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良時海綿磨料低塵噴砂工藝的探討

 

隨著當(dāng)今船舶制造行業(yè)內(nèi)的競爭越發(fā)激烈、“綠色造船“理念的日益推廣以及行業(yè)本身面臨的諸 多變數(shù),世界各大船廠為了更好地適應(yīng)未來造船業(yè)的發(fā)展,根據(jù)“殼"、"舾"、"涂”建造內(nèi)涵對其原有工藝進(jìn)行升級或創(chuàng)新。

"涂”所代表的涂裝領(lǐng)域包含了除銹作業(yè)。據(jù)統(tǒng)計 ,70%的涂裝缺陷與底材的表面處理狀況有關(guān),我國多數(shù)船廠將噴砂處理作為分段除銹及艙室特涂的表面處理工藝。此傳統(tǒng)工藝能滿足質(zhì)量要求, 但忽略了對環(huán)境的污染及對操作人員的健康影響。同時隨著 PSPC(涂層保護(hù)標(biāo)準(zhǔn))規(guī)范的強(qiáng)制實(shí)施,所有船廠又面臨著如何解決壓載艙涂層破損超標(biāo)這一新的難題。

 

在既不影響工程質(zhì)量又能貫徹公司“綠色造船”方針,還可以應(yīng)對 PSPC 規(guī)范的背景下,改進(jìn)噴砂工藝就成為當(dāng)前急需思考的重點(diǎn)課題。下面就根據(jù)外高橋船廠實(shí)際情況,對新型工藝一海綿磨   料低塵噴砂工藝展開了深入的研究與討論。

 

 

2.噴砂工藝的實(shí)施情況

 

2.1 噴砂工藝簡介

噴砂(噴丸)處理是表面除銹的一種方式。它以壓縮空氣為動力,將金屬或非金屬顆粒作為磨料 高速噴射到被處理表面,以沖擊和磨削方式除銹清潔表面。能對鋼材表面的氧化皮及銹蝕作徹底清潔處理, 對舊涂層表面達(dá)到出白處理, 還能做到涂層表面輕度掃砂處理[I] 。 噴砂不但能使鋼板表面達(dá)到高質(zhì)量的除銹效果,還能使表面具有一定的粗糙度,滿足施涂高性能涂料的表面處理要求。

 

噴砂除銹處理的生產(chǎn)工藝,在船廠主要用千二次除銹,如有特殊情況也可用于合攏后局部或部分艙室的表面處理。

 

2.1 噴砂工藝存在的問題

 

常規(guī)磨料(銅礦砂、陶瓷、鋼砂、鋼丸等)在沖砂過程中由千自身材質(zhì)的硬脆性及壓縮空氣的壓力,使其沖到鋼板表面后即變成粉末砂塵,所產(chǎn)生的粉末砂塵給施工和環(huán)境帶來了諸多不便。

 

2.2.1 環(huán)保問題

 

噴砂處理后大部分常規(guī)磨料已變成粉末無法再次利用,只得按廢料處理。即便一艘載重噸不大的船, 噴砂后也需處理至少上百噸的廢砂。使用節(jié)約率高達(dá)80%的金屬磨料 , 表面處理后也會產(chǎn)生一定量的礦塵和粉塵。

這使得噴砂處理后的清砂、清潔、廢砂處理的工作量繁重,還需要安排廢料 堆場。清理過程稍有不慎,砂塵還會混入到空氣中,影響大氣質(zhì)量。

 

2.2.2 勞動保護(hù)問題

 

噴砂是形成逸散性排放的最大因素。磨料變成粉末后直接在艙室中飛散開,飄散在艙室的砂塵 中含有多種重金屬成分且微粒極細(xì),甚至可以穿透工人的防護(hù)服、面罩,所以對艙內(nèi)施工人員危害 極大。工人在這樣的環(huán)境下長久工作,會引起中毒性肺炎或砂肺,嚴(yán)重者可導(dǎo)致肺癌。另外,金屬磨料沖擊底材之后四處飛濺的磨屑會反彈到施工人員身上產(chǎn)生強(qiáng)烈的疼痛感,也會造成眼睛 不適、受傷等眼部傷害。

 

2.2.3施工周期問題

 

