船舶上層建筑涂料消耗控制方法

辛露，吳擁軍，霍晟

(1.上海外高橋造船海洋工程有限公司，上海 201306；2.上海外高橋造船有限公司，上海 200137)

涂裝作為最為有效和經濟的防腐措施，被廣泛應用于船舶領域。由于船舶需涂裝的面積大，航海環境對于涂裝要求高，油漆用量大，涂裝成本一直居高不下。在實際建造中，涂裝占船舶建造成本的12%～18%[1]，另因涂層破損，補涂或重涂大大增加了油漆用量，導致涂料消耗過大，提高了造船成本。關于控制油漆用量，降低涂料消耗，相關的研究工作有，對在船舶建造過程中導致涂層破壞原因進行分析，提出滿足涂裝施工和涂層保護的改進措施[2]；對于壓載水艙的PSPC標準中的涂層破壞，總結涂層破壞類型，提出控制方法，介紹新型涂裝工藝[3]；在涂裝精益作業方面，也有學者對涂裝作業精細化管理，發展綠色涂裝，提出涂裝設計和生產管理的優化方案[4]?？傊饲暗难芯慷嗉杏趯Υ罢w或專用海水壓載艙涂裝施工和涂層破損。本文以上海外高橋造船海洋工程有限公司(以下簡稱外高橋海工)建造的船舶上層建筑為例，分析涂層破壞影響因素并提出相應的控制方法。

1 上建油漆用量現狀

外高橋海工上層建筑建造流程見圖1。

圖1 上層建筑建造流程

涂裝貫穿于船體和舾裝各階段，涂裝作業總體可分為三大部分。預處理階段，在鋼板到貨后，按照規格書要求對鋼板進行預處理，隨后立刻噴涂車間底漆，起到臨時保護作用，組立階段對因焊接引起的車間底漆破損及時進行跟蹤補漆；分段二次表面處理階段，對分段進行沖砂處理，后續進入分段涂裝階段，按油漆明細表對分段內外噴涂第一度底漆；總組階段，對涂層破損區域進行表面處理，按油漆明細表修補第一度底漆并完工剩余道數油漆配套。

2012年至今，外高橋海工共建造上層建筑160多座，以散貨船、油船和集裝箱船3大民船的上層建筑為主。以18萬t散貨船上層建筑為例，對其油漆用量統計見表1、2。

由表2可知：船舶上層建筑外圍壁第一度油漆基本需要100%增補，上層建筑內圍壁第一度油漆需要大概60%的油漆增補，上層建筑外圍壁白色面漆1度50 μm增補量也同樣翻倍?？傮w上建建造涂覆系數控制效果差，油漆消耗量大。

2 涂料消耗過高原因分析

導致實際涂料消耗過高的原因主要分為3類：①環境因素，施工人員技能水平不足和設備原因；②涂層破壞，由于外高橋海工地處東海之濱，常年風大、潮濕，因此環境所引起的涂料消耗增大無法避免，可在施工時盡量選擇風小的日子來減小油漆浪費。限于涂裝施工人員技能水平、穩定性問題以及設備因素，有可能在涂裝過程中導致涂層產生流掛、針孔、縮孔、裂紋等問題，雖可以通過培訓等措施進行提升，但很難徹底解決，因此可以考慮建立適當的獎罰制度進行整體控制，同時定期對設備進行檢查，并及時進行修護和更換。上述2大原因對涂料消耗的影響從技術或工藝角度改善空間有限，可控性不高。而導致涂料消耗過高的主要原因——③涂層破壞,其可控制性遠高于上述兩種原因。上層建筑涂層破壞修補現場見圖2。

表1 18萬t散貨船90A總段上層建筑油漆消耗量

表2 某上層建油漆明細表

圖2 上建涂層破損修補現場

對外高橋海工建造的上層建筑涂裝情況進行調研分析，得到導致涂層破壞的主要原因如下。

2.1 鋼板變形矯正

現代造船中鋼板與型材等結構的連接均采用焊接，船體鋼板大多厚度為12～13 mm，而上層建筑圍壁板采用鋼板厚度大多為7～8 mm，由于焊接過程中產生的高溫，引起鋼板局部溫度高，整體受熱不均勻，更容易產生塑性形變。此外焊接區域也受焊接收縮或殘余應力影響，進一步引起結構發生變形，使得鋼板等結構的平整度不足，無法滿足規范要求。除去焊接對鋼板變形的影響，鋼板放置過程中支撐不當、部分區域承載重物等情況均會導致結構發生變形。為滿足規范對于結構的平整度要求，需要對鋼板變形進行矯平，一般采用火工矯正、機械敲擊等方法，均會導致鋼板上的涂層被大面積燒毀或脫落，造成嚴重的涂層破壞，導致涂層破損率上升，需要后續重新進行表面處理和涂裝。

