LNG船鋼板預處理要求與影響因素控制措施

董 亮, 王 朋, 于 航, 郄金波, 謝 新

(1.上海船舶工藝研究所，上海 200032；2.上海江南長興造船有限責任公司，上海 201913)

0 引 言

目前，我國形成多個大型液化天然氣(Liquefied Natural Gas，LNG)船建造企業集群。自2022年開始，全球大型LNG船市場呈現前所未有的“井噴”態勢。據統計，2022年中國船舶集團有限公司累計簽約大型LNG船訂單達49艘，合同金額超過100億美元，訂單總量占全球市場份額由2021年的不足7%躍升至近30%，創歷史新高。針對市場份額的變化，各家船廠對LNG船高效建造的需求不斷提升，從建造工藝優化、供應鏈布局和管理模式提升等方面提升LNG船建造效率，縮短建造周期，提升建造產能。

LNG船鋼板預處理必須滿足中國造船質量標準、船舶建造方針和施工要領要求，并滿足船舶所有人對鋼板預處理的質量評審要求，包括原材料要求、預處理設備要求、施工工藝要求、首制件檢測要求和漆面質量要求等。

LNG船鋼板應滿足如下標準要求：《船體用結構鋼》(GB 712—2000)；《涂覆涂料前鋼材表面處理 表面清潔度的目視評定 第1部分：未涂覆過的鋼材表面和全面清除原有涂層后的鋼材表面的銹蝕等級和處理等級》(GB/T 8923.1—2011/ISO 8501-1：2007)。

1 原材料要求

1.1 鋼板平整度要求

為確保艙容穩定和維護系統安全，LNG船在建造過程中對液貨艙面結構的平整度提出更高要求。對結構面的平整度要求為3.0 m內允許出現小于7.0 mm的變形，對液貨艙面結構的平整度要求為3.0 m內允許出現-4.0～3.0 mm的變形。與傳統船舶建造要求相比，液貨艙面的結構要求顯然提升較大。LNG船對鋼板原材料的平整度要求：鋼板在堆放和轉運中，應保證鋼板原材料的平整度，確保不出現鋼板折角的情況。例如，鋼板堆放應根據鋼板長度實施長板和短板分別放置的措施，并應控制鋼板堆放高度小于1.2 m，確保鋼板堆放的質量和安全。

1.2 鋼板表面清潔要求

鋼板表面清潔包括鋼板表面的實體雜物和油污等污染物清潔。很多鋼廠在進行火車轉運時使用稻草等作為鋼板間隔物，鋼板長期積壓會導致稻草等粘貼在鋼板反面。在鋼板進入預處理設備前應確保清除雜物，重點關注鋼板反面，并使用清洗劑對鋼板表面油污進行清理，確保鋼板表面質量。

1.3 鋼板銹蝕等級要求

熱鋼板在軋鋼機內處理時與空氣發生反應，在鋼板表面形成一層膜，稱為氧化皮。氧化皮呈藍色，厚度通常小于0.1 mm，脆性較大[1]。氧化皮附著于鋼板表面，保護鋼板免受大氣腐蝕，但在鋼板放置于室外時，氧化皮會分解。由于氧化皮是鋼板的電化學陰極，因此鋼板的暴露部位會生銹。氧化皮和銹經常導致一些問題，必須通過機械表面處理去除。

鋼板銹蝕等級分為4級：A級，鋼材表面大面積覆蓋氧化皮，幾乎無銹；B級，鋼材表面開始生銹，氧化皮脫落；C級，鋼材表面氧化皮因銹蝕而脫落或可被刮掉，但在正常目測下僅可見少量點狀銹斑；D級，鋼材表面氧化皮因銹蝕而脫落，在正常目測下可見大量銹斑。鋼板銹蝕等級如圖1所示。

圖1 鋼板銹蝕等級示例

普通船用鋼板銹蝕等級至少應滿足B級，鋼板在進入流水線前應使用比對圖冊進行核對后才能進行預處理，而船舶所有人普遍要求LNG船鋼板銹蝕等級為A級。LNG船鋼板存放要求更高，應在鋼板到貨3個月內進行預處理作業。若鋼板在預處理后局部存在麻點和表面質量問題，則需要上報公司的質檢部門，對鋼板表面質量情況進行判定，根據判定結果對鋼板進行處理。LNG船鋼板在打磨過程中，在通常情況下應沿船長方向進行，確保鋼板打磨后的剛度。

1.4 鋼板分類要求

在鋼板進入預處理流水線前應根據鋼板厚度、材質和銹蝕等級情況進行分類。厚度小于6.0 mm或大于38.0 mm的鋼板應單獨進行擺放。厚度小于6.0 mm的鋼板不建議使用鋼板預處理流水線進行預處理。厚度大于40.0 mm的鋼板應根據鋼板重量選擇預處理方式。為減少對鋼板預處理流水線輥道的影響，厚度大于60.0 mm的鋼板建議擺放在門架上，運送至涂裝房進行預處理作業。

2 質量要求

2.1 鋼板輸送要求

鋼板預處理流水線各工序的傳送由輥道完成。輥道兩端設置軸承，輥道間距為500.0～750.0 mm。為防止車間底漆的漆膜受到破壞，常采用鏈式點接觸型結構或“八”字形輥道結構的軌道[2]。

2.2 環境要求

LNG船鋼板預處理的環境要求與普通船用鋼板基本一致，施工環境相對濕度應不大于85%，控制鋼材表面溫度高于空氣露點溫度3 ℃以上[3]。測量環境條件可使用搖表、溫度計或露點儀等檢測儀器，并定期進行維護保養和檢測。為保證鋼板預處理環境的清潔度，應確保鋼板預處理設備罩殼的密封性和危險廢物處理設備的吸附性，并保持鋼板預處理環境的清潔和干燥等條件。施工人員在進行首制件檢測或設備監控時，為防止造成污染，應盡可能避免踩踏鋼板，確保預處理鋼板的清潔。

