淺談鋼質浮標表面處理的幾個要點

張永輝

摘要：燈浮標是提供給船舶航行重要的助航設施之一，這類助航設施所用材料目前雖然類型多，有船用鋼板以及近十年來逐漸研發的聚脲彈性體、玻璃鋼包覆鋼板、高分子聚乙烯，但鋼質浮標仍然是目前使用最廣泛的一類浮標，鋼質浮標長期在腐蝕性強的海水中使用，增強鋼質浮標的涂裝質量提高其使用壽命進而降低助航服務成本就成了航標管理工作的重點之一，本文將就對鋼質浮標的表面處理要點及質量要求進行分析闡述，希望對鋼質浮標的陸上維護管理有一定的指導意義。

關鍵詞：鋼質浮標 涂裝 表面處理 要點

1.進行鋼質浮標涂裝質量研究的必要性

一座投放到船舶航行水域的鋼質浮標，需要進行防腐蝕處理后才可以投放下去，因為這可以提高鋼質浮標在海水中的耐腐蝕性，延長使用壽命進而降低航標管理部門向航海者提供助航服務的成本，鋼質浮標的防腐蝕性能的高低直接決定著航標管理部門管理水平和管理成本，因為防腐蝕性能低的鋼質浮標會在較短的使用事件內出現涂裝顏色老化、涂層脫落、銹蝕嚴重而導致的銹水流淌等現象，而這是合格的、優質的助航服務所必須避免的，如果不能通過制定科學合理的涂裝工藝來解決鋼質浮標的防腐蝕問題，就必須通過調換新浮標的辦法來解決，而這將大大增加航標管理部門的管理成本，因為調換一個新的浮標是一個繁瑣復雜的過程，需要投入很大的人力、物力和財力，當一座鋼質浮標因為防腐蝕性能降低而需要調換時，需要使用航標船將一個新的浮標投放下去并把防腐蝕性能差的鋼質浮標吊裝回保養基地重新保養涂裝成一座新浮標，這需要經歷航標船海上浮標吊換、保養基地內裝運、海生物鏟除、風化、燈架解體、除銹、油漆涂裝、成品標組裝等，需要動用航標船、叉車、拋丸除銹設備、涂裝設施、組裝工具等一系列的設備設施，根據投放水域距離保養基地距離的不同，以廣州航標處轄區為例，根據浮標位置的遠近，吊換一座鋼質燈浮標的成本在0.5萬至3.5萬元之間，這個成本還不包含人工成本，以南海海區有3000座鋼質燈浮標為例，以因鋼質浮標防腐蝕性能而導致每年有30%浮標需要吊換為例，從理論上講這方面的投入約在450萬至3150萬元之間，如果通過提高鋼質浮標的防腐蝕性能將這個吊換比例降低到20%，那么這方面的投入也將降低三分之一，也就是每年的投入降低了150萬至1050萬元之間，這樣的成本降低幅度是非常可觀的。

2.影響鋼質浮標涂裝的表面處理要點

鋼質浮標的涂裝作業是一個作業跨度時間較長、需要多次吊裝運輸、復雜性的施工技術，涉及到的工藝要求有金屬表面處理、化學工藝、施工環境、質量控制程序、涂裝人員素養等方面，其中金屬表面處理質量是一個特別重要的因素。

在對鋼質浮標進行涂裝作業前清除或減少待涂裝鋼材表面上的鐵銹及其氧化皮、焊渣、油漬、粉塵、可溶性鹽分等影響涂層防腐蝕性能的物質，或用電化學方法產生一層有利于提高涂層防腐蝕性的非金屬轉化膜的處理工藝，或通過適當規格的磨料擊打在待涂裝工件表面上產生合適的粗糙度，這些工序的為涂裝前的表面處理。

2.1鋼質浮標表面可溶性鹽分對涂裝質量的影響

隨著海洋經濟的發展和對海洋資源開發的重視，在鋼結構涂裝前消除或降低鋼材表面附著的可溶性鹽分逐漸成為海工鋼結構防腐蝕研究的重點之一，涂裝前鋼表面可溶鹽含量的大小對涂層抗腐蝕性的影響越來越受到重視，《一則面漆水泡事故的解決思路》一文中提到了被漆膜包裹住的鹽分是面漆漆膜起水泡的主要原因之一。在航標管理部門中，由于航標一般多用于海中且其回場養護的場地大多靠近海邊，在鋼質浮標回收養護時其表面可溶鹽含量一般較高，且南海海區常年大多時間處于高溫環境下，可溶性鹽的存在對漆膜的影響更大。鋼表面可溶鹽的存在主要有三個方面的影響：增加水通過涂層滲透的動力、提供傳導腐蝕電流的離子、某些離子可能對腐蝕反應起催化作用。

