防污漆塢修涂裝淺析

李志奇

（中海石油（中國）有限公司天津分公司，天津 300459）

0 引言

船舶在江海中行駛，處于惡劣的腐蝕環境中，有研究表明將裸露的鋼板浸入海水中，其自然腐蝕率可以達到0.1～0.5mm/a的程度。海生物等附著在船舶上后，增加了船舶的自重，即增加了航行時候的阻力。進而增加了燃料的消耗量，降低了航行效率[1]。調查結果顯示，燃料消耗會增加10%左右。另外海生物的附著產生的分泌物會加速船體腐蝕，提高了船體腐蝕的安全風險性，降低了船舶的服役壽命，提高了船舶維修的周期和頻率。目前被廣泛應用，經濟高效地減緩或降低海生物附著造成的腐蝕問題的重要手段仍然是在船舶表面涂裝防污涂料，在解決腐蝕問題的同時也提高了船舶航行效率，降低了燃料的消耗量。為解決上述問題，涂料性能固然重要，但是評價涂裝效果整體的好壞，施工控制也是重中之重。

1 船底防污漆體系介紹

在航海歷史上，人們曾經使用過含有砷鉛的物質混入油漆作為防污涂層，但是因為對海洋環境會造成巨大危害，多年來已被很多國家禁止使用。在上個世紀50年代有機錫作為毒油漆的殺蟲成分進行使用[2]，毒性較小而且效果較好，可以保證船體5年之內不發生污底，60～70年代此類防污涂料商品化成熟，應用廣泛[3]。隨著國際社會對環保的要求越來越高，環境友好型防污涂料的開發勢在必行，80年代以后，出現了無錫自拋光防污漆，而且到現在為止，人們仍對無錫自拋光防污漆不斷的進行完善。當前國內所用的船舶防污漆主要為無錫自拋光漆，無錫自拋光漆的防污機理為高分子聚合物在水中進行緩慢水解，持續不斷地露出新的涂層，已附著的海生物隨之脫落，海生物無法進行固定和繁殖。表1為經典涂層配套體系。

表1 經典涂層配套體系

配套體系由船底防銹漆、連接漆和船底防污漆三種性質及功能不同的涂料配套構成。三種涂料相輔相成，缺一不可。船底防銹涂層為厚漿環氧底漆，防銹漆是防污漆的底層涂料，它固體含量高，且對基材表面的處理要求不高，直接涂敷于基材上作為防腐屏障，阻止防污漆中的無機成分，如氧化銅、氧化汞等對鋼板造成腐蝕，還可阻止防污漆破損處的海水腐蝕。連接漆在配套涂層體系中，噴涂于防銹底漆之上，作為防銹底漆和防污漆之間的紐帶，增大涂層間的附著力。船底防污漆用于阻止海洋微生物附著于船舶上，在有效期內能保持船底的光滑度與清潔度，使船舶保持較高的燃料效率。

2 船舶涂裝維修工序

船舶從進入塢修開始可以分為以下幾個階段，并按照GB/T 3513-1993《船舶除銹涂裝質量驗收技術要求》進行執行。

（1）涂層原始狀態分析：包括船舶銹蝕、海生物附著程度、涂裝方式、打砂等級、油漆配套體系和油漆用量估算等需要和船東進行溝通確認。為確保涂層的兼容性，與船東和施工隊對船舶涂層體系進行溝通非常重要，包括涂層種類，涂裝面積，涂層厚度，這是涂裝過程中驗收的重要參考依據；

（2）處理厚銹蝕和海生物：在高壓水沖洗前需要人工針對比較厚的銹蝕和附著面積且牢固的海生物進行鏟除，節省在噴砂過程中的成本。查找厚銹蝕和海生物附著嚴重的地方一定要仔細，特別是施工人員容易忽視和噴砂時難以觸及的部位，不留死角；

（3）高壓水沖洗：能夠有效地去除船舶上的灰塵、鹽分、以及浮銹，高壓水沖洗在船舶維修中是一種健康環保高效的常用方法。

對基材表面水清洗完成后需要進行清洗效果的測試-鹽分測試，鹽分濃度測試標準要求一般以不超過50mg/cm2為宜。若不符合標準要求需要進一步進行水沖洗,直到達到規格書要求為止；

