船舶防腐涂装研究

摘要：随着技术的进步，我国企业逐步走出国门，一带一路背景下，船舶航运地位愈发重要。海水属于优良电解质，可导致钢铁因电化学反应而锈蚀，我国每年有大量船舶因锈蚀问题而整修，对海上物流造成了不利影响。防腐涂装是解决船舶腐蚀问题的关键，由于涂料选择不当、作业方式不合理，很多涂装作业质量不达标，满足不了船舶防腐需要。本文阐述了涂料的构成、保护原理及常用涂料的特性、使用范围，围绕结构预处理、环境控制、过程控制讨论了船舶防腐涂装的质量控制，希望能够给实际涂装作业带来一定帮助。

关键词：船舶；防腐；涂装；

使用相关工艺将涂料涂抹覆盖在物体表面，形成具有特定功能涂层的过程即为涂装。在船舶领域，涂层直接与海水接触，是保护船舶免受腐蚀的第一道屏障，其性能优劣在一定程度上决定了船舶的使用寿命。船舶的建造、使用具有特殊性，涂装工作和普通的钢结构存在诸多不同之处。造船厂主要分布在沿海、河畔，这些区域大雾弥漫、空气潮湿，船体被高盐海水腐蚀，对涂装施工有更高的要求。如果涂装效果不理想，船体在服役过程中会快速被腐蚀，导致自重增加，航行阻力加大。为了减少燃料消耗，后期需要花费大量资金维护。因此，研究船舶防腐涂装，改善涂装质量具有重要意义。

1涂料的构成及保护原理

1.1涂料的构成

涂料通常由颜料、粘合剂及添加剂构成。粘合剂又称漆料，常见的有合成树脂、天然树脂、油料等等，它的作用在于将颜料、添加剂粘附在物体表面上。添加剂的种类比较多，功能各异，包含乳化剂、催干剂、防沉剂、触变剂等等，他们可以增强粘合剂的粘附性能，或者赋予涂料新的功能。将涂料覆盖在物体表面形成涂层，具有装饰、保护、保温、杀虫等诸多功能。在海洋环境中，涂层的主要功能是保护船体免受腐蚀。很多涂料对日光、温度、细菌敏感，在阳光、细菌等因素的作用下会老化、变性，涂层容易被破坏。为了避免这一问题的出现，通常会选用耐候性能好的涂料，如聚氨酯、有机硅、有机氟涂料。此外，还可以在涂料中加入玻璃鳞片、云母粉，或者是加入特定类型的树脂使其发生皂化反应而增强耐候性。

1.2涂层防腐保护原理

涂层的防腐保护功能主要通过以下几个方面来实现：①物理屏蔽。涂层紧紧地附着在船体表面形成隔离层，能够有效防止海水、氧气与金属接触，避免出现电化学腐蚀现象。这意味着，涂层的抗渗透能力越强，保护性能越优异。氯化橡胶、乙烯基涂料具有很好的抗渗透性能，是常用的防腐涂料。此外，涂料紧紧地附着在金属表面还能增加威电池两个电极间的电阻，绝缘性能越强，抗腐蚀能力越好。环氧涂料绝缘性能好，附着能力强，且有很强的化学稳定性，在船舶防腐中应用较为广泛。通常情况下，施工人员还会有意识地增加涂布层数，增加涂层厚度，以强化物理屏蔽效果。②阴极保护。随着时间的流逝，有机材料难免会老化、开裂、脱落，即便是缝隙微小难以察觉，也会引发电化学腐蚀。为了延长涂层的使用寿命，通常会在涂料中加入还原性较强的锌粉，在电化学腐蚀中作为牺牲阳极保护船体金属，被认为是最好的防锈底漆。③钝化。在涂料中加入磷酸盐、铬酸盐能够钝化船体表面金属，具有很好的缓蚀效果。

2船舶防腐常用涂料特性

2.1醇酸树脂类

该树脂可由多元醇、多元酸缩聚制得，具有良好的耐腐蚀性、耐盐性、耐候性，缺点在于酸、碱耐受能力差，干燥过程缓慢。表层海水PH值通常为8.1±0.2，因此，醇酸类树脂适用于涂在船体外层，抵御气候环境、海水环境的侵蚀。尽量不要用于室内涂装（如厨房、货舱、卧室等），以避免酸碱侵蚀。涂装施工时要有足够耐心，待其彻底干燥后再进行后续操作，以防其性能受影响。

