LNG船生產無銹化工藝的研究與實施

郄金波， 朱振娟， 董 帥

(1.上海交通大學 船舶海洋與建筑工程學院， 上海 200030 ； 2.滬東中華造船(集團)有限公司， 上海 200129)

LNG船生產無銹化工藝的研究與實施

郄金波1， 朱振娟2， 董 帥2

(1.上海交通大學 船舶海洋與建筑工程學院， 上海 200030 ； 2.滬東中華造船(集團)有限公司， 上海 200129)

EM/MOL LNG系列船的船東提出在該系列船實施生產全過程無銹化工藝的要求。根據船東要求，公司策劃了在76 000 t散貨船的HW08PS分段進行無銹化工藝模擬試驗。根據試驗中取得的經驗，同時通過與國內外船廠以及船東等進行的交流學習，最終制訂了生產的無銹化工藝并在載體船舶上成功實施。

無銹化工藝 跟蹤補涂 LNG船

1 無銹化工藝研究背景

2011年1月，埃克森美孚公司、商船三井株式會社和滬東中華造船(集團)有限公司共同簽署了4艘17.2萬立方LNG船的建造合同。船東商船三井株式會社擁有豐富的造船監造經驗和管理經驗，對船舶建造方的要求非常嚴格。船東與公司通過前期溝通協商，最終確定生產全過程無銹化、舾裝完整性等六項攻關課題在LNG系列船上實施。生產全過程無銹化是個綜合性的課題，需要舾裝、精度、涂裝等多個專業的協同參與才能實現，生產無銹化工藝如能實施成功，將極大地推動船舶建造質量的提高和造船企業管理水平的提升。

2 無銹化工藝要求

通過與國內外船廠的交流學習，我們了解到目前國內僅有部分船廠在分段制造階段實施跟蹤補涂，國外船廠在二次處理階段實施掃砂工藝，僅對油漆破損部位進行沖砂，僅從分段總組開始至交船階段實施無銹化工藝。對公司而言，生產全過程無銹化工藝是一項全新工藝，更是一項重大挑戰。

生產全過程無銹化工藝要從分段加工、分段制造、總組搭載、碼頭系泊試驗直至交船的整個過程中在全船實施，即對涂層破損部位及時處理并補涂保養漆。在二次處理之前，如果分段車間底漆的完好率占整個分段涂裝面積的70%以上，則對分段車間底漆完好部位實施掃砂處理、對分段跟蹤補涂部位進行沖砂處理。另外，實施無銹化工藝需要焊接、舾裝、火工等多個工種與涂裝工種的復合，以便及時進行跟蹤補涂。

3 無銹化工藝實施的難點分析

通過與國內外船廠的交流以及對本公司各相關部門進行的調研，筆者總結出實施生產無銹化工藝主要存在以下幾個方面的難點。

(1) 設計階段：由于是首制船，分段預舾裝托盤的完整性不理想。且船東經常提出新要求，需要不斷修改完善，導致后續生產過程中油漆破損較多。

(2) 鋼材預處理階段：預處理流水線設備存在缺陷，鋼板預處理后導致反面車間底漆破損，鋼板破損部位在短期內生銹。

(3) 分段階段：分段建造過程中，因電焊、火工、舾裝件安裝等引起的油漆破損較多，同時分段建造周期較長(個別分段建造周期近4個月)，分段長期置于室外易產生銹蝕。高強度鋼板使用紅灰色車間底漆，室外放置后由于雨水、灰塵等導致鋼板表面呈現類似銹蝕現象，不利于無銹化工藝的實施。

(4) 二次處理階段：由于船廠無相關掃砂工藝進行指導，施工人員對掃砂工藝不了解，因此無論車間底漆狀態是否完好，施工人員習慣性實施分段沖砂，造成動能、材料的浪費。

(5) 總裝階段：除常規船體結構焊接、舾裝件安裝造成的油漆破損外，還包括吊環切割、結構開刀、余量修割等造成的油漆破損。

(6) 其它方面：公司暫無復合管子工、焊接工、鉗工與涂裝工工種。

4 無銹化工藝的前期策劃

為了推進無銹化工藝的實施，公司成立了無銹化工藝攻關項目組，針對無銹化工藝實施前所面臨的難題進行了分析研究，并安排布置了各項工作。

(1) 與國內船廠交流分段二次處理之前的相關跟蹤補涂工藝；邀請日本三井造船專家來我廠，就分段二次處理階段的掃砂工藝和分段完成涂裝至交船階段的無銹化工藝進行交流；邀請船東介紹其他船廠實施無銹化工藝的經驗。通過上述交流，最終形成公司無銹化工藝實施的原則要求，并與船東達成一致意見。

(2) 選擇載體產品，從鋼材預處理階段開始至總段搭載進行模擬無銹化試驗，初步形成生產無銹化工藝的相關企業標準和各階段的作業指導文件。

(3) 以企業標準和作業指導文件為基礎，開展生產無銹化工藝的培訓，并盡快建立復合型工種制度。

(4) 研究各生產階段減少油漆破損的相關措施。

5 無銹化工藝研究與實施

在EM/MOL LNG 1#船開工之前，通過與船東和國內外造船企業的交流，最終形成無銹化工藝的執行方案并獲得船東的認可。在船舶建造的各工藝階段，主要進行了以下工作。