2.3 拋丸要求

鋼板預處理設備的拋頭應與鋼板保持合理的距離和角度，同時拋丸的覆蓋面應滿足鋼板寬度要求。拋頭角度與磨料選擇相關。若磨料直徑較大、硬度較高，則拋頭角度不可垂直于鋼板，否則會造成鋼板粗糙度過大。粗糙度測試使用比對樣板和觸針式粗糙度儀。磨料直徑決定鋼材表面粗糙度，直徑應控制為0.8～1.2 mm。LNG船粗糙度要求與普通船型標準相同，比對樣板在2～3區間，粗糙度儀數值為30～75 μm。

2.4 噴漆要求

拋丸處理后的鋼材表面應立即涂覆車間底漆。噴漆以自動化方式進行。整個涂漆裝置由無氣噴漆機、自動噴槍、通風去漆霧裝置等組成。自動噴槍的移動采用鏈條式氣缸傳動，以行程開關控制噴槍的啟動和停止。噴槍在鋼板的上下兩邊各設置 1支，兩者的運行方向相反。噴槍與鋼板之間的距離為25～30 cm，下噴槍的距離應略小于上噴槍的距離。為防止污染，噴槍房設置吸風管道、漆霧過濾器、風機和排氣管道。排風量的大小取決于車間底漆的溶劑揮發量和允許排放的溶劑氣體體積分數。

3 首制件檢測要求

LNG船鋼板首制件檢測必須具備相應的工藝文件，應明確檢測項目、檢測工具、檢測方式和檢測工序等，檢測數據作為評定鋼板預處理質量的依據。

(1)鋼板粗糙度：配備比對樣板和觸針式粗糙度儀等工具。對比樣板在2～3區間，粗糙度儀數值為30～75 μm。檢測時間：在拋丸后除銹前進行。

(2)鋼板表面鹽分：通過計算電導率差值得出表面鹽分值，不大于50 mg/m2。檢測時間：在拋丸后除銹前進行。

(3)鋼板除銹等級：Sa 2.5，非常徹底的噴射或拋射除銹。鋼板表面無可見的油脂、污垢、氧化皮、鐵銹和油漆涂層等附著物，任何殘留的痕跡僅為點狀或條紋狀的輕微色斑。檢測時間：在拋丸后除銹前進行。

(4)車間底漆膜厚：在光滑試板上進行，18～32 μm。漆膜試板采用表面粗糙度近似零的馬口鐵，尺寸為50.0 mm×150.0 mm。在鋼板自拋丸區域至檢測平臺后，在鋼板表面前、中、后位置按對角線方向放置3塊漆膜試板。為防止漆膜試板被噴槍沖擊力吹落，可使用雙面膠對漆膜試板進行固定，待取下試板后清理。檢測時間：在噴漆后進行，但必須在噴漆前完成漆膜試板放置。漆膜試板放置如圖2所示。

圖2 漆膜試板放置示例

4 影響因素控制措施

4.1 環境影響因素控制措施

鋼板預處理質量受相對濕度、露點溫度和氣溫等環境因素影響較大。對于相對濕度監測，應在鋼板預處理設備關鍵位置設置除濕設備，并應保證烘干設備良好運轉。鋼板預處理設備應保證密封性，防止灰塵溢出，鋼丸廢渣和廢棄漆霧應每天清理，保證鋼板預處理設備區域的清潔。應定期更換濾筒，確保環保系統的正常使用。由于冷風夾雜水氣會對鋼板造成二次銹蝕，因此鋼板預處理的冷風管路應定期除水，確保用于拋丸的冷風不夾雜水氣。

4.2 設備影響因素控制措施

鋼板預處理設備應具備完整的預熱、拋丸、噴漆和烘干等功能，流水線在重點部位應落實監控，確保流水線操作的可持續性。應明確檢測平臺，在必要時設置鋼板反面檢查的觀測區域，確保可觀測鋼板反面沖砂和噴漆質量。

鋼板預處理設備各工序均應滿足鋼板預處理質量要求。為確保鋼板在預處理過程中的連續性生產，鋼板預處理流水線應建立全員生產維護(Total Productive Maintenance，TPM)設備管理體系、鋼板預處理流水線設備檔案和鋼板預處理設備主要零部件看板管理，對重大零部件更換情況進行記錄，并對重大零部件庫存情況進行跟蹤，確保零部件可及時更換。

4.3 易耗品影響因素控制措施

為保證鋼板的除銹效果和粗糙度等級，鋼板預處理的拋丸磨料建議使用鋼絲切丸，油漆品牌必須得到施工船型船級社的認可，并保存船級社認可證書和油漆批量合格檢驗書。

5 鋼板預處理日志

LNG船鋼板預處理的質量監控，特別是首制件檢測數據，應記錄存檔。在通常情況下，要求以鋼板為單位進行記錄，至少應包含鋼板基本信息、施工當天環境信息、質量數據信息、車間底漆信息和操作測量人員信息等。鋼板預處理自主質量檢查表如圖3所示。

圖3 鋼板預處理自主質量檢查表

6 結 語

鋼板預處理是LNG船建造的關鍵環節，在建造初期應對鋼板預處理階段進行報驗，在船舶報驗后獲得LNG船建造資質才能具備鋼板預處理連續生產的資格。通過對LNG船鋼板預處理要求與影響因素控制措施進行總結，為提升LNG船的建造效率和質量提供技術支撐。