船舶腐蚀与防护.doc

第九章 船艇的腐蚀与防护第一节 船舶腐蚀船舶腐蚀情况根据船体各部位所处的腐蚀环境、船舶航行海域、船龄以及维护保养程度不同而有很大差别。这里我们将重点讨论船体各部位在其所处的腐蚀环境中的腐蚀。一、 船体在水下部分及水线区的腐蚀船体水下部分，根据腐蚀介质的作用条件，可分为艏部、艉部、船舷和船底四部分。在船体的艏部，海水对壳体产生较大的流体动力作用，特别是对速度比较高的船舶。这使得涂层的工作条件变得十分苛刻。在艏部泡沫翻滚的波浪区，涂层首先遭到破坏。另外，艏部的涂层还经常受到锚链和漂浮物的撞击。当运输船和工程船的航行速度为1020kn时，船体艏部的水被空气泡所饱和。这里的腐蚀过程不受供氧的扩散控制。船体中部的船舷外壳表面受到比艏部小的流体动力作用，但是这个区域的涂层在船靠码头时特别容易遭到破坏。在螺旋桨所产生的强烈水流作用下，船艉部壳板和舵叶上遭到明显的局部流体动力的作用。在许多情况下，这会引起结构的冲刷腐蚀破坏。由于船体和由铜合金制成的螺旋桨接触，船艉，特别是在端部，所发生的阳极极化是引起腐蚀破坏的重要因素。氧向桨叶（阴极）的充分供给增加了这个腐蚀电池的工作效率。在船底部位，由于附着海生物，故易产生氧浓差电池而引起坑蚀。同时，海生物的排泄物除了助长腐蚀之外，随其积累还会侵入船底涂膜中，从而将涂膜破坏，也会造成严重后果。此外，由于和水翼、声呐罩等不锈钢结构接触，局部的阳极极化也是可能的。水线区的船体外壳处于特别苛刻的条件之下。在这个区域，涂层破损的可能性最大。除了各种漂浮物和系泊条件破坏涂层之外，在港口水面上经常存在的石油产物层也会促使涂层破坏。船体这个区域所用的许多涂料都对石油产物不稳定。正如前面指出的那样，这个区域的外壳处于干湿交替条件下，遭到水和空气的交变作用，这大大增加了腐蚀介质的侵蚀性。船体结构的水下部分，焊缝部位常常发生严重的腐蚀。当焊缝金属的电位低于船体壳板的电位时，焊缝金属成为腐蚀电池的阳极，而面积较大的外壳板成为有效的阴极，这导致焊缝金属腐蚀速率大大增快。在许多情况下，由于这种原因，进坞时发现焊缝的加强处低于外壳表面。但是，随着焊条性能的改进，从材质本身来说，多数情况是焊缝金属并不比木材更容易腐蚀。这时，焊缝的热影响残余应力是诱导腐蚀的重要原因，特别是埋弧焊等自动焊部位，与手工焊接比较，其输入热量大，木材热影响区耐蚀性明显降低。不同类型船舶壳体的腐蚀损耗在一定程度上与它的使用条件有关。表1援引了前苏联建造的不同类型船舶水下部分壳体和焊接接头的最大腐蚀速率的调查结果。表1 前苏联不同类型船舶水下部分壳体和焊接接头的最大腐蚀速率船舶类型使用时间/月被调查的船舶数量最大腐蚀速率/（mm/a）母材焊缝部位油船1844150.271.00.771.3冷藏船184760.450.70.91.0客船203780.521.070.10.2大型冷藏拖网渔船2448150.250.40.50.9蟹肉罐头加工船212840.110.270.40.8干货船203080.40.60.51.0矿砂船和木材运输船244280.20.40.3大量的调查数据还表明，腐蚀最大值通常在最大损耗区交变水线区。腐蚀速率平均值一般与船舶类型的关系不大，大致为0.10.15mm/a。船体外壳水下部分最大腐蚀损耗和最严重的溃疡状腐蚀，往往是电腐蚀。二、 船体水上结构的腐蚀船体水上结构，包括干舷、甲板和上层建筑。主要受到海洋大气、海水飞沫、雨雪、冲洗甲板时所用的海水以及凝结水的侵蚀。水在各种难以维护的地方聚集并长期存在，也是船体水上结构局部腐蚀破坏的重要原因。海洋大气存在大量氯化物，这就加剧了凝结水对结构的侵蚀性。海水飞溅到船体水上结构并干燥之后，在表面留下一层吸水的薄盐层，它使结构表面保持潮湿状态，并促使结构腐蚀。甲板的形状会影响水在甲板上的集散。在平坦的甲板上很容易形成难于排水的死角。在具有斜坡的甲板上，当用来排除流水的流水孔布置不合理时，会使水聚集在最低部位。甲板在没有排水沟的部位因集水而造成的腐蚀，通常比排水通畅的部位高三倍以上。甲板上的个别区域，如在机舱、锅炉的上面，温度较高，加大了聚集在这些区域水的侵蚀性。如在木质覆板下面，直接敷设在钢甲板上的蒸汽管道附近的甲板，腐蚀速率能达到0.38mm/a，而在没有蒸汽管道的放，甲板腐蚀速率要小一半。当甲板表面敷有甲板敷料时，如果敷料是易脆或易老化开裂的，或者甲板敷料的敷设工艺不当，使用过程中，甲板敷料会发生开裂，或与甲板表面发生剥离。这会导致敷料下面的钢甲板发生严重的腐蚀破坏。船体结构在装配制作过程中，通常对钢板采用氧炔焰加热继之以水冷却的方式来校正钢结构的焊接变形。特别是在船舶的上层建筑部位，这种火工校正最为频繁。试验和实践表明，火工校正部位的金属组织结构发生了变化，其耐蚀性比其他部位要大大降低。因此，即使表面涂装的涂层膜厚一样，火工校正部位的涂膜破坏比一般部位早，腐蚀速率快。三、 船体内部结构的腐蚀根据使用条件不同，船舶内部舱室的腐蚀有很大差异。