現代造船理念對船舶涂裝的促進

蘇娟娟， 張俊杰， 趙德斌

(1.上海船舶工藝研究所， 上海200032； 2.滬東中華造船(集團)有限公司， 上海 200129)

0 引 言

現代涂裝技術的發展對整個國民經濟，包括機械制造、石油、航天、汽車，尤其是船舶工業有著重大作用和意義。大量資料表明，國內外每年因銹蝕造成的損失相當驚人。據國外統計，每年由于腐蝕而報廢的金屬設備和材料約相當于全球金屬年產量的30%，高達國民經濟總產值的3%～4%[1]。鋼材是造船業的主要原材料，解決腐蝕問題是解決影響船舶質量問題的最重要技術。為減少船舶腐蝕造成的損失，亟需研究涂裝防腐蝕技術，促進船舶涂裝技術蓬勃發展。

1 中國船舶涂裝工業的發展

近年來，隨著造船業的迅猛發展，中國船舶涂裝工業的發展經歷了3個階段：

第一階段：20世紀80年代以前，船舶涂裝技術非常落后，傳統的“敲鏟油漆”生產方式甚至被戲稱為“漆糊涂”，新船甚至還沒有駛出碼頭就已經發生銹蝕，不得不再次進行油漆。

第二階段：始于20世紀80年代初期，也是中國船舶涂裝技術的發展起步期。當時，中國船舶工業開始承造出口船舶，較系統地引進了國外先進造船工藝、方法和標準，傳統的“敲鏟油漆”生產方式逐漸向先進的涂裝技術和管理模式方向發展[2]。同時，輻射帶動了一系列新設備、新車間、新標準、新體系等的發展(見圖1)。

圖1 船舶涂裝發展輻射相關技術領域

引進新技術需要昂貴的前期成本投入，一般的企業無力承擔，這一階段鋼材預處理流水線和噴砂涂裝車間沒有覆蓋所有船企。噴涂設備、標準、體系也只是處于引進、模仿和學習國外經驗的階段，而且噴涂設備昂貴，技術人才匱乏，分段除銹、噴漆露天作業情況依然很多，噴涂質量良莠不齊，高質量的涂裝覆蓋率還不高。但是，在龍頭船企的帶頭示范作用下，涂裝技術水平、生產效率和涂裝質量快速提高，逐漸縮短了與先進造船國家的差距，涂裝質量受到國內外船舶所有人的好評，船舶涂裝起步發展。

第三階段：從2000年起至今，國際交流日趨頻繁，海運以其顯著的優勢成為全球交流的最主要交通方式之一，造船業也迎來了暴發式發展的高峰年，現代造船理念隨之興起。“綠色造船” “數字造船”和“標準化造船”逐漸被船舶所有人、船廠和設計院所接納和實施，這些理念正在并將對船舶涂裝技術的發展產生更為重大的意義和深遠的影響。

2 現代造船理念對涂裝技術及分段涂裝房發展的促進

2.1 “綠色造船”理念

全世界都在推行綠色制造理念,目前國內幾家骨干企業也都提出了“綠色造船”的口號,實行HSE(健康、安全、環境)程序管理，該理念對船舶涂裝技術提出了更高的要求。與此同時，有機揮發物含量限制法規和有害空氣污染物排放法規的出臺，推動了船舶涂裝和重防腐涂料朝高固體分、無溶劑、水性化方向發展。為響應市場需求，國內外開發研制出了大量優質的新型涂料，但涂料越優質，對船體表面的質量要求也越高，這就需要先進的涂裝技術和裝備與之相配套。船舶涂裝是船舶制造過程中能耗最高且產生三廢最多的環節之一，新的環保要求下露天作業已沒有生存空間，簡陋的涂裝車間逐漸被現代化涂裝工場(見圖2)所取代 。

