié)約油漆用量。

3.3 面漆涂層道數(shù)優(yōu)化

底漆一般為紅褐色，顏色較深，一度面漆遮蓋率不足。應(yīng)與油漆供應(yīng)商和船東進(jìn)行協(xié)商，將一度面漆優(yōu)化為兩度或適當(dāng)增加面漆干膜厚度，將方案固化至規(guī)格書中。能避免顏色遮蓋率不足的問題，減少油漆設(shè)計(jì)用量之外的浪費(fèi)。

3.4 新型涂料應(yīng)用

除了更改施工工藝與流程和控制管理措施，也可以推行新型涂料，低表面處理涂料對于表面處理等級要求會大大降低[5]，這種涂料可以在牢固附著銹蝕表面，作為上層建筑外圍壁底漆可減少總組階段打磨工作量。同時(shí)考慮環(huán)保，上層建筑內(nèi)也可采用水性涂料。通過新型涂料的應(yīng)用，可有效地降低涂料消耗，同時(shí)也能夠更好地滿足安全環(huán)保要求。

3.5 其他

對于舾裝件設(shè)計(jì)和施工中產(chǎn)生的安裝錯(cuò)誤，在設(shè)計(jì)中應(yīng)推行改單管控，降低設(shè)計(jì)人員的出錯(cuò)率；現(xiàn)場也可實(shí)行相關(guān)的獎罰制度，減少安裝錯(cuò)位問題。此外對于舾裝件可推行涂裝保留，即在需焊接的區(qū)域僅涂不影響焊接的車間底漆，而不做其他油漆，待安裝完成后進(jìn)行統(tǒng)一涂裝或補(bǔ)涂，由于舾裝件數(shù)目眾多，涂裝保留也能在一定程度上減小涂料消耗。