工作舱和居住舱，这里通常可以有效地限制水碓船体结构的长期作用，所以一般看不到船体结构的明显腐蚀破坏。但是，如发生淤水排泄不畅，如清洗水进入甲板敷层的下面，则也会发生和甲板结构同样的腐蚀。卫生舱，包括浴室、洗漱室，厕所，这里的侵蚀条件比较严重，经常被100%湿度的空气、凝结水和冲洗水作用。在甲板的下部，围板和其他长期有水作用的舱壁表面上易发生早期腐蚀破坏，腐蚀速率为0.0950.3mm/a。货舱中，由于所装载的货物的作用，加上冷凝水和积水的作用，涂层往往受到破坏，从而造成货舱壁和内底板的腐蚀。从抗蚀性的观点来看，最不安全的是难于维护保养得船体内部结构，如艏尖舱、艉尖舱、压载水舱、锚链舱、污水井和机舱、泵舱的双层底部位。在艏尖舱、艉尖舱和其他压载水舱中，早期的防腐措施是刷涂水泥浆，水泥下面的钢板往往被严重腐蚀，其速度可达0.4mm/a。机舱双层底，在高温高湿作用的同时，主机、辅机振动和冲击所产生的应力作用也使其腐蚀加剧。特别是在锅炉下部，腐蚀更为严重。锚链舱因锚链夹带泥土和海水，且因其拖入拖出之际的磨损作用以及对涂层的破坏，所以腐蚀也相当严重。用于装载各种侵蚀介质的液舱，其腐蚀和防护问题为造船和航运部门最为关注。早期建造的船舶，由于没有良好的防腐措施，这些液舱的腐蚀特别严重。饮、淡水舱与前所述压载舱一样，以往采用涂刷水泥浆方式保护，由于水泥涂层的透水性和不稳定性，不能抑制水舱的腐蚀。油舱内表面的腐蚀，根据载油种类、航线、压载和清洗方法不同而有很大差异。在只用来运输原油的油舱中，腐蚀破坏相对较小。这是因为粘稠的原油油膜对钢板有一定的保护作用。但是一些含硫较高的原油中，其中无机硫化物和有机硫化物（如噻吩、硫醇等）具有较大的侵蚀性。此外，原油一般还混有油田咸水，其主要成分为氯化镁，因而也是强电解质。精制的成品油：如煤油、轻油、挥发油、润滑油等，虽然其纯制品部具有腐蚀性，因其在精制过程中，一般都含有硫酸和水分，在洗涤硫酸时，又以氢氧化钠中和，生成硫酸钠，这些都是强电解质，腐蚀作用较强，所以能造成装载成品油的油舱内表面严重腐蚀。除了油品本身的腐蚀之外，许多油舱常常是荷油和压载交替进行。压载水和油品相互作用，能造成很严重的腐蚀。如果是装载汽油或其他轻质油的油舱，卸载后，由于汽油或轻质油的挥发，油舱露出洁净的表面。此时，如果注入压载水，钢质舱壁就会受到严重腐蚀。即使是未曾装载压载水的油舱，由于白天阳光照射，可使舱内温度达到70以上，从而使内部水蒸气含量增加。夜间冷却后，钢板表面就会结露。此种凝滴是强电解质，从而引起钢板的点蚀。在油舱内底板、加热盘管和水平加强板的上表面常可见较深的蚀坑，就是由于这种原因造成的。表2为油舱内凝滴水的成分分析，其pH值大1.5之惊人程度。表2 油舱内凝滴水分析实例/%FeCuMgSH2SO4NaClNaCl0.033440.040180.081750.0740.02271.21331.87143.0847四、船舶的异常腐蚀电腐蚀电腐蚀就是由外来电流引起的腐蚀。在船舶修造过程中，这种外界电流往往是很大的，引起腐蚀的程度也是十分严重的，所以必须给予足够的重视。电腐蚀的实例很多。例如某海军运输艇，交付使用后仅5个月就发现漏水，经上排检查，发现船体水下部分到处是深度不等的腐蚀坑和麻点，有十多处已腐蚀穿孔。尤其是距水线300mm以下的壳板破坏更为严重，有的焊缝已整条烂穿。很显然，在正常情况下是不可能腐蚀到如此程度的。经分析，这种破坏时由电腐蚀引起的。电腐蚀破坏有如下特点。（1）腐蚀速率相当快，并与船体钢种的好坏关系不大。例如，在某种情况下，水下船体实际的局部电流密度可达5A/m2，这时腐蚀速率约为6mm/a/。也就是说，比钢铁在海水中的自然腐蚀速率高4050倍。在引起船体严重腐蚀的原因中，没有一个能造成这样高的腐蚀速率。（2）腐蚀破坏往往集中于船体水下漆膜破损部位、漏涂部位以及船壳突出部位，即电阻较小的部位易产生电腐蚀。（3）电腐蚀破坏往往具有锐利边缘和与涂层破损相同的外形，呈坑状或穿孔腐蚀。腐蚀坑内有黑色粉末状铁锈。产生电腐蚀的主要原因在于传播在码头安装或漂浮中修理时，用电时供电线路接线不正确，或在船停泊的水域内有杂散电流的作用。有些船厂对停靠在码头上的船舶进行电焊时，采用了如图3所示的错误接线法，即将电焊机的负极接在码头上，而不是直接接在被焊船体上，船体与码头之间仅靠钢缆导电。这样，电焊时，电焊电流从焊机正极经焊枪、船体后，有一部分电流经钢缆、码头后，进入接地导线返回电焊机负极，而另一部分电流则从船体进入江水或海水，再经码头进入地线返回电焊机负极。不言而喻，后一电流即为引起电腐蚀的电流，它起着电解船体的作用。当工厂水域存在杂散电流电场时，位于该电场的船舶水下船体部分分别被杂散电流阴极极化（电流流入处）和阳极极化（电流流出处），电腐蚀则在阳极极化区发生。如果杂散电流的电场较强，船体水下部分也会发生严重的腐蚀破坏。针对产生电腐蚀的原因，在船体焊接施工时，应严格按图4接线。