圖2 現代化涂裝工場

涂裝主要是采用噴丸、噴砂的方式對鋼板進行表面除銹清理，然后進行高壓噴漆。除銹、噴漆都有不同的溫度要求，而且處理后的鋼鐵表面經檢查合格后須盡快進行噴涂，其間隔時間越短越好。在潮濕或工業大氣壓等環境條件下，須在4 h內涂裝完畢，晴天或溫差不大時，最長間隔不超過12 h，否則剛處理后的鋼鐵表面又會被氧化產生銹蝕，所以涂裝工藝對環境的要求非常高。目前國內設計的分段涂裝工場已達到國際先進水平：先進的工藝系統設計保證任何氣候條件下都能正常地進行涂裝作業，顯著提高了生產效率；除塵系統、漆霧處理系統的設計顯著減輕了拋丸及噴漆作業對環境的污染；廢氣濃度報警系統、噴砂集中控制系統、工藝設備集中控制系統(見圖3)、區域粉塵集中控制系統等將除噴砂工、噴漆工外的其他工人從極其惡劣的工作環境中解脫出來；可編程邏輯控制器(Programmable Logic Controller, PLC)、觸摸屏、模擬屏的應用，系統的自動控制、人機對話、防止誤操作功能的程序設計，使得操作工人的體力和精神得以解放。涂裝行業也實現從勞動密集型到技術密集型的轉變。

圖3 工藝設備集中控制系統

雖然涂裝作業已趨于現化化，大多數工種可被機算機和機械替代，但是分段噴砂及噴漆工種的工人還無法從惡劣的操作環境中解脫出來。目前汽車涂裝、船舶鋼材預處理流水線等車間已開始應用涂裝機器人，它們可替代操作工人在惡劣危險的環境中作業，同時大幅提高工作效率和工作質量，但由于分段涂裝工藝的復雜性和無法批量生產涂裝機器人，其在此領域的應用還處于探索階段。隨著“綠色造船”理念不斷深入人心，應加緊進行涂裝機器人在分段涂裝房內的應用研究，未來在船體分段涂裝房內，由涂裝機器人取代噴丸及噴漆工人,實現真正意義上的“綠色造船”。

2.2 “智能造船” 理念

“智能造船”指對包括船舶涂裝在內的整個造船過程(包括設計、采購、倉儲、生產、試驗、交付)實行計算機管理，借助信息技術的優越性提高整個造船系統的兼容性和高效性。圖4為計算機輔助涂裝管理圖。計算機輔助涂裝管理可以推進涂裝管理規范化、科學化，全方位提升管理能力。

圖4 計算機輔助涂裝管理圖

江南造船(集團)有限公司開發的SPE-MIS系統、滬東中華造船(集團)有限公司開發的涂裝生產管理集成系統，以及廣船國際有限公司開發的涂裝信息管理系統代表了涂裝管理信息化水平，有的甚至已經達到系統工程管理水平。

2.3 “標準化造船”理念

“標準化造船”理念與“數字造船” 理念相適應，對包括船舶涂裝在內的整個造船過程(包括設計、采購、倉儲、生產、試驗、交付)實行標準化管理，可減少不必要的流程和人力、物力的浪費，提高效率，有效避免由于人為失誤造成的損失。

在“標準化造船”理念引領下，移動式涂裝房開始在國內興起,但技術還不成熟，是今后應努力研發的方向。移動式涂裝房采用模塊化設計, 主體結構為輕鋼彩板,各類專用系列接扣件、鋼架件和多種專用緊固件為輔助材料，將進氣管道、除塵設備、除漆霧設備、噴砂設備、吸砂設備、傳感器、溫濕度控制設備等設計成標準的接口模塊，在不同工程中根據不同需求進行積木式快速搭建，在工程完工后又快速拆卸，等待再次組裝用于下一個工程項目。這將對造船業尤其是修船業產生極其深遠的影響。

3 結束語

現代造船理念不斷影響和促進著船舶涂裝技術及分段涂裝房的發展，應順應時代潮流、把握船舶工業蓬勃發展的大好歷史機遇，為船舶涂裝技術和分段涂裝房事業作出更大的貢獻。