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坞墩位船底防污漆涂层破损的探讨

2015/2/9 10:39:49
文章来源:网络

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孟惠民 陈贻明 杨峥嵘 赵正

(佐敦涂料(中国)有限公司,上海200010)

摘要:分析了坞墩位船底防污漆涂层破损的原因。结合日本、韩国造船厂考察调研,归纳总结应对涂层破损的措施。

关键词:船底防污漆;涂层破损;坞墩位

近几年,我国造船业突飞猛进,不仅年产造船吨位连年突破纪录,而且单船吨位越建越大,单个分段也越造越大。这样船台的楞头和船坞的墩位处船底防污漆涂层经常会出现受压破损的现象,且问题越来越严重。如何很好地修缮破损防污漆涂层,降低对船舶按期下水的影响,始终是涂料供应商和船厂共同面对的一项难题。

1涂层破损原因分析

目前,我国船厂使用的主流防污漆基本上是无锡自抛光防污漆,其基料以热塑性丙烯酸树脂辅以松香树脂居多,属于溶剂挥发后自干的物理干燥涂层。这类防污漆的干硬时间,即从分段的防污漆涂层喷涂完工,到可以吊运安置到船台的楞头和船坞墩位的间隔时间:夏季约7d;冬季约10~14d,南北两地区在冬季存在较大差异。在冬天,许多船厂建有完备、良好的持续加热和通风设施的涂装工房,只要分段的涂装作业安排在涂装工房内进行,涂层干燥时间可相应缩短。可见,主流防污漆的漆膜干燥时间通常完全可以满足我国多数造船厂的生产进度要求。那么,是否因为防污漆涂层硬干后的漆膜“太软”,漆膜强度不足以承受太大的分段自重的压力,由此造成防污漆涂层破损?经试验证实:佐敦的SeaForce系列防污漆涂层在硬干后纵向受压45t/m2时,涂层不会产生任何挤压破损。由此可见,防污漆涂层硬干后的漆膜强度偏小不是涂层破损的唯一的直接原因。我们在上海外高桥船厂等几家国内骨干大型船厂的调研观察发现:船舶平底分段自防污漆涂层完工到进行搭载,基本上都超过7d的时间。对于船壳平底部位,目前我国多数造船厂通常都安排在分段涂装阶段完成整个涂层体系,即所有的防污漆涂层涂装完毕,合拢后下水前不再进行移楞涂装。这样,搁墩部位需在吊装搭载前完成移位局部修补涂装。但是我们观察到:从对板凳状的搁墩部位进行打磨和涂层修补开始再到搭载期间,通常很难保证有足够的涂层干燥时间。因为分段涂装耗用7d,再加上分段搁墩部位修补7d,一共需要14d,显然这不能被船厂所接受。所以,事实上平底分段的搁墩部位防污漆涂层进行搭载前,涂层往往还没有完全硬干,漆膜比较柔嫩,这些部位的防污漆涂层受压破损也就不足为奇。进一步的观测和研究发现:分段在搭载时为了对接需要移动,平底分段与底下硬木的毛糙支撑面(船台楞头和船坞墩位的上表面)发生滑动摩擦的位移,在分段巨大自重的压力下,防污漆涂层势必承受极大的剪切力和摩擦力,其对防污漆涂层的巨大破坏力是显而易见的。由于防污漆成膜树脂基料的特性决定了其漆膜强度相对较小,根本无法承受涂有防污漆涂层的船底在毛糙硬木表面摩擦滑移,就此引起楞头和木墩位处的防污漆涂层破损。我们认为:后者是我们所见的防污漆涂层受压破损的最主要的表现形态和产生原因。早期我国的几家大型骨干造船厂时有遇到类似防污漆涂层破损的问题,也研究和推出过一些应对措施,如在木墩位上面铺垫一层塑料薄膜纸来加以防护,起到了一定的改善作用,其经验已在我国的一些大船厂得到了借鉴或推广,但在目前的新形势下收效甚微。佐敦涂料对此相当重视,不懈地进行研究和分析,曾多次专程前往目前世界上日、韩两大造船强国参观考察,并向同行专家们学习取经。两国造船厂所建造的单船和单个分段的吨位更大,生产节奏更快,但防污漆涂层受压破损的现象却很少,以下将总结对我国船厂可能有实用价值或有借鉴意义的一些经验,以期供大家参考。