即电焊机负极应通过电焊直接与被焊船体连结。该电缆应具有足够的横截面积和完好的绝缘。此外，焊机负极与码头应完全绝缘，最好焊机应放置在被焊船上，从而彻底切断引起电腐蚀的电流回路。第二节 船舶腐蚀的防护处于严酷的海洋环境中的船舶的防护是十分重要的事，它直接关系到船舶的使用寿命和航行安全，近20年来越来越受到各有关部门的重视。船舶的防护主要采用两种方式，即涂层保护和电化学保护。一、涂层保护采用合适的船舶涂料，以正确的工艺技术，使其覆盖船舶的各个部位，形成一层完整、致密的涂层，隔离船舶各部位钢铁表面与外界腐蚀环境以防止船舶腐蚀的措施，称之为船舶的涂层保护。涂层保护对于船舶来说是一种应用最广泛，历史最悠久，最为经济、方便、有效的防护方法。船舶涂层保护的合理性、科学性、有效性、经济性是极为重要的，其关键在于合理的涂层配套系统；正确的施工工艺技术；科学的管理方法。船舶的涂层保护，是本章的重点，将在随后的课节中作详细介绍。二、电化学保护电化学保护是利用电化学原理对船舶进行保护的一种方法，它的基本原理是使腐蚀原电池的电位差减小或消失，可分为阳极保护和阴极保护两大类。（一）、阳极保护的基本原理阳极保护是指将被保护金属与外加直流电源阳极相连，使其阳极极化至稳定的钝态电位，从而减小金属腐蚀速度的一种电化学方法。如图4（金属电化学腐蚀与防护P160-8-7）所示。要理解阳极保护的基本原理，首先要对“钝态”概念有所了解。所谓“钝态”是指金属和合金在特殊条件下失去电化学活性，阳极过程首先受到由阻滞而引起的高耐蚀状态。钝态与金属或合金表面耐蚀氧化膜（钝化膜）的形成有直接的关系。金属表面由活性溶解状态转变成钝态的过程称作钝化。一些重要的结构材料，如铁、铬、镍、钛及其合金均具有活化-钝化双向转变的行为。但并非所有金属都存在钝态。如果金属设备不可能建立钝态，那么阳极极化不但不能使设备得到保护，反而会加速其腐蚀。为了判断某种金属结构是否可以采用阳极保护，首先要用恒电位法对此种金属进行稳态阳极极化曲线测量。如所得到的曲线为图5（金属电化学腐蚀与防护P160-8-8）所示情形，则该金属不存在钝态，不能用阳极保护法进行保护；如所得曲线如图6（金属电化学腐蚀与防护P160-8-9）所示，则其为有钝化倾向的金属，可以用阳极保护法进行保护。从图6可以看出，在具有钝化倾向金属的阳极极化（钝化）曲线上，存在四个不同的电位区段；在曲线的AB段，金属正常溶解，这一区段称做金属的活性溶解区；在BC段，随阳极极化增大，金属的腐蚀速度反而降低，这一区段称做活化-钝化过渡区；在CD段，极化电流不随电位的改变而改变，金属处于稳定的钝态，称做稳定钝化区（或维钝区、钝化区）；而在DE段，金属的样机溶解速度又随电位的增加而增大，这一区段称做超钝化区（或过钝化区）。B、C、D点是钝化曲线上的三个特征点，对应于B点的电流称为致钝电流密度， 点电位称为致钝电位，对应于CD段的电流称为维钝电流密度，CD电位区称为钝化电位范围，D点电位称为过钝电位。由图6还可以看出，如果对易钝化金属施以对应于B点的致钝电流，则金属表面生成一层钝化膜，使金属电位进入钝化区，再用维钝电流将电位维持在这个区段内，保持金属表面的钝化膜不消失，则金属的腐蚀速度会大大降低，即达到了对金属阳极保护的目的。这就是阳极保护的基本原理。（二）、阴极保护1. 阴极保护的基本原理阴极保护的作用原理可以用一句话来概括，即通过对被保护结构物施加阴极电流使其阳极腐蚀溶解速度降至最低。如果由外加电源向金属输送阴极电流，则称为外加电流阴极保护法；如果阴极电流由其他一种电位更负的金属来提供，则称为牺牲阳极阴极保护法。金属电化学腐蚀的根本原因是金属表面电化学性质的不均一性。当金属与腐蚀介质接触时，表面上存在许多微阴极和微阳极，其中微阴极电位较正，而微阳极电位较负，它们组成了电位差达50100mV的腐蚀微电池，使微阳极区发生腐蚀。当对金属进行阴极保护时，阴极电流集中到微电池中电位较高的阴极上，使得微阴极的电位负移，于是原来腐蚀微电池中微阴极和微阳极的电位差变小，甚至变成等电位的，微阳极的溶解过程也就减缓或停止了。这是金属阴极保护的一般原理。对金属结构物实施阴极保护必须具备以下条件。1）腐蚀介质必须导电，并且有足以建立完整阴极保护电回路的体积量。一般情况下，土壤、海泥、江河海水、酸碱盐溶液中都适宜进行阴极保护。气体介质、有机溶液中则不宜采用阴极保护。气液界面、干湿交替部位的阴极保护效果也不佳。在强酸的浓溶液中，因保护电流消耗太大，也不适宜进行阴极保护。目前，阴极保护方法主要应用于三类介质，一是淡水或海水等自然界的中性水或水溶液，主要防止船舶、码头和港口设备在其中的腐蚀；二是碱、盐溶液等化工介质，防止储槽、蒸发罐、熬碱锅等在其中的腐蚀；三是湿土壤和海泥等介质，防止管线、电缆等在其中的腐蚀。2）金属材料在所处介质中应易于进行阴极极化，即阴极极化率要大，但在阴极极化过程中化学性质应稳定。