船用石榴石噴砂除銹應用探索

蘇海東， 薛喜仁， 王　敏， 扈偉杰， 李興中， 鄭小明

(1. 上海船舶工藝研究所，上海 200032；2. 連云港隆邁礦產品有限公司， 江蘇 連云港 222000；3.邢臺市東興貿易有限公司， 河北 邢臺 054000 )

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船用石榴石噴砂除銹應用探索

蘇海東1， 薛喜仁2， 王敏2， 扈偉杰1， 李興中3， 鄭小明2

(1. 上海船舶工藝研究所，上海 200032；2. 連云港隆邁礦產品有限公司， 江蘇 連云港 222000；3.邢臺市東興貿易有限公司， 河北 邢臺 054000 )

摘要針對材質為S2205雙相不銹鋼鋼板開展了不同種類、不同粒徑規格的石榴石噴砂試驗，從中篩選出除銹質量好、除銹效率高、破碎率低的高效磨料。

關鍵詞石榴石非金屬磨料除銹效率回收率

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0前言

國內某大型船廠承接了38 000 t化學品船，其貨艙材質為S2205雙相不銹鋼。船東對涂覆涂料前鋼材表面處理用的磨料有著嚴格的要求：必須使用非金屬磨料，推薦船廠使用石榴石磨料進行涂裝除銹。

非金屬磨料在我國造船領域的使用幾乎為零，國內相關施工經驗尚無參考。為了滿足船東提出的要求，上海船舶工藝研究所、連云港隆邁礦產品有限公司以及邢臺市東興貿易有限公司的工作人員開展了石榴石選型配比研究，通過試驗對比，從6種不同規格的石榴石磨料中篩選出一種符合S2205雙相不銹鋼除銹質量要求的石榴石。同時為了符合節能環保的趨勢，經過精心設計準備，擬通過回收散落在試驗場地內的所有試驗磨料，從中篩選破碎率低、粗顆粒較多可再次使用的磨料，并針對磨料中的有害污染源進行了檢測。

1需要達到的技術要求

船東對于除銹質量的要求如下：

(1) 磨料電導率 ≤150 μs/cm;

(2) 鋼板表面粗糙度 40 μm ～75 μm;

(4) 鋼板表面可溶性鹽含量≤50 mg/m2。

2試驗準備

2.1試驗場地搭建

工作人員根據前期的項目調研，已經掌握了該船廠分段二次除銹涂裝設備的機械參數，并在邢臺市東興貿易有限公司廠內搭建了簡易的可模擬現場噴砂環境的噴砂房(見圖1)。采購了相同材質的S2205雙相不銹鋼，配置了參數型號相同的噴砂儀器設備(見圖2)，并培訓了噴砂施工人員(見圖3)。

圖1　場地搭建　　　　　　　　　　圖2　噴砂機　　　　　　　　圖3　人員培訓

2.2磨料準備

課題組根據前期查閱的國內外相關資料，準備了6種不同規格不同粒徑的石榴石磨料各100 kg，如表1所示。

表1　6種試驗用磨料

石榴石主要性能參數指標如表2、表3所示。

表2　石榴石物理參數指標

表3　石榴石化學參數指標

6種型號的石榴石磨料(見圖4)都是經過連云港隆邁礦產品有限公司和邢臺市東興貿易有限公司加工優選出來的。

圖4　石榴石磨料

不同于常規的其他非金屬磨料材料，石榴石是一種純天然的無毒礦物，較為經濟環保。內部不含有導致硅肺病的游離硅、有毒的重金屬或放射性污染物。

石榴石重金屬含量檢測結果如表4所示。

表4　石榴石重金屬含量檢測結果

石榴石放射性檢測結果如表5所示。

表5　石榴石放射性檢測結果

3開展試驗

3.1試驗步驟

圖5　表面清理等級比較

工作人員配置好試驗用的6種磨料各100 kg，將6種磨料分別裝入試驗用噴砂機中。在噴砂房內分別噴砂除銹6塊一平方米的S2205不銹鋼板，記錄各種不同磨料的噴砂完成時間，檢測石榴石噴砂除銹質量(見圖5～圖9)。分別稱重6種磨料在噴砂機內的剩余量，計算試驗用磨料的消耗量，并對散落在場地內的磨料進行清掃回收(見圖10)，篩選出剩余的粗顆粒磨料，記錄可再使用粗顆粒磨料的百分比。