2.2 碰釘安裝損壞

碰釘作為絕緣的固定結構，依據外高橋造船有限公司的建造慣例，一般1 m2需安裝16個碰釘，因此對于一座上建，所需安裝碰釘數目以數萬計，對于超大型集裝箱船上建約有十幾萬。以外高橋海工所建造18萬t散貨船為例，共計需安裝約66 000個碰釘。因為上層建筑分段階段二次表面處理以沖砂為主，沖砂會導致碰釘脫落，因此碰釘安裝放在總組階段進行，導致碰釘會直接焊接在涂層表面。由于碰釘分布密集，需要在碰釘安裝后進行表面處理，再進行整體涂裝，上層建筑內部一度底漆大部分需要修補甚至打磨后重新涂裝。碰釘安裝導致涂層破壞情況見圖3。

圖3 碰釘安裝涂層破損現場

2.3 面漆覆蓋率差

初始涂裝設計，上層建筑外面漆只噴涂一度，可能會導致無法遮蓋中間漆或者底漆的顏色，無法通過船東檢驗，因此在顏色覆蓋率不夠的區域會在原本一度面漆的基礎上增加面漆厚度或者噴涂二度，見圖4，增加了實際油漆用量，增大了涂料消耗。

圖4 面漆發青施工現場

2.4 其他

在船舶上層建筑建造過程中，由于結構復雜，建造周期長，運輸及安裝過程中發生舾裝件、設備磕碰從而導致涂層機械損傷的情況也時有發生。此外，干涉、安裝不當等各方面因素所引起的涂層破壞也不可避免，這些操作失誤等都會引起涂層不同程度的破損，需要后續進行補漆或者打磨后重新噴涂。

3 涂料消耗控制方法

3.1 涂裝施工工藝變更

通過對涂料超額原因分析可以看出，目前外高橋海工采用分段階段噴涂一度底漆，總段階段對底漆進行局部打磨或全部打磨所有底漆后重新涂裝的方式，補漆后涂裝剩余配套油漆。上建外壁的一度底漆在總組后基本被徹底打磨重新噴涂，上建內壁的一度底漆近60%需要重新打磨重新噴涂，一度底漆的浪費是導致涂料消耗過大的主要原因。因此應考慮對涂裝工序進行優化設計，即對車間底漆的噴涂進行改進，采用更好的車間底漆和設備，增加鋼材結構防護時限，在分段階段不做二次表面處理及噴涂一度底漆，分段下胎后不涂裝直接總組。在安裝過程中，及時對于底漆破損區域進行跟蹤補漆，避免鋼材腐蝕，在后續總組階段，依據車間底漆表面狀態，選擇保留或打磨車間底漆，后按照油漆明細表完成涂裝作業。這種方法能夠節約一度底漆的油漆量，同時，由于總組前不涂裝一度油漆，可規避結構變形矯正中所產生的涂層破損對油漆用量的影響，大幅度降低涂料消耗。

3.2 碰釘安裝階段前移

涂裝施工第一度油漆由分段階段改為總組后，不存在碰釘安裝前移會被沖砂打掉的情況。考慮碰釘對于涂層破壞的影響，可將碰釘安裝工序前移至總組噴涂一度底漆之前，對于其他會影響結構一度底漆的舾裝件安裝，均可采用安裝工序前移的方法來規避，從而能夠有效降低涂料消耗，節約油漆用量。

3.3 面漆涂層道數優化

底漆一般為紅褐色，顏色較深，一度面漆遮蓋率不足。應與油漆供應商和船東進行協商，將一度面漆優化為兩度或適當增加面漆干膜厚度，將方案固化至規格書中。能避免顏色遮蓋率不足的問題，減少油漆設計用量之外的浪費。

3.4 新型涂料應用

除了更改施工工藝與流程和控制管理措施，也可以推行新型涂料，低表面處理涂料對于表面處理等級要求會大大降低[5]，這種涂料可以在牢固附著銹蝕表面，作為上層建筑外圍壁底漆可減少總組階段打磨工作量。同時考慮環保，上層建筑內也可采用水性涂料。通過新型涂料的應用，可有效地降低涂料消耗，同時也能夠更好地滿足安全環保要求。

3.5 其他

對于舾裝件設計和施工中產生的安裝錯誤，在設計中應推行改單管控，降低設計人員的出錯率；現場也可實行相關的獎罰制度，減少安裝錯位問題。此外對于舾裝件可推行涂裝保留，即在需焊接的區域僅涂不影響焊接的車間底漆，而不做其他油漆，待安裝完成后進行統一涂裝或補涂，由于舾裝件數目眾多，涂裝保留也能在一定程度上減小涂料消耗。