一般金属，如碳钢、不锈钢、铜及铜合金均可才用阴极保护；对于耐碱性较差的两性金属如铝、铅等，在酸性条件下可以采用阴极保护，在海水中进行阴极保护时，由于阴极极化过程中介质的pH值增加，在大电流密度下会导致两性金属溶解，所以必须在较小的保护电流下进行；而对于在介质中处于钝态的金属，外加阴极极化可能使其活化，从而产生负保护效应，故不宜采用阴极保护。3）被保护设备的形状、结构不宜太复杂。否则会由于遮蔽现象使得表面电流分布不均匀，有些部位电流过大，而有些部位电流过小，达不到保护的目的。2. 阴极保护的基本控制参数在阴极保护过程中，要判断金属构件物是否达到完全保护，凭借肉眼或其他表现观察很难得到准确的结论，因此不可行，通常采取测量被保护金属电位的方法。为了使金属达到必需的保护电位，则要通过改变保护电路电流密度的方法来进行；另外对于一些在保护电流范围内，电极电位改变不大的金属，通过控制保护电流密度也可以达到保护的目的。因此，阴极保护一般控制的基本参数是最小保护电位和最小保护电流密度。1）最小保护电位 从阴极保护的一般原理可知，要使金属的腐蚀溶解过程完全停止，则必需对金属进行阴极极化，使其极化后的电位达到其腐蚀微电池阳极的平衡电位。该极化电位即称为最小保护电位。最小保护电位是通过阴极极化使金属结构达到完全保护或有效保护所需达到的最正的电位，控制电位在负于最小保护电位的一个电位区间内课达到阴极保护的目的。2）最小保护电流密度 该电流密度系指金属电位处于最小保护电位时外加的电流密度值，此时金属腐蚀速度降至最低。最小保护电流密度为阴极保护过程中有效保护电位区间内的外加电流密度的最大值。以其作为控制标准，如果外加电流密度过小，则起不到完全保护的作用；如果过大，则耗电量太大，而且当超过一定范围时，保护作用反而会降低，出现过保护的现象。因此电流必须控制在低于最小保护电流密度的一段范围内。3. 外加电流阴极保护法如图（金属电化学腐蚀与防护P150-8-3）所示，外加电流阴极保护系统主要由直流电源、辅助阳极、参比电极等共同组成。（1）直流电源 直流电源的主要作用是提供阴极保护所需要的直流电流和直流电压。对阴极保护所用直流电源的要求是：输出电流大，输出可调；工作稳定可靠，可长时间工作；安装容易，操作简便，维修方便。外加电流阴极保护对电压要求不高，除土壤的阴极保护外，一般不超过24V。但需控制金属结构物电位在保护电位范围内，这样才能有较好的保护效果。在阴极保护系统运行过程中，经常会出现由于电网电压不稳定或其他环境工作条件发生变化而导致的电位偏离保护电位范围的情况，因此外加电流阴极保护系统要求有专用直流电源。外加电流阴极保护工程中常用的电源装置主要有恒电位仪和整流器两大类。（2）辅助阳极 在外加电流阴极保护中与直流电源正极相连，用以与被保护结构物、腐蚀介质构成回路的点击，称为辅助阳极，其电化学性能、机械性能及形状、面积和电流密度分布等均对阴极保护作用产生重要影响，因此，必须根据介质和被保护结构情况正确合理地选择阳极材料。理想的辅助阳极材料应符合以下要求：具有良好的导电性和较小的表面输出电阻，极化小，排流量（在一定的电压下单位面积的阳极上能通过的电流）大；阳极溶解速度低，耐蚀性好；可靠性高，有足够的机械强度，耐磨，耐机械振动；成本低，容易获得，方便加工。（3）参比电极 在阴极保护系统中，必须监测被保护设备电位，使其处于保护电位范围内。由于绝对电极电位不可测量，在阴极保护过程中，只能以一类电位抑制的电极作为电位基准测量设备的相对电极电位。这样一类用做电位基准的电极，称为参比电极。对参比电极的一般有如下要求：电极反应可逆，且有电流通过时，电极理论上不极化，电极电位长期稳定，重现性好。电极电位的温度系数小，温度变化引起的电极电位变化速度快，无电位滞后现象。腐蚀介质与参比电极内溶液无互相污染。电极坚固耐用，具有一定的机械强度，耐磨、耐冲刷，使用寿命长。电极制造、维护和使用方法，价格便宜。常用的参比电极包括铜/硫酸铜电极、氯化银电极、甘汞电极、硫酸亚汞电极、氯化汞电极等可逆电极以及锌、不锈钢、铝、铜等金属不可逆电极。其中，可逆电极电位稳定，但一般在实验室应用较多，因为其安装使用不方便，容易损坏，且使用过程中多数需添加溶液，因此不适于长期固定安装在外加电流阴极保护系统中。而金属和合金与腐蚀介质组成的固体参比电极则牢固耐用，安装使用都很方便，但是此类电极的电极反应不可逆，电位的稳定性和准确度都不如可逆电极，因此在安装使用时，事先要标定电位，在阴极保护过程中还要定期进行校验。4. 牺牲阳极阴极保护法牺牲阳极阴极保护的基本作用过程是：当一电位较负的金属与被保护金属结构物连接时，两者构成宏观的腐蚀电池；其中电位较正的金属结构物称为宏观腐蚀电池的阴极，而电位较负的金属称为阳极，结果前者将受到保护，而后者会加速腐蚀。牺牲阳极阴极保护法中最重要的环节是针对腐蚀介质选择合适的阳极材料。作为牺牲阳极材料，应具备以下条件：足够负的电位，在工作时保持足够大的驱动电压。所谓驱动电压是指牺牲阳极的电位与保护电位之差。