（4）局部噴砂：按照船東和工程維修計劃書要求，對涂層銹蝕嚴重部位進行噴砂處理,除銹等級通常為Sa2.5。噴砂用的磨料不允許沾有油污且鹽分含量達標，磨料的尺寸適中且顆粒大小均勻，使噴砂后的基材表面粗糙度達到45～85um。噴砂作業時應在環境條件良好的時間進行，并注意天氣變化，通常需要在打砂完成后4h內進行油漆涂裝；

（5）油漆涂裝：對于噴砂報檢完畢的基材表面要及時進行油漆遮蓋，一般為底漆修補，面漆全涂。涂裝油漆時特別要注意復涂間隔，需要在油漆硬干時和油漆說明書上規定的最長復涂時間內進行復涂，最大限度的保證涂層的附著力。

站立位置： 以拿噴槍側的肩膀對準工件中心為基點，兩腳以基點對稱分開，分開距離約為肩寬的1.5倍，膝蓋輕微向前彎曲，槍嘴垂直于基材表面。

噴槍距離：噴涂距離一般指噴槍空氣帽霧化孔到需噴涂物件表面的直線長度，一般200～300mm為較佳的噴涂距離。

塢修過程中涉及的工種較多，交叉作業頻繁，有效的溝通和按照涂裝工序有條不紊的計劃執行，對重要節點進行把控和檢測，是船舶涂裝維修施工進度和施工質量的重要保證。

3 施工過程的監控

涂層質量三分靠涂料、七分靠施工，施工的好壞決定著涂層質量，施工監控又決定著施工的好壞，施工監控在整個涂裝過程中的重要性顯而易見。為了有效監控施工質量，要對影響涂裝效果因素進行全方位的考量，這就需要掌握船舶舊涂層狀態和各類涂料的施工條件，對施工重要節點進行監控，提高涂裝長期效益。

3.1 高壓淡水清洗

長期漂泊在海洋上的船舶表面附著了大量的鹽分、灰塵及附著在船體上的海生物，還有遭到嚴重銹蝕破壞的舊漆皮，這些污損物極易引發涂層的失效。高壓淡水清洗的目的就是洗去這些附著物。另一方面進行高壓水清洗的目的是除去防污底漆的分解層，由于目前大部分船舶使用的防污漆為自拋光涂料，這種涂料通過自身水解來達到防污效果，再重新涂裝前的高壓水清洗能夠除去分解層，加強新涂層與舊涂層的附著力。

水清洗完成后需要對基材表面進行鹽分測試，鹽分濃度測試要求鹽分一般不超過50mg/cm2。鹽分測試一般采用套子測試，將帶粘性邊緣的套子粘在基材表面上。拎起套子，用注射器將溶液注入套子內，使溶液接觸基材表面。對套子內的測試溶液按摩兩分鐘。然后，將套子從基材表面取下，在電阻計上對測試溶液進行測量計算得出鹽分濃度。

3.2 噴砂處理

在船舶涂裝維修過程中一般要求噴砂等級為Sa2.5，即非常徹底的噴射或拋射除銹。要求為鋼材表面無可見的氧化皮、油脂、鐵銹、污垢、油漆涂層等附著物，僅殘存有點狀或條狀的輕微色斑。噴砂用到的材料主要為磨料，磨料的各項指標是否達標對噴砂效果產生重要影響，需對用于噴砂的磨料進行以下檢測：

pH檢測：磨料（100克）搗碎后，取50克，加200ml蒸餾水，攪拌充分混合均勻。混合液的pH值不能低于6.2。

油污檢測：10g的磨料加入10mlCH2Cl2，均速搖動5min，滴5滴溶劑在干凈玻璃試片上，等溶劑完全揮發后，把玻璃試片置于黑暗環境下，用紫外線照射，如果發出藍色的瑩光，說明該批磨料不達標。

鹽分檢測：取200g樣品磨料倒入500ml大口試瓶內，攪拌1min，待水和磨料平靜后再攪拌8min，水靜止后再攪拌1min。共需攪拌10min，這樣可以確保鹽類充分溶解。然后將溶液經5目的過濾紙過濾，倒掉首先過濾下來的10mL溶液后，使用后續過濾的50mL溶液測量電導率。將導電儀探頭浸于溶液中，打開導電儀測量導電率。為了保證數據的正確性和準確性，可以重復多次試驗。