2.2环氧树脂类

环氧树脂的形态会受分子量的变化而改变，当分子量低于350以液态的形式存在，高于17000时以固体的形式存在。用于涂装的环氧树脂类材料的分子量一般都在900~3800，一粘稠液体的形式存在，施工时需要加入固化剂，使其转变为固体。此类材料具有较强的化学稳定性，耐酸碱腐蚀、耐盐、防水，能够很好地与金属粘附，且能够耐受机械冲击。缺点在于对环境要求比较高，需要在温暖的环境下施工，而且固化后复涂性能差。基于以上特性，环氧树脂类涂料常用于船体外板、油舱、货舱等区域的保护。

2.3氯化橡胶类

涂料中使用的氯化橡胶是将天然橡胶解聚后溶于氯化碳中氧化，制成多孔固体，再将固体溶于有机溶剂中制得。此类材料的优点有很多，含氯量高不易燃烧，耐化学腐蚀，防水、抗老化，干燥速度快，复涂性能好，可以反复涂抹，形成厚浆型漆。缺点在于耐高温性差，不耐油。基于以上特性，氯化橡胶类涂料可用于涂覆在甲板、桅杆等船体大气区。

2.4聚氨酯类

该材料由多羟基化合物与多异氰酸酯聚合制得，与金属的粘合性好，干燥速度快，耐油性能强，且能够耐受机械磨损。基于以上特性，聚氨酯类涂料可用于艇部、甲板等部位的防护。考虑到海面上可能会漂浮石油，聚氨酯类材料不适合用于防护船底、船侧外表面。

2.5无机锌类

该类材料是在硅酸钠、硝酸钾制成的膜材料中加入锌粉制成，根据含锌量的不同可分为富锌漆（>70%）、低锌漆（<70%）。无机锌类涂料具有阴极保护功能，这是其他涂料所不能比的。此外，此类材料还有很高的韧性及耐磨性，常作为甲板漆与车间底漆。考虑到无机锌类涂料要充分和金属表面接触才能发挥阴极保护作用，涂装前需要预处理船体表面，使其达到Sa2.5级。

3船舶防腐涂装质量控制

3.1结构预处理

切割、焊接钢结构过程中会对其造成一定破坏，产生结构缺陷，需要进行处理消除不利影响。具体方法如下：检查钢结构的锐边、切割边、粗糙焊缝是否光滑，如果毛糙则要打磨光顺。打磨前要补平裂缝及凹坑，打磨过程中要清除碎屑和焊渣。部分钢结构表面存在起鳞等缺陷，也要注意打磨处理。

3.2钢板除锈标准

船厂空气潮湿，水中可能含有大量无机盐离子，在这种环境下，钢结构很快就会锈蚀。被腐蚀后涂料与钢结构的黏附性能会受到影响，很多涂层缺陷都是材料表面锈蚀所致，涂装作业前需要除锈。除锈前要检查钢结构表面，为后续的工作打好基础，检查内容如下：①表面清洁度。观察钢结构表面是否洁净，若存在污物，可以使用洗洁精等溶剂去除油脂、灰尘、盐分。②评定原始锈蚀状态。③评估钢结构表面粗糙度及表面处理级别。

ISO8501以 A、B、C、D 表示锈蚀等级，使用特定方法预处理后以“Sa”、 “St”和“F1”结合数字表示金属表面等级，具体如下：

3.2.1喷射清理Sa

使用该方法处理锈蚀前需先去除锈蚀层，并将油污清理干净。Sa处理等级有以下几种：① Sa1。不放大观察时，钢结构表面无附着不牢固的铁锈、氧化层，无可见的油脂等异物。② Sa2。不放大观察时，钢结构表面几乎没有铁锈、氧化层，无可见的油脂等异物。③Sa2.5。不放大观察时，钢结构表面没有铁锈、氧化层，无可见的油脂等异物。如果有残留痕迹，也只是以色斑、点状、条纹状存在。④Sa3。不放大观察时，钢结构表面没有铁锈、氧化层，显现出均匀的金属光泽，无可见的油脂等异物。

3.2.2使用工具手动清理St

使用该方法处理锈蚀前需先去除附着不牢固的厚锈蚀层，并将可见的油污、碎屑等异物清理干净。St处理等级有以下几种：①St2。不放大观察时，钢结构表面几乎没有附着不牢的铁锈、氧化层、无可见的油脂等异物。②St3。不放大观察时，钢结构表面没有附着不牢固的铁锈、氧化层，无可见的油脂等异物，可见金属光泽。

3.2.3火焰清理F1

使用该方法处理锈蚀前需先去除附着不牢固的厚锈蚀层，处理后要用动力钢丝刷清理因火焰加热产生的附着物。其标准为不放大观察时，钢结构表面没有铁锈、氧化层，无可见的油脂等异物，残留物表面褪色。