圖6　鋼板粗糙度測量　　　　　　　　　　　圖7　灰塵測量

圖8　水溶性鹽含量測量

圖9　測量實際噴砂面積

圖10　噴砂完畢后的磨料回收

3.2試驗結果

試驗結果如表6所示。

針對散落在試驗場地內的石榴石進行了回收，通過篩網進行重新篩選，分別統計出了6種磨料的剩余大顆粒質量，并換算成了質量百分比，具體數據如表7所示。

表6　試驗結果

表7　磨料剩余量統計表

4結論

本次試驗總共配置了6種不同規格不同粒徑配比的磨料，根據現場測試的情況來看1#/2#/3#三種磨料的粗糙度都符合船東的技術要求。通過進一步對比分析可知，1#磨料的鋼板除銹效率更高、磨料回收量更多，因此1#磨料的試驗情況最為理想。本次試驗通過模擬現場噴砂情況，篩選出了滿足船東要求的石榴石磨料，并針對船廠對比了高效節能的磨料型號。同時，經檢測石榴石磨料游離硅含量幾乎為零，對船廠施工人員的職業病危害降到了最低。本次試驗根據用戶要求，針對噴砂對象，機械設備型號，搭建了簡易式的可回收統計分析試驗場地，最終試驗結果取得了成功。從多種不同規格型號的產品中篩選出了即可滿足用戶要求，又更為經濟、環保的磨料品種。本次試驗為石榴石磨料在造船涂裝領域進行了應用探索研究，為未來探索石榴石在其他行業中的應用打下了良好技術基礎。

參考文獻

[1]汪國平. 船舶涂料與涂裝技術(第二版)[M]. 北京：化學工業出版社，2006.

[2]沈國良.拋丸清理技術[M]. 北京：化學工業出版社，2004.

[3]劉如偉，李勝利，張來斌，等.鋼結構拋丸(噴丸)清理用金屬磨料的對比分析[J]. 鋼結構防護，2004，19(2)：70-72.

[4]劉如偉. 拋噴丸強化(第四版)[M].MFN house publishing，2015.

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在節能導管x方向(船艉至船艏方向)定位過程中注意觀察鰭板與艉軸分段外板之間的間隙變化。由于數據測量過程中存在2 mm以內的儀器誤差和環境誤差以及人為誤差等產生的累積誤差，安裝定位過程中不可避免會發生結構相碰導致x方向無法移動，因此需根據實際情況簡單修割鰭板端部的余量。

3.4安裝結論

綜上所述，通過精度控制技術的研究及應用尋求解決問題的突破口，采取一系列精度控制措施成功實施了節能導管船塢階段安裝。通過前期的技術準備工作和現場配合，有效降低了節能導管船塢階段安裝工作的難度。工作效率方面，從安裝開始至定位結束用時不到6 h。安裝定位過程中，僅對鰭板端面做了少量修割，鰭板與艉軸總段的焊縫間隙控制在5 mm左右、節能導管和艉軸中心線偏差控制在3 mm以內、尾端同面度控制在10 mm以內，遠低于設計公差標準。

4結束語

此項技術的主要作用在于通過現代化的測量手段和軟件分析技術，結合幾何學方面的知識，在具備一定條件的情況下研究與分析兩個未知對象三維空間中的相互關系，并得出所有結構的精確數據，為后續工作的開展提供必要參數和技術支持，起到提高生產效率和產品質量的目的。此項技術應用前景十分可觀，可以推廣應用到大型設備安裝、船舶修造、海工產品等領域中，以精度控制技術帶動生產效率的提升，為中國造船走向世界一流水平做出更多的貢獻。

[1]劉立維.船舶導流罩定位安裝工藝改進[J].科學時代,2014，13.

[2]李傳靜，何琴琴.節能導管建造、安裝精度控制工藝[J].廣東造船,2013，4：68-71.

Application Research on Sand Blasting of Marine Garnet

SU Hai-dong1, XUE Xi-ren2, WANG Min2, HU Wei-jie1,

LI Xing-zhong3, ZHENG Xiao-ming2

(1.Shanghai Shipbuilding Research Institute, Shanghai 200032, China;

2.Lianyungang Longmai Mining Co., Ltd., Lianyungang Jiangsu 222000, China;

3.Xingtai Dongxing Trading Co., Ltd., Xingtai Hebei, China)

AbstractThe researcher tested the garnet sandblasting for S2205 duplex stainless steel plate. They prepared garnets sand of different sizes from different ore. At last, they chose the best garnets sand base on 3 indexes: derusting quality, rust removal efficiency, rate of abrasive recovery.

KeywordsGarnet sandNon-metallic abrasiveRust removal efficiencyAbrasive

中圖分類號U671

文獻標志碼A

作者簡介：蘇海東(1984-)，男，工程師。