只有当驱动电压足够大时，牺牲阳极才能克服保护系统中的电阻，向被保护的金属提供足够大的阴极保护电流。但是，驱动电压也不宜过大，否则在阴极区会发生析氢反应，损伤被保护结构表面的涂层或导致被保护金属的氢脆，产生过保护现象。一般要求牺牲阳极的驱动电压为0.25V左右。较高的理论发生电量（即理论比容量），较高的电流效率。理论发生电量是指单位重量的阳极溶解时产生的电量，而电流效率是指实际放出的电量与理论发生电量的比值。牺牲阳极的电流效率高，表明其自腐蚀电流小，经济耐用。常用的牺牲阳极材料除镁以外，一般均有70%80%的电流效率。较小的阳极极化率，容易活化，可保证自身电位及输出电流的稳定。溶解均匀，腐蚀产物松软易落，不黏附于阳极表面形成高阻硬壳。价格便宜，来源充足，制作简便，腐蚀产物无公害。常用的牺牲阳极材料有镁基合金、锌基合金和铝基合金三大类。第三节 钢材的表面预处理钢材在涂装前的表面处理质量，对于涂层的质量和保护效果起着关键性的作用。在现代造船中，加工以前对钢材的原材料先进行处理，除去表面的氧化皮和锈蚀，涂上车间底漆以确保钢材在加工过程中不继续腐蚀，这一阶段的钢材表面处理我们称之为钢材的表面处理。另一阶段的处理则是在钢材加工成分段或进而合拢成船舶整体时，要进行涂装所作的钢材表面预处理，这在造船工业中通常称之为“二次除锈”。一、抛丸预处理 抛射磨料处理亦称为抛丸处理，是利用抛丸机的叶轮在高速旋转时所产生的离心力，将磨料（钢丸、钢丝段、棱角钢砂等）以很高的线速度射向被处理的gangcai 表面，产生打击和磨削作用，除去钢材表面的氧化皮与锈蚀，让钢铁表面露出金属本色并呈现一定的粗糙度，以利于涂料的黏附。抛丸预处理流水线工艺流程如下：1. 钢板校平造船用的钢板，在运输过程中或经过长时期的堆积后，会产生形变。形变的钢板，在分段落料加工时会影响加工精度，形变严重的钢板将影响船体的线型。因此，钢材预处理之前或之后，应该对钢板作校平处理。通常采用七星辊或九星辊校平机。2. 钢板输送钢板上料后，各工序的传送由辊道完成。3. 预热预热是为了在抛丸前将钢板升温、除去表面水分、部分油污，使钢板升温至一定的温度以利于喷漆后的干燥。目前国内外在钢材预处理流水线上采用的预热设备有：中频感应加热、液化石油气加热和热水喷淋加热等。4. 抛丸抛丸在抛丸室内完成。抛丸室安装有抛丸器（俗称抛头）、磨料循环装置、磨料清扫装置、通风除尘装置等。5. 喷漆喷漆处理后的钢材表面需立即涂覆车间底漆。涂漆以自动化方式进行。整个涂漆装置由高压无气喷气机、自动喷枪、通风去雾装置等组成。6. 烘干钢板喷气后应进入烘干炉，促使快速干燥以利迅速搬运。烘干炉可以远红外辐射或蒸汽为热源，不能采用明火直接加热。烘干炉应设排风装置，防止炉内溶剂气体积聚而引起燃爆事故。对使用干性良好的车间底漆（如无机贵酸锌车间底漆），一般可免除烘干工序。二、喷丸（砂）处理喷丸（砂）处理是以压缩空气为动力，将磨料以一定的速度喷向被处理的钢材表面，以磨料对钢材表面的冲击和磨削作用，将钢材表面的氧化皮、锈蚀产物及其他污物除去的一种高效率的表面处理方法。喷丸（砂）处理可以直接处理钢铁原材料，在没有抛丸预处理流水线的条件下代替预处理流水线对原材料进行预处理，或对预处理流水线难以处理的超厚板材进行预处理，然后配以手工涂装车间底漆。但喷丸（砂）处理的主要对象则是对未经过原材料预处理的钢材组合成的分段、舾装件、结构件进行表面处理，并配以手工涂装防锈漆。喷丸（砂）清理已成为钢材表面喷漆或热喷涂前的标准前处理方法。与手工清理和动力工具清理相比，具有清理效率高、清理质量好的优点；与抛丸清理相比，具有投资省、占地少、上马快、机动性和适应性强，操作和维修简单的特点；与酸洗相比，具有环境污染程度小且容易控制、原材料性能不受破坏的优点；并且其较大的表面粗糙度有利于提高涂层的附着力。因此，喷丸（砂）清理已在造船、修传、集装箱、重型机械、钢结构行业得到普遍的应用。喷砂设备是表面清理的关键设备，近十年来，由于引进了国外先进技术和先进的设备控制系统，在国内研究、来发了电动遥控气砂分离喷砂设备，并实现了喷砂和单独吹气的功能。在船厂中得到了广泛的应用。2000年上海广成涂装技术工程有限公司开发研制了双缸四（二）枪连续加砂喷砂机，并首先在沪东中华造船集团得到成功应用。该设备的应用可大大节省单缸喷砂机由于加砂面要停止作业的时间，可比单缸喷砂机提高效率30%。同时，对于设备的占地布置可大大节约，配套设施更趋完整，这是现代造船业走向高效率的必然趋势，代表着当代涂装行业的发展水平。根据广成公司提供的资料常用的喷砂机有：（1）手控型喷丸机（2）泄压式气动遥控喷砂机（3）保压式气动遥控喷砂机（4）双缸连续加砂喷砂机（5）电动遥控气、砂分离喷砂机（6）大型电遥控喷砂机（四枪）三、酸洗对于钢材原材料预处理来说，酸洗处理常为没有抛丸预处理流水线的中小船厂所应用，也为一些大船厂在处理薄板、管材上应用。当然，酸洗处理应用较多的还是舾装件和零部件的除锈。