在總組、船塢、碼頭階段使用常規(guī)磨料噴砂后清理時間長,對環(huán)境、其他施工影響較大,故大 多船廠更多采用動力工具打磨處理,但動力打磨不僅除銹質(zhì)量較差、而且效率也較低,影響了總組 平臺、船塢、碼頭周轉(zhuǎn)率。由千PSPC規(guī)范的實(shí)施, 其對合攏后壓載艙涂層破損的表面處理又有了新的規(guī)定,若壓載艙破損涂層超標(biāo),僅使用動力工具打磨已遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了規(guī)范要求,而使用常規(guī)磨料 噴砂處理又易導(dǎo)致施工計劃延期。

 

針對以上不利因素,業(yè)內(nèi)展開了大量細(xì)致的討論與研究,推出了一項新型除銹工藝—海綿磨料低塵噴砂工藝。該工藝采用了先進(jìn)的靈便型噴砂與回收組合套裝,并且將常規(guī)磨料升級為海綿磨料。

 

 

3. 海綿磨料低塵噴砂工藝的基本原理及施工程序

 

3.1 海綿磨料的施工原理

 

海綿磨料低塵噴砂系統(tǒng)的核心是海綿磨料 , 其本身具有低塵、低彈射性能。這種專利技術(shù)結(jié)合了聚氨酣海綿的吸收能力及傳統(tǒng)噴砂工藝的清潔磨削能力。海綿磨料的柔性使其在沖擊被處 理表面時變扁, 瞬間擴(kuò)張至實(shí)際尺寸的3 倍并形成真空, 將捕捉絕大多數(shù)經(jīng)沖擊后脫離表面的污染空氣的微粒、碎屑等物質(zhì), 令底材顯露出來。

3.2 海綿磨料低塵噴砂設(shè)備的組成

 

海綿磨料低塵噴砂設(shè)備配以海綿磨料,主要用千內(nèi)、外場除銹。此設(shè)備主要由磨料供給單元和 磨料循環(huán)單元組成。磨料供給單元由一個儲料缸體和中央控制面板構(gòu)成,    其一次性儲料量為60Kg, 可在噴砂過程中補(bǔ)充磨料。磨料循環(huán)單元由分離斗、磨料循環(huán)器、廢物回收器及磨料回收器組成。

 

3.3 海綿磨料低塵噴砂設(shè)備的工作流程

 

設(shè)備使用時,中央控制面板根據(jù)海綿磨料特定的流動性,可精確調(diào)節(jié)噴射壓力和海綿磨料進(jìn)速度,磨料供給單元通過噴嘴將海綿磨料噴射到被處理表面。施工后在真空氣流和氣動作用下,將磨料分離斗中使用過的磨料傳輸?shù)侥チ涎h(huán)器進(jìn)行分類凈化。經(jīng)磨料循環(huán)器的分類裝置處理,將可重復(fù)使用的海綿磨料從過大的碎片及使用后的廢料(失效磨料及污染物)中分離,供循環(huán)使用。整個工藝流程中噴砂、噴砂缸內(nèi)磨料補(bǔ)充、磨料回收以及雜質(zhì)分離等四個環(huán)節(jié)均獨(dú)立運(yùn)行。

 

 

 

4. 海綿磨料低塵噴砂工藝的施工效果

 

4.1 提高施工質(zhì)量

 

采用海綿磨料,使鋼板表面處理后的粗糙度均勻,進(jìn)一步提高了涂層與鋼板之間的附著力,增強(qiáng)了涂層的防腐效能,延長了涂膜的耐久性,也有利于涂層的流平和裝飾。

 

4.2 設(shè)備輕巧、操作便捷

 

設(shè)備結(jié)構(gòu)小巧,   噴砂與回收組合套裝總重為150Kg左右, 用帶滾輪的鋼構(gòu)架可隨時拖動到所需工作區(qū)。將設(shè)備移至工作區(qū)越近,所使用皮管長度越短,處理效果也越好。由千海綿磨料具有低塵、 低彈射的性能,所以在艙室內(nèi)收集磨料難度減小,縮短了收集時間,工作效率得以提升。同時對作    業(yè)區(qū)內(nèi)其他施工影響小,能做到交叉作業(yè)。