5.1 設計階段

(1) 在前期交流和模擬實施的基礎上，編制跟蹤補涂工藝企業標準，并以此作為生產無銹化工藝原則，由后續各生產部門對各階段的工作進行細化，最終形成各階段的作業指導文件。

(2) 提高預舾裝率，優化完善托盤管理表。 在設計階段進行舾裝托盤管理的討論，盡量使托盤完整。在舾裝件預裝過程中，按舾裝托盤管理表進行舾裝作業，同時采取對舾裝件造成的涂層油漆破損進行考核、對分段預舾裝完整性進行驗收、加強分段舾裝件的過程管理和施工信息反饋等手段來提高舾裝完整性，以減少后續船舶建造過程中的油漆破損。

5.2 鋼材預處理階段

(1) 將高強度鋼板車間底漆的顏色由紅灰色調整為中綠灰色。

(2) 與預處理流水線廠家共同研究設備改造。

在預處理流水線改造之前，鋼板噴涂車間底漆后，經由間距為450～650 mm不等的齒輪狀輥輪來傳送。但由于鋼板反面的底漆尚未干透，傳動過程中底漆被齒輪刮壞，導致底漆破損部位在短期內生銹，給無銹化工藝的實施帶來不利影響(見圖1、圖2)。

圖1 未改進之前的流水線傳動輥輪

圖2 流水線改進之前鋼板車間底漆的破損

通過與設備廠家共同研究，我們決定將齒輪型傳動輥輪改進為單V形式。此種形式能夠滿足多種寬度規格鋼板的要求，鋼板只有兩點接觸傳動輥輪，鋼板中間部位不接觸傳動輥輪，從而降低鋼板反面車間底漆的破損概率(見圖3、圖4)。

圖3 預處理流水線改進后的V型傳動輥輪

圖4 預處理流水線改進后處理的鋼板反面情況

為了使預處理階段的質量得到有效控制，我們還在預處理流水線的鋼板上線前、鋼板沖砂后、鋼板油漆后三個工位增設專門的檢驗環節，并在以上三個工位處加裝反光鏡和光源，以便檢查鋼板反面的沖砂和噴涂質量。

5.3 分段階段

(1) 確定分段階段跟蹤補涂原則：誰破損誰補涂，破損部位需要及時跟蹤補涂。

(2) 明確補涂階段及范圍。鋼板切割以后，除焊接邊以外均實施跟蹤補涂，跟蹤補涂貫穿從部裝至分段驗收的整個階段。這里有一點需注意的是，密性焊縫部位需待檢驗合格后視情況進行跟蹤補涂，若分段在短內期即實施二次處理則不再補涂，若要間隔一段時間后進行二次處理則實施補涂，其他部位車間底漆破損后均要及時處理修補。

(3) 鋼板加工階段的管理。在鋼板加工階段，由于干式等離子切割機設備本身的原因，導致鋼板反面煙熏情況嚴重(見圖5)。我們經向多家船廠了解，發現反面煙熏情況普遍存在。

圖5 鋼板加工后的反面煙熏情況

我們與切割機廠家協商反面煙熏的解決辦法，廠家認為該情況不能完全消除，但可以通過加強管理減少煙熏。為此，分段制造部門和生產保障部與設備廠家共同研究，并制訂了《等離子切割機管理辦法》，主要措施為：

① 定期對吸塵系統進行保養；

② 放置待切割鋼板時保證鋼板間隙小于80 mm，保持切割平臺風道暢通；

③ 每天清理切割平臺內的廢料等垃圾，定期進行徹底清理。

管理辦法的有效實施，使煙熏情況有了明顯改善，不僅延長了切割平臺的更換周期，也大幅減少了施工現場產生的煙塵，現場施工環境得到了改善(見圖6)。

圖6 分段進行二次處理之前

(4) 編制分段階段無銹化工藝作業指導書，針對相關責任部門進行培訓。

通過模擬階段工藝的實施，公司編制完成了《分段階段無銹化工藝作業指導書》，以作業指導書為主要內容，對公司分段制造部門和質量保證部門進行培訓。

5.4 二次處理階段

由于公司之前從未執行過掃砂工藝，我們盡管邀請了國外船廠的專家進行了指導，但仍沒能取得預期效果，主要原因為：

(1) 分段建造周期較長，導致車間底漆難以保留完好。

(2) 由于沒有相關掃砂工藝的指導，操作人員缺乏培訓、習慣于沖砂施工，因此在掃砂時將車間底漆基本沖光，最終導致掃砂結果不理想，未能滿足船東要求。

在二次處理階段，我們進行了多次掃砂試驗，但由于上述原因，目前我們仍只能按照原有工藝，即將分段車間底漆完全沖光，然后再對分段進行涂裝。

5.5 總裝階段

(1) 確定總裝階段跟蹤補涂原則。

除大接縫處的油漆破損由公司涂裝部門負責外，其他跟蹤補涂區域均由總裝部門負責。在總裝階段，考慮到施工人員的安全，密閉空間內不做跟蹤補涂。搭載至交船階段中，只實施一次跟蹤補涂，如超過跟蹤補涂油漆的保養期限，將不再進行跟蹤補涂，對于超過保養期限而生銹的部位，待后續統一處理。