酸洗常用无机酸和有机酸。无机酸有硫酸、盐酸、磷酸、硝酸、氢氟酸等。有机酸有柠檬酸、葡萄糖酸、低碳脂肪酸等。无机酸作用力强、除锈速度快、原料来源广、价格低廉，而缺点是易产生过蚀现象，即使加入缓蚀剂亦往往难于幸免，且残余酸如清晰不彻底，会继续腐蚀钢铁，使钢铁表面涂层起泡甚至脱落。这些缺点以硫酸酸洗最为严重。用盐酸酸洗，速度较硫酸酸洗为快。因为铁的氧化物在盐酸中溶解速度比硫酸中快得快，所以利用氢的析出使铁的氧化物从铁的表面剥落的作用不如硫酸酸洗的作用大，相应的发生氢脆的现象亦要轻。但盐酸挥发性大大高于硫酸，尤其是在加温的条件下，比硫酸更易形成酸雾，影响人体健康和污染环境。磷酸对铁的氧化物的溶解速度较盐酸、硫酸为低，因而除锈速度慢，且磷酸价格比硫酸和盐酸贵得多。但磷酸酸洗产生氢脆和酸雾的现象要轻得多，酸洗后表面能产生一种具有保护作用的磷化膜，故残酸亦不必除去。硝酸主要用于高合金钢的处理，常与盐酸混用于有色金属的处理。但硝酸易形成有毒的氮氧化物，使用要谨慎。氢氟酸用于处理表面含有残余型砂的逐渐，它与硝酸混用，多用于不锈钢。但氢氟酸有剧毒、易挥发，使用时要特别小心。有机酸酸洗速度缓慢，残余酸则无严重后患，不易重新锈蚀，而且酸洗过程中形成缓冲溶液，便于pH值控制。处理后基材表面干净，酸洗液的使用期则较长。但有机酸较无机酸贵得多，且化学作用力小，故多用于动力容器内部清理及其他有特定要求的酸洗场合。为了改善酸洗处理过程，提高酸洗质量，防止产生过蚀和氢脆，减少酸雾的形成，可在酸洗液中加入各种酸洗助剂，如缓蚀剂、润湿剂、消泡剂等。酸洗的工艺方法有浸渍法、喷射法和酸膏法。造船钢材（板材、型材、管材）及舾装件、零部件的酸洗，均采用浸渍法，其工艺过程为：除油、水洗、酸处理、再水洗、中和处理、冷水漂洗、磷化处理和皂化。四、磷化钢铁的磷化系指在钢铁表面通过化学方法处理，生成各种不溶于水的金属磷酸盐膜层的过程。磷化的目的主要是提高钢铁表面的抗腐蚀能力，可作为涂料保护的底层，以提高钢铁与有机涂层之间的附着力，还可以提高滑动面的耐磨耗性能。磷化处理工艺主要有三类：即槽浸法、喷淋法和涂刷法。三种方法的特点见表3。表3 各种磷化方法的特点槽浸法喷淋法涂刷法可获得厚的、中等的和薄的磷化膜层只能获得薄的和中等厚度的磷化膜层只能获得薄的和中等厚度的磷化膜层磷化膜可适用于各种应用目的磷化膜只能用于涂漆的底层及工序间防蚀磷化膜只能用于涂漆的底层及工序间防蚀适用于小批量生产适用于大量生产适用于大量生产适用于中小型和任何外形工件的磷化处理适用于大的表面处理适用于中、小型工件适用于各种温度的磷化适用于中温和低温磷化适用于低温磷化五、二次除锈经过预处理的钢材组成分段后，总有一部分钢材表面的车间底漆由于焊接、切割、机械碰撞或因自然原因受到破坏，导致钢材表面重新锈蚀。分段合拢后，在区域涂装阶段，也总有一部分分段上涂装好的涂层，由于上述同样的原因遭到破坏而发生重新锈蚀。这样，分段涂装也好，区域涂装也好，都有一个再次进行表面处理的任务，这相对于原材料预处理来说是再一次除锈，在造船涂装工程中称之为“二次除锈”。钢材经预处理并涂上车间底漆以后，才能进入船体制造的生产流程。在分段建造过程中，由于难以避免钢材表面油漆的损坏，而产生新的锈蚀。船厂为了保证产品的最后涂装质量，彻底清除由于在施工过程中产生的新的锈蚀，通常把装焊完工后的分段运到二次除锈场所进行二次除锈和涂装作业。（一）、二次除锈前钢材表面状态的分类CB*3230-85船体二次除锈评定等级将涂有车间底漆的钢材表面的锈蚀状态分为W、F、R三类，对于用动力工具或手工工某些人除锈的钢材表面，设有P1、P2、和P3三个二次除锈质量等级；对于用喷射磨料除锈的钢材表面，设有b1、b2和bs三个二次除锈质量等级。对W和F类钢材表面不设bs级；对R类钢材表面不设b2级。与国际标准8923一样，该标准中二次除锈前钢材表面状态和二次除锈质量等级均以文字叙述和典型样板的照片共同确定。具体的锈蚀状态分类如下：（1）W级：涂有车间底漆的钢材，经焊接作业后，重新锈蚀的表面。（2）F级：涂有车间底漆的钢材，经火工矫正后，重新锈蚀的表面。（3）R级：涂有车间底漆的钢材，因暴露或擦伤而重新锈蚀或附有白色锌盐的表面。（二）、二次除锈质量等级1动力或手工工具二次除锈质量等级（1）P1级：用动力钢丝刷和动力砂纸盘彻底清除锈和其它污物，仅留有轻微的痕迹，经清理后，表面应具有金属光泽，其外观相当于Wp1、Fp1或Rp1级的照片。（2）P2级：用动力钢丝刷、动力砂纸盘或并用上述工具，清除几乎所有的锈和其它污物，但局部仍可看到少量锈迹，经清理后，外观应相当于Wp2、Fp2或Rp2级的照片。（3）P3级：用动力钢丝刷、动力砂纸盘或手工工某些人清除浮锈和其它污物，经清理后，外观应相当于Wp3、Fp3或Rp3级的照片。2.射磨料二次除锈质量等级（1）b1级：用喷射磨料方式彻底清除锈和其它污物，仅留有轻微的痕迹，经清理后，外观应相当于Wb1、Fb1或Rb1级的照片。