3.3涂装环境控制

3.3.1湿度

在相对湿度超过85%的情况下，气温下降容易导致金属表面结露，用抹布清除后会再次出现，在水渍的侵蚀下涂料难以牢固附着于金属表面。船舶下水后，浸水部位的温度明显低于舱内空气温度，此时必然会出现结露现象。因此，尽量在空气湿度低于85%的时候涂装。

3.3.2露点

结露现象不仅和质量对湿度有关，相同的湿度，如果温度下降到露点或露点以下时，空气中的水蒸气就会饱和凝聚结露。冷凝水聚集在涂装过的或未涂装过的钢结构表面，影响涂料粘附在钢结构表面，降低涂装质量，影响涂装工作的开展。天气、季节不同，露点也存在差异，冷凝现象通常出现在昼夜温差大的情况下，此时施工需谨慎。稳妥起见，涂装作业前需先使用仪器测定露点和钢铁表面的温度，钢铁表面温度高于露点3℃以上的情况下方可施工。

3.3.3温度

涂料需在特定的温度范围内使用，通常情况下若环境温度低于-5℃或高于40℃其性能就会受到影响。如果温度过高，涂料中的稀释溶剂挥发速度快，表层快速固化，而内部处于液态。表层固化后形成一层致密的膜，阻碍内层稀释溶剂的挥发，短时间内难以固化。由于内外固化时间相差太大，会导致涂层出现起泡、皱皮等问题，保护效果不好且会延误复涂。如果温度过低，涂料中的稀释溶剂挥发速度慢，树脂分子难以发生交联反应，容易出现开裂、脱落的问题。因此，涂装作业前需先了解涂料使用温度，测定环境温度，并了解温度变化趋势，在合适的时间段施工。

3.4涂料施工过程控制

3.4.1涂料状态确认

一艘船的涂装往往需要多种涂料，为了方便管理，这些涂料通常储存在一个仓库里，且可能存在随意放置的问题。不同的涂料适用范围、使用要求、使用方法存在差异，如果选用错误必然会影响涂装效果。因此，开桶前检查涂料的类型、型号、颜色、使用方法、使用条件、储存期限，确认上述信息是否全部符合要求。此外，还要观察料筒表面是否存在灰尘、污物，周围环境是否清洁、稳定，以防开桶后灰尘、海水进入其中，污染涂料。开桶后要检查涂料是否存在沉淀、分层、结皮等现象，结合说明书判断其是否异常，确认无误后方可使用。对于双组分涂料，要先将其混合搅拌，熟化20~40min后方可使用。

3.4.2膜厚控制

涂层的防腐、保温等功能建立在具备一定厚度的基础上，船体的不同位置对于涂层厚度存在特定要求，即规定膜厚。具体厚度不仅受船体特定位置所处环境影响，还和涂料自身品质，施工工艺密切相关。

（1）厚度分布

厚度分布遵循双85%原则，即85%以上的检测点膜厚度是以达到规定厚度值以上，其余15%的膜厚值须在规定厚度的85%以上。膜后检测原则如下：对于平坦的表面，每10平方米选一个测量点，其中边、角、孔洞及焊缝不在测量范围内。对于边、角、孔洞等区域，喷涂前需要进行检查，确认不存在漏涂问题，并在交验前后额外增加一次予涂，如果因特殊原因不能在喷涂前予涂，可以向主管申请，在喷漆后予涂。

（2）过程湿膜控制

涂装过程中，液态涂料会因高度差而流动，也会因为钢材料特定的结构而聚集或分散，这就会导致部分区域膜厚不足或分布不均匀，如果一味的加大涂料使用量固然能解决问题，但会导致材料浪费，且延长施工时间。为此，可以选用过程控制法，节省涂料的同时保障施工进度，具体方法如下：①定量控制。在确定膜厚度的情况下，只要计算钢结构表面积就能估算出涂料的使用量，之后取特定数额的涂料均匀的喷涂在物体表面。②湿膜控制。涂装过程中（固化前）使用厚度测量仪检查测定膜厚分布状况，及时填补厚度不足的区域，边测定边施工，保障涂料均匀分布。检测频数视工艺及船体表面结构而定。③干膜控制。待涂层干固后使用仪器测定膜厚度值，用记号笔标记厚度不足的区域，复涂时增加喷涂厚度补救被标记区域，以保证厚度达标。④涂刷增厚。喷涂过程中难免会出现部分区域涂层过厚，另一部分区域涂层过薄的问题，死角、钢结构反面等位置尤为常见，如果只修补涂层过薄的区域，在一定程度上浪费涂料。对此，可以使用刷、辊涂等手段将厚涂层位置的涂料展开，修补涂层过薄的区域，省时省力且能够节省涂料。