噴砂完畢后，銹蝕周圍的舊涂層不可避免的受到沖擊，在涂裝前要及時用鏟刀或磨機對舊涂層進行清除，對灰塵和舊涂層碎片進行清潔，減少以后工序的工作量。

3.3 涂裝控制

環境或周圍環境條件在很大程度上會影響涂裝操作的所有階段，通常船舶涂裝維保工作應該在溫度高于5oC（最低不低于0oC），相對濕度低于85%的氣候條件下進行，當基材溫度與露點的差值小于等于3oC時，基材表面會出現冷凝現象，禁止涂裝。船塢大多位于海邊，天氣變化隨時發生，涂裝期間要特別注意天氣變化，應該避開大霧、大風、雨雪天氣。在夏季應選擇避開太陽曝曬的時間段進行涂裝，避免導致干噴、針孔等弊病發生。在冬季應選擇白天溫度較高的時間段進行涂裝施工，提高油漆固化速度，減少涂層流掛產生。

防污漆可采用高壓無氣噴涂、手工刷涂和輥涂，對焊縫、鉚釘等邊角部位首先預涂一道，高壓無氣噴涂不僅效率高而且可得到較高的膜厚。船底防污漆一般為單組分，防污漆一般不加或少加稀釋劑，如加稀釋劑必須使用專用的稀釋劑，以免影響防污效果。環氧油漆用稀釋劑可以溶解防污涂層，所以在涂層清潔和油漆泵使用的過程中必須提醒施工人員注意稀釋劑所用的型號。

施工前要徹底將涂料攪拌均勻，要按照涂裝設計的要求嚴格檢查防污漆的膜厚，以延長防污期效。防銹漆和防污漆之間還有一道中間漆，能夠加強環氧防銹漆和防污漆的層間附著力，各道涂料涂裝時要注意涂料的干燥時間和最短、最長涂裝時間間隔。一般船舶下水服役1～1.5年后，以3～6個月為周期進行附著物的清洗，可大大恢復船舶的航速，有效節省船舶燃料。

涂裝過程中的涂層修補需要重點關注，需要對修補部位周圍的涂層進行打磨處理，打磨出坡口（角度30～45°）的橫截面如圖1所示，并由底漆到面漆逐層修復，保證涂層的連續性和完整性。

圖1 打磨破口示意圖

4 建立涂裝數據庫

船舶從建造材料預制到完成交船再到船舶正常的維保，涂裝貫穿于船舶的整個生命周期。船舶的涂裝維保則成為了一項不可或缺的工程，我國不斷向涂裝技術先進的國家進行學習和引進先進技術，但是仍與世界一流水平有很大差距。

現場涂裝一線的執行者和監控者的職業素質會很大程度上影響涂裝的質量，把上述對防污漆的涂裝監控過程進行系統記錄，形成數字圖像文檔，我們就建立起防污漆涂裝維保數據庫，保證涂裝工作的可追溯性，通過多次塢修進行經驗積累，找出銹蝕嚴重、海生物易聚集的重點部位，達到發現并且改進施工中存在的問題，改善施工質量和方法，重點監控。通過數據庫的積累可以建立起腐蝕問題與施工質量的相關性參數模型，對施工質量進行評級，通過模型分析出涂層壽命及腐蝕程度。該數據庫可以對船東進行質量跟蹤服務，有助提高自身涂裝工程技術水平和客戶滿意度，涂裝可追溯性的建立不僅對防污漆涂裝維保起到良好的指導意義，也對整個涂裝行業的發展和行業習慣的養成都會有深遠的影響。

5 防污漆的發展思考

環境友好型防污涂料的研發和應用是本世紀海洋涂料的主要發展方向，產品需要不斷地更新換代，一種性能卓絕的防污涂料應該具備以下特點：防污效果好，防污時間長，成本效益經濟適用，健康環保。此外各種配套設備和現場施工技術也要跟上時代潮流，不斷創新，不斷對經驗進行積累，注重涂裝過程中每一步細節。相信更實用、更高端的防污涂料配套更專業、更完善的現場施工與質量控制，一定會為我國成為海洋強國建設做出突出貢獻。