（2）b2级：借助于喷射磨料方式，除去所有的锈和其它污物，但局部仍可看到少量锈迹，经清理后，外观应相当于Wb2或Fb2级的照片。（3）bs级：采用轻度喷射磨料的方式清除锈、锌盐和其它污物，但表面上允许留有车间底漆和少量锈迹，经清理后，外观应相当于Rbs级的照片。（三）、二次除锈的方式在现代造船中，低效落后的手工工具铲刮的除锈方式已趋淘汰，只是在修船除锈中还被局部保留着。新造船的二次除锈通常采用喷射磨料（喷丸或喷砂）处理和动力工具打磨处理两种方式。喷射磨料处理方式的效率高、质量好，但需要一整套设备。而动力工具打磨处理方式，则具有工具轻巧、灵活方便，应变能力强等特点，但处理速度较喷射磨料处理为低，处理后表面粗糙度较小，不适合一些特殊的高性能涂料的施工。因此，造船厂需根据船舶涂层配套的特点和工厂设备劳力负荷的实际情况统一平衡，将两种除锈方式有机结合，相互补充，做到质量、周期、效益统筹兼顾。关于各种二次除锈方式的特点及施工条件比较见表4。表4 各种二次除锈方式的比较二次除锈方式优点缺点有关措施施工对象与时间处理质量表面粗糙度喷丸处理（1）能彻底除去氧化皮、锈、旧涂层等（2）处理效率高（3）对形状复杂的表面也能处理（4）磨料能回收（1）对环境有污染（2）辅助工作量大（3）仅能在室内进行周围物件应予遮蔽（1）分段阶段施工（2）部分原材料及舾装件的处理Aa喷砂处理（1）能彻底除去氧化皮、锈、旧涂层等（2）处理效率高（3）对形状复杂的表面也能处理（4）磨料价格低廉（1）对环境污染严重（2）磨料一般不能回收（3）对其他作业有影响（1）周围物件应予遮蔽（2）在对其他作业影响少的时间内进行（1）分段阶段施工（2）区域涂装前施工Aa动力工具（动力砂纸盘动力钢丝刷）处理（1）能彻底除去锈、旧涂层等（2）工具轻巧、机动性大（3）对环境污染较小（4）能对涂层打毛，磨成倾斜边处理（1）不能除去氧化皮（2）工效较喷射处理低（3）表面粗糙度较小有氧化皮的原材料应进行喷射或抛射处理除带有氧化皮的原材料外，任何对象任何时间均可Bc真空喷丸（砂）处理（1）能彻底除去氧化皮、锈、旧涂层等（2）不污染周围环境（1）对形状复杂的表面则难以处理（2）工作效率较干式喷砂处理为低复杂表面以动力工具处理辅助区域涂装前局部小范围的处理Aa湿喷砂处理（1）能彻底除去氧化皮、锈、旧涂层等（2）对形状复杂的表面也能处理（3）对环境污染较小（1）由于使用水，处理后的表面易泛锈（2）工作效率较干式喷砂处理为低在使用的水中添加缓蚀剂（1）分段阶段施工（2）区域涂装前施工Aa水（磨料）喷射处理（1）能彻底除去氧化皮、锈、旧涂层等（2）对环境污染较小（3）可同时除净可溶性盐类（4）可在较差气候下施工（1）由于使用水，处理后表面易泛锈（2）工作效率较干式喷砂处理为低（3）将少量缓蚀剂残留于表面（1）在使用的水中添加缓蚀剂（2）采用与缓蚀剂相容的底漆（3）现场有适当的排除污水设施（1）分段阶段施工（2）区域涂装（外部）Aa.（四）、二次除锈的工艺要求关于船舶二次除锈作业时各部位的具体工艺要求，船舶行业标准船舶涂装技术要求CB/T231-1998作出了如表5所示的规定。表5 船舶二次除锈工艺要求作业部位作业工具一般要求焊缝区（1）喷丸（2）风动砂纸盘和风动钢丝刷（1）除去焊道两侧烧焦、起泡变色的涂膜及周围3050mm范围（底层已受热损伤）的涂膜（2）除去焊道表面及两侧的黑皮、黄锈烧损区（1）喷丸（2）风动砂纸盘和风动钢丝刷（1）除去烧焦、起泡、变色的涂膜及周围3050mm范围（底层已受热损伤）的涂膜（2）涂层膜厚大于50m时，上述区域周围2530mm范围的涂层应形成坡度自然锈蚀区（1）喷丸（2）风动砂纸盘和风动钢丝刷（1）除去锈蚀区及周围2025mm范围的涂膜与黄锈（2）涂层膜厚大于50m时，上述区域周围2530mm范围的涂层应形成坡度车间底漆完好区（1）喷丸（2）风动砂纸盘和风动钢丝刷（1）轻度喷丸或风动工具轻度打磨，除去原车间底漆表面的白锈（指含锌车间底漆而言）（2）轻度打磨与表面清理（3）特殊部位根据有关涂料的技术要求处理型钢反面角隅边缘等作业困难区（1）喷丸（2）小型风动除锈工具（3）手工工具尽可能除去表面黑皮及黄锈（五）、涂装前的表面清理二次除锈以后，涂装作业之前，为确保涂料与被涂表面之间的附着力，需要对被涂表面进行清理。具体工作内容分为：（1）除水 采用布团、棉纱擦去，或用经过除去油分和水分的压缩空气吹干。（2）除盐 采用清水冲洗干净，然后除去水分，使表面完全干燥。（3）除油 用清洁的、蘸有溶剂的布团或棉纱仔细擦去。（4）除尘 用毛刷刷去或用压缩空气吹净。（5）其他 被涂表面的锌盐、粉笔或涂漆记号，以及其他杂质均应在二次除锈作业的同时先行除去。涂装前表面处理工作应当认真仔细进行，清理后表面的质量要求应达到如表6所规定的要求（表6选自CB/T3513-93）。