（3）干膜厚度检测

干膜厚度检测是涂装的硬性要求，无论是区域作业还是分段作业都要执行该环节，在船体表面涂层固化后检测其厚度，确认是否达到规定要求。为了保证检测的准确性，涂层不能存在粘软等问题。检测时尽量选择平坦的具有代表性的区域作为检测点，根据船体表面结构控制检测频数，不能漏检也不要重复多次检验，兼顾效率准确性。若发现船体表面存在厚度不足的点，还应向周围延伸，并增加检测频数，直至厚度符合标准，在此之前所有区域都是需要修补的，可以用记号笔标注范围，以便在复涂过程中增加其厚度。为了提高修补效率，需要评估厚度差、区域大小及工作量，进而选择合适的方法（包含喷涂、刷涂、辊涂等）。处理过后，不仅要保障膜厚度达到要求，而且还要尽可能地使涂层表面光滑美观。检测工作需在涂层固化后及早进行，以防超过复涂时间间隔而增加工作量。

（4）数据记录整理

为了方便操作，需及时记录整理相关数据，具体方法如下：饮水舱、淡水舱、船底等区域更容易出现腐蚀、渗漏问题，对涂层厚度有更高的要求。因此，交验前要全面检测上述区域的膜厚度，并将相关数据直接记录在涂层表面（有美化装饰需求的面漆除外），为后续的修补准备。与此同时，还要做好书面记录，为后续的工艺改进提供数据支持；分类整理相关数据，记录最大、最小膜厚及厚度平均值，记录检测次数。观察上述数据，判断其是否遵循双85%原则。若检测点厚度为满足要求，需及时修补。

3.4.3监控指导

为了保证施工质量，需要监督指导现场工作人员，增强其质量意识，使各项操作都严格依照工艺标准进行。监控指导内容主要有以下几点：①涂料的选用、搅拌及稀释。②预涂环节的操作。③施工工艺及具体操作。④湿膜控制中喷嘴流量大小，干膜增涂操作。

在船体涂装的关键部位安装摄像头，并张贴工艺流程，警示施工人员严格按照相关规范操作。安排监督人员到现场指导施工人员操作，审视其行为是否规范，若发现违规行为，则要第一时间予以纠正。对于严重的质量问题，则要暂停施工，将隐患消除后在开展后续作业。若现场工作人员不能有效解决问题，要及时向上级反馈，召开专题会议，研究解决方案。船厂周边天气环境复杂多变，且可能会出现不安全因素，如果不能满足涂装工艺需求或可能引发安全事故，则要立即停止施工并向上级汇报，待风险因素消除后再开展后续作业。涂装作业所需时间较长，施工过程中涂层及船体可能会遭遇雨雪、冰雹、海水或粉尘侵袭，要准确评估所受到的影响，妥善处理、严格检验，相关指标满足涂装工艺标准后方可继续施工。

3.5涂装内容记录

为了规范涂装作业过程，减少漏洞，控制施工质量，每天都要记录当日完成的各项工作其相关数据，整理总结后形成书面文字，按照相关规范准确填写。如果当日发生了重要事件或出现了质量问题，则要记录相关情节，形成书面报告或技术文件，及时向上级反馈，并由公司存档。文档要能客观真实地反应实际情况，具备可追溯性、原始性。具体内容需包含以下几个方面：具体的施工时间，特定时间段的环境状况（露点、相对湿度、钢板及空气温度等），具体的施工部位，钢板锈蚀状况，除锈等级，钢结构处理状况，处理后的清洁度、粗糙度，所用涂料的性质（颜色、类型、贮存状态、批号等），涂料的熟化时间，搅拌后的状态，稀释剂的使用量，涂料实际用量，所采用的施工工法，干湿膜厚度，涂层状态等。

总结

将涂料按照一定工艺规范涂覆在物体表面的过程即为涂装，具有防腐蚀、保温、防虫等诸多功能。常用的涂料有醇酸树脂类、环氧树脂类、无机锌类等等，这些涂料性能各异，适用不同的区域，需谨慎选择使用。涂装前要先对钢结构实施预处理，清除表面锈蚀。检测作业环境，满足相关工艺标准后方可施工。作业过程中要确认涂料状态，控制膜的厚度，监控指导施工人员操作，保障施工质量。考虑到环境因素对涂装作业影响巨大，需认真检测，合理规避处理，不可因为赶工期而牺牲施工质量。

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