(2) 明確總裝階段跟蹤補涂的實施部位。在總組搭載過程中，待所有冷處理和熱處理(包括自由邊打磨、開孔、焊接、舾裝、火工等)可能造成油漆或其他涂層破損的工序完成后，應及時逐個對油漆破損區域進行表面處理、及時修補。對于大接縫處的破損則只對外板進行跟蹤補涂，內部破損部位待后續統一處理(見圖7)。

(3) 編制總裝階段無銹化工藝作業指導書，并對總裝部門進行培訓。

通過模擬階段工藝的實施，根據實施過程中取得的經驗，我們編制完成了《總裝階段無銹化工藝作業指導書》，并以此來指導現場的具體施工。

6 取得成果及未來打算

6.1 實施取得的成效

圖7 總裝階段的跟蹤補涂

(1) 在鋼板預處理階段，鋼板反面車間底漆破損的情況得到了改善，基本上消除了之前450～600 cm一檔的齒輪痕跡，避免了鋼板短期內生銹。此外，在預處理階段增設了三道檢驗環節來檢查鋼板反面質量，有效保證了鋼板預處理階段的質量。

(2) 在鋼板加工階段，加強等離子切割機的相關管理并制定了措施。通過采取合理擺放鋼板、加強日常切割平臺的維護等措施，減少了鋼板出現反面煙熏的情況。另外，分段焊接完成之后，需要在保證焊接質量的前提下對焊縫實施跟蹤補涂，分段焊接質量與未實施生產無銹化工藝之前相比也有了較大提高。

(3) 通過實施生產無銹化工藝，避免了鋼板深度銹蝕，提高了船舶建造質量。

(4) 編制完成《跟蹤補涂工藝要求》企業標準，為以后實施生產無銹化工藝提供了技術支撐。通過編制完成《分段制造過程無銹化業指導書》和《總組搭載無銹化作業指導書》，使現場生產有了具體的指導文件。

(5) 制訂生產無銹化工藝實施管理辦法，規范現場工人的施工習慣，通過采取一系列的檢查、獎懲措施，使生產無銹化工藝得到順利實施。

(6) 生產無銹化工藝的實施，進一步擴大了工種復合的范圍，使工種復合貫穿造船始終，提升了公司管理水平，同時提高了公司的綜合競爭力。

6.2 實施生產無銹化工藝的未來計劃

生產無銹化工藝的實施雖然取得了一定的成效，但仍存在一些難題有待進一步研究解決。我們將繼續以生產過程無銹化工藝的實施為契機，在今后的工作中做好以下攻關。

(1) 繼續研究消除鋼板反面煙熏的解決方案。

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盡管采取了一系列管理措施，使鋼板反面煙熏情況有所改觀，但還未達到預期目標，在鋼板布置不緊密時仍有較多的煙熏產生。我們將就該問題繼續與設備廠家一起研究解決方案。

(2) 研究縮短分段制造周期的可行性。通過與國外船廠交流我們獲悉，國外船廠分段的建造周期最長僅為2個月，較短的建造周期為后續實施無銹化工藝提供了便利條件。中國船廠的分段建造周期普遍較長，個別分段建造周期長達4個月，給后續實施掃砂工作帶來了壓力，影響了無銹化工藝的實施。

(3) 研究二次處理階段分段車間底漆完好部位的掃砂工藝。由于目前分段底漆破損部位較多，我們進行的三次掃砂試驗均未能取得良好效果，掃砂工藝未能達到船東的要求，以致該工藝目前無法實施。今后我們將繼續研究二次處理階段分段掃砂工藝，以實現縮短二次處理周期以及節能減排的目標。

Investigation and Implementation for Rustless Technique in LNG Carrier

QIE Jin-bo1， ZHU Zhen-juan2, DONG Shuai2

(1.School of Naval Architecture, Ocean & Civil Engineering, Shanghai Jiaotong University, Shanghai 200030， China; 2. Hudong-Zhonghua Shipbuilding (Group) Co., Ltd., Shanghai 200129， China)

The owner of EM/MOL LNG carriers required to implement rustless technique in the whole construction process. Upon the request, the shipyard plotted a simulation test on HW08PS blocks of 76 000 dwt bulk carrier. Meanwhile, via communications with Shanghai Waigaoqiao Shipyard (SWS) and Mitsui shipyard and the owner, the rustless technique was formulated and applied to EM/MOL LNG carriers with success.

Rustless technique Touch up LNG carrier

郄金波(1981-)，男，工程師。

U671

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