關于涂裝作業時對可溶性鹽分濃度的要求尚無統一標準，其與使用的特定產品、涂層厚度及涂裝道數、使用環境、期待的防腐壽命有關。但現在公認的是，可溶性鹽分超過100mg/m²將對涂料系統產生不利。鋼質浮標從海上吊換回場經過拋丸除銹后依據ISO8502-6：1995可溶性鹽分的取樣分析Bresle貼片法進行了測試，經測試鋼質浮標涂裝表面可溶性鹽分測試結果如下：從高欄港區（該水域鹽度較高）回場保養的鋼質浮標經拋丸除銹后的可溶性鹽分的含量為20.4mg/m²，從廣州港區（該水域鹽度較低）回場保養的鋼質浮標經拋丸除銹后的可溶性鹽分的含量為15.6mg/m²，其涂裝前的可溶性鹽分的含量均符合油漆廠家的涂裝工藝要求。

2.2金屬表面附著的粉塵對涂裝質量的影響

待涂裝基材表面粉塵的存在對防腐蝕涂層的影響有三點，一是直接阻礙了基材與涂層間或涂層與涂層間的物理吸附；二是阻礙了基材與涂層間或涂層與涂層間的化學吸附。三是在涂料的固化過程中，在粉塵存在處形成應力集中點。粉塵的存在將不同程度地降低涂層的附著強度，尤其是沒有做膩子處理的涂層，其附著強度的下降可達20%～30%，而鋼質浮標的涂裝一般是不做膩子處理的。漆膜附著性能的降低，使涂層對鋼質浮標的保護作用大打折扣。所以，在鋼質浮標的涂裝生產過程中，應在油漆滾涂或噴涂前除去待涂裝表面上附著的粉塵，使涂裝質量得到提高。由于鋼質浮標目前大多采用拋丸除銹的方式對鋼質浮標進行表面處理，在除銹后有一定的粉塵會吸附在浮體表面上，目前我們采用高壓空氣吹除粉塵的方式進行除塵效果較好，并依據ISO 8502-6標準，采用壓力敏感膠帶法對鋼質浮標經拋丸除銹后表面粉塵污染進行了評估，粉塵測試報告見下表。

2.3鋼質浮標表面粗糙度對涂層質量的影響

鋼質浮標的表面粗糙度對涂層附著力、防腐性能和使用壽命有較大的影響，因為表面粗糙度的存在會提高涂層和被涂層表面之間的結合能力，大致有以下四個作用：（1）表面粗糙度的存在增大了基材與涂層間接觸的表面積，經拋丸處理后的鋼材表面積增加了19～63%，這樣漆膜中基料分子與金屬表面極性基團的范德華引力也會相應增加，所以，適當的表面粗糙度將進一步提高漆膜附著力。（2）表面粗糙度的存在可以抵抗雙組份涂料在固化時產生的張力對涂膜的不利影響，防止涂層產生裂紋。（3）一定的表面粗糙度可以支承部分涂膜的質量，這對于垂直表面涂裝尤有良好作用。（4）一定的粗糙度可以使涂層與鋼材表面產生機械咬合作用可以進一步提高涂層的附著力。

合適的表面粗糙度有利于漆膜保護性能的提高，太大或太小均不利于漆膜的防腐蝕性能。粗糙度太大，會造成涂料的浪費和涂層厚度不均勻，波峰處易引起早期銹蝕，波谷凹坑內會截留汽泡導致涂層起泡；粗糙度太小不利于附著力的提高。涂裝工藝設計應根據鋼結構所需要的防腐蝕年限要求、鋼板厚度、涂層厚度等因素，設計出合適的粗糙度范圍。對常規涂料而言，合適的粗糙度范圍以30～85μm為宜，最大粗糙度不宜超過100μm。目前南海海區鋼質浮標的吊換周期范圍要求是3～4年，采用環氧防銹底漆時其涂層厚度要求大于200μm，實際涂裝時采用滾涂的方式一般可以達到水線以上區域平均干膜厚度為230μm，水線以下區域平均干膜厚度為280μm。在對鋼質浮標做表面處理時，其表面粗糙度的要求是50～85μm，根據拋丸設備的拋丸器型號及拋射時其與鋼質浮標的距離參數，可以采用80%的規格為S280的鋼丸和20%的規格為CW1.0mm的切丸組成混合磨料進行拋丸除銹，以滿足涂裝工藝對鋼質浮標表面粗糙度的要求。

3.結語

鋼質浮標涂裝前的表面處理是涂裝工藝中最重要的部分，是高性能涂料獲得應有的抗腐蝕性能的基礎工作。在影響防腐蝕涂層的有效使用壽命的諸多因素中，表面處理質量的影響最高。表面處理質量的高低，直接關系到涂層質量、鋼質浮標的吊換周期和鋼質浮標的使用壽命也決定了鋼質浮標在助航服務系統中的作用，對各個航標維護部門的浮標維護管理成本也至關重要，所以制定科學合理的鋼質浮標表面處理工藝并做好質量點控制，對航標事業的發展有著重要的經濟意義和指導意義。本文通過探討鋼質浮標的表面處理要點，以期待進一步提高浮標涂裝質量，為各海區航標管理部門降低航標維護管理成本及提高助航服務水平提供參考。