表6 船体表面清理质量要求涂料种类清理项目无机锌涂料氯化橡胶、环氧树脂、焦油环氧、乙烯树脂涂料常规涂料水分肉眼看不见痕迹肉眼看不见痕迹肉眼看不见痕迹盐分肉眼看不见痕迹肉眼看不见痕迹肉眼看不见痕迹油脂肉眼看不见痕迹允许痕迹存在允许痕迹存在尘埃允许痕迹存在允许痕迹存在允许痕迹存在锌盐允许轻微痕迹存在允许痕迹存在允许痕迹存在气割、电焊烟尘允许轻微痕迹存在允许痕迹存在允许痕迹存在粉笔记号允许轻微痕迹存在允许痕迹存在基本清除标记漆允许轻微痕迹存在如标记漆属同类型可不必除去，否则全部除去，允许痕迹存在不必除去*常规涂料包括油性涂料、油改性合成树脂涂料、沥青系涂料。对燃油舱而言，是指是有树脂、清油等临时性保护涂料。（六）、二次除锈涂装质量检验船体零件、部件、分段或总段制造完毕上船台安装之前，或在船台上部件装焊后，均应进行二次除锈。对于分段（总段）或部件通常在二次除锈场所进行抛丸除锈。对于在船台上发生的锈蚀，则一般采用动力工具或手工工具进行二次除锈。检验人员应结合产品的具体要求和具体情况对比标准照片，应达到生产设计船舶除锈涂装工艺技术条件所规定要求的等级。CB/T3513-93船舶除锈涂装质量验收技术要求中对二次除锈质量和表面清理要求如下：1、二次除锈质量等级对于因焊接、火工矫正或其它原因引起车间底漆损伤而重新锈蚀的区域，在涂装不同涂料时，船体不同部位二次除锈的质量应达到表7要求。（1）当采用喷丸或喷砂方式进行二次除锈时，其除锈质量应分别达到表中B方式各等级的要求；表7 二次除锈质量等级要求涂装种类除锈方式船体外板室外暴露部位舱室内部液舱燃油舱CB*GBCB*GBCB*GBCB*GBCB*GB常规涂料Bb2Sa2b2Sa2b2Sa2b2Sa2TP2St2-St3P2St2-St3p3St2p2St2-St3p3St2氯化橡胶涂料Bb2Sa2b2Sa2b2Sa2TP2St2-St3 P2St2-St3p3St2环氧树脂涂料Bb1Sa 2.5b1Sa 2.5b2Sa2b1Sa 2.5TP1St3p1St3p2St2-St3p1St3焦油环氧涂料Bb2Sa2b2Sa2b2Sa2b1Sa 2.5TP1St3p1St3p2St2-St3p1St3乙烯树脂涂料Bb1Sa 2.5b1Sa 2.5b1Sa 2.5TP1St3p1St3p1St3无机锌涂料Bb1Sa 2.5b1Sa 2.5b1Sa 2.5b1Sa 2.5T注：常规涂料包括油性涂料、油改性合成树脂涂料、沥青涂料；对滑油舱常规涂料系指石油树脂、蓖麻油等临时性保护涂料；饮水舱采用漆酚树脂涂料时，除锈质量要求参照环氧树脂涂料；表中CB*代表CB*3230，GB代表GB8923。CB*3230中P2级的质量要求约处于GB8923中St2与St3之间。（2）当采用动力工具进行二次除锈时，其除锈质量应分别达到表中T方式各等级的要求。2.质量检查与验收的程序除锈涂装质量检查与验收一般应按以下程序进行：（1）除锈、涂装作业小组或车间质量控制小组自检；（2）船厂检验部门检查与验收，并签署验收单；（3）中国船舶行业标准CB/T3513-93对船舶涂装项目作出了如表9-6的规定，部分验收项目提交船东代表验收，并签署验收单。第四节 船舶涂装工艺 船舶因其表面积庞大、结构复杂、使用涂料品种繁多、建造周期长并且在室外露天作业等特点，决定了船舶涂装作业与一般钢铁制造产品的涂装有许多不同之处。 为了获得质量良好的涂层，有效地保护船舶，除了对船体钢材表面做好认真的表面处理和二次除锈、选择品质优良的涂料并进行合理配套外，还需要正确地使用除料，确保良好的作业环境，采取适当的作业方法，科学地分阶段进行作业。一、涂装前准备 船舶涂装作业工作量大、作业环境复杂多变，涂装前必须作好充分准备。（一）开罐 涂料开罐前，应仔细检查并确认涂料的品种、牌号、颜色，出厂日期等是否符合规定要求。如涂料罐上上述标记模糊不清，应在仔细核对仓库有关记录，确认无误后方能开罐对出厂日期超过规定的涂料，开罐后要仔细判别是否有胶化、结块等弊病，在确认其性能无明显变化的情况下，方可使用。 涂料开罐后，如表面有结皮时，应沿罐的边缘剔除结皮，不能将其捣碎混入涂料中使用。（二）搅拌 涂料在贮存期间，颜料因其密度较大沉降在罐底，而有些颜料因分散性较差会发生“离析”现象浮于表面因此，使用前必须认真搅拌。搅拌时应先用光滑干净的木板条将罐底沉积的颜料翻起，然后用电动或气动搅拌机搅拌直至整罐涂料上下黏度均匀。 如颜料沉底严重、发生板结、不能搅散的话，不能只用上层涂料、舍去底部的板块，这样涂料的性能将会改变，质量不能保证。对于这样的涂料，如发生在贮存有效期内，应退回油漆厂更换。同样，在贮存有效期内涂料胶化、亦应请油漆厂更换。 板结、胶化的涂料不能强行稀释应用，应当报废。（三）混合与熟化 一般靠化学反应而固化的涂料均为双组分型（甚至三组分型）。双组分涂料的基料与固化剂分别包装，在使用时才混合。一旦混合需在规定的时间内使用完毕，超过这一规定时间，涂料将失去流动性，甚至固化。因此，要根据需要量按规定比例混合，免得造成浪费。 混合前，基料与固化剂应事