2优化分段搁墩

目前,我国船厂通常都将分段安置在长方形板凳状的搁墩上面。长方形板凳状的搁墩,界面宽度大,且大长度地横穿整个分段,与分段涂层表面的接触面积大(图1)。我们建议:船壳平底分段进行表面处理喷砂和涂装时,最好将其放置在圆柱状的搁墩上面,将面接触变为点接触,尽可能缩小搁墩端面与船壳平底涂层的接触面积,既可以相应地减少受影响的涂层破损面积,同时搁墩部位如果没有足够时间及时完工所有的完整涂层体系,因面积较小也可以留待与大接缝修补时一起涂装。板凳状的搁墩,则比较适合用于那些侧舷部位的分段和线形复杂的分段。

    图1长方形板凳状搁墩

图1长方形板凳状搁墩

3搭载工装设备的选用

图2为摄于某日、韩船厂分段搭载设备的照片。图2-a是只能上下升降的圆型端面分段搭载设备;图2-b是可在上下、前后、左右三维多向移动,并自由定位的分段搭载设备。可以看到:具有三维多向移动和自由定位功能的分段搭载设备,端面也为圆型,与分__段涂层的接触面积小,不仅可以有效提高分段搭载的功效,而且在分段定位过程中,可任意移动搭载设备的底座而保持各端面与承载的分段相对静止不动,避免涂层在搭载过程中的端面与涂层产生摩擦滑移和剪切破坏。

    图2分段搭载设备照片

图2分段搭载设备照片

4铺垫两层涤纶纸

建议在船台楞头和船坞的墩位上面铺垫两层涤纶纸,两层涤纶纸中间加滑石粉。这样当分段搭载移动时,由于中间一厚层细柔、滑爽的滑石粉能起到缓冲和润滑作用,双层涤纶纸可确保防污漆涂层不与毛糙硬木表面发生直接接触,也就是说上层涤纶纸与防污漆涂层和下层涤纶纸与墩位硬木面保持相对静止,没有滑动摩擦和横向剪切力,防污漆涂层基本上只承受纵向静态压力。试验表明:硬干后防污漆涂层完全可以应对,这样就不会造成涂层破损。现在简要介绍一下在两层涤纶纸中间加入滑石粉的具体操作方法:先在船台楞头和船坞墩位的硬木上面铺垫一层称之为底层的涤纶纸,将用纱布包裹的滑石粉拍撒在底层涤纶纸的上面。滑石粉应在整个硬木表面分布完整到位,确保粉层均匀和厚实。然后铺垫称之为面层的第二层涤纶纸。最后才将分段搭载放置在衬垫了两层涤纶纸的楞头和船坞墩位上面。如果前期对分段防污漆涂层的保护措施得当和落实到位,确实可以显著减少涂层受压破损,但难以避免整船合拢后的再次破损。由于受昼夜温差的影响,船壳平底钢板因热胀冷缩而产生形变。众所周知,依据钢材的膨胀系数推算,1m长度的钢板,如果温度上升1℃,其长度会增加10μm。对于长度为300m的船舶,每当温度上升1℃时,其长度约增加3mm;如果温差为10℃时,船舶平底的长度伸缩达30mm,这就意味着防污漆涂层在船体巨大自重的受压下与毛糙硬木坞墩表面之间每天作一次行程为3mm往复位移的摩擦运动,就此产生的摩擦力和剪切力对防污漆涂层的破损危害严重。因此,需要在硬木坞墩的表面铺垫两层涤纶,并在层间加足滑石粉,起到隔离和增加缓冲及润滑功效来加以保护。这对于有效改善或避免硬木坞墩位防污漆涂层受压破损很有必要且行之有效。

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