 

4.3 海綿磨料低塵噴砂工藝在 PSPC  規(guī)范中的應(yīng)用

 

目前國內(nèi)各大造船廠整船合攏后壓載艙內(nèi)涂層破壞率在4o/o-8%之間,甚至更高,均采用動力工具打磨方式對破損涂層進(jìn)行表面處理。而PSPC 規(guī)范中對壓載艙合攏后的表面處理規(guī)定: 相連接的破壞區(qū)域的總面積超過25m2  或超過艙室總面積2%, 表面處理應(yīng)達(dá)到Sa2½級。PSPC 正式實(shí)施之后,若合攏階段壓載艙區(qū)域涂層破損情況不能達(dá)到上述要求, 必須噴砂處理至 Sa2½。

若使用常規(guī)磨料噴砂處理,必定會導(dǎo)致密閉艙室內(nèi)砂塵飛揚(yáng),對之后的磨料回收、清潔、油漆噴涂、周邊工種工作等諸多情況帶來不良影響,甚至直接威脅整個船舶的建造進(jìn)程。

海綿磨料低塵噴砂工藝可作為壓載艙合攏后涂層破損超標(biāo)后的應(yīng)急處理預(yù)案, 不僅提高 PSPC規(guī)范的應(yīng)對能力,而且除銹效率高,清潔方便,解決了延長船塢周期的難題。

 

 

5.海綿磨料低塵噴砂工藝的特點(diǎn)

 

5.1減少環(huán)境污染

 

在外場常規(guī)磨料所造成的砂塵污染極為嚴(yán)重,難以控制,根本不能達(dá)到環(huán)保要求。而內(nèi)場常用的金屬磨料,也會產(chǎn)生一定量的砂塵。一旦處理不慎,砂塵便會混入空氣中,進(jìn)而形成大氣污染。海綿磨料可捕獲高達(dá)99%的空氣污染物, 從而保護(hù)環(huán)境和公眾健康。

 

5.2 提高工作效率

 

由千沖擊表面后產(chǎn)生的鋼質(zhì)碎屑基本被海綿磨料捕獲,不會在工作區(qū)產(chǎn)生明顯的揚(yáng)塵現(xiàn)象,減少了等待砂塵沉降的時間,隨后的表面清潔工作量也大大減少。因海綿磨料具有低彈射性,噴砂后掉落的磨料分布也較為規(guī)律,便于回收,回收過程也不會引起砂塵二次飛揚(yáng)。噴砂和清潔過程較傳統(tǒng)工藝相比,施工難度降低施丁時間縮短,整體效率有了很大提高。

 

5.3 保障施工人員健康

 

常規(guī)磨料施工后在工作區(qū)產(chǎn)生的砂塵極多極細(xì),其中包含多種重金屬元素。當(dāng)有害微粒進(jìn)入人體后可導(dǎo)致上呼吸道感染,嚴(yán)重影響工人的健康。而海綿磨料則捕捉絕大多數(shù)有害污染物,降低了工人接觸有害物質(zhì)的風(fēng)險,減少了工廠方面的勞保用品更新、治療、療養(yǎng)、甚至訴訟、賠償?shù)认嚓P(guān)的責(zé)任及費(fèi)用。另外,海綿磨料低塵噴砂工藝不像傳統(tǒng)工藝,它的低塵、低彈射性能可以降低眼部傷害及其他工傷發(fā)生的可能性。

 

5.4 減少設(shè)備故障

 

如今各類設(shè)備在船舶建造過程中起著至關(guān)重要的作用。儀器、電子儀表和轉(zhuǎn)動設(shè)備若長期暴露在砂塵中,很容易受到干擾或提前失效。海綿磨料低塵噴砂工藝較之傳統(tǒng)工藝可減少絕大部分的砂塵,提升設(shè)備及工廠的總體穩(wěn)定性。不僅降低了設(shè)備維修的頻率,而且機(jī)修工、焊工、電氣工和其他作業(yè)人員均能在噴砂施工臨近區(qū)域作業(yè),減少了因表面處理導(dǎo)致的停工時間。

 

5.5 提高磨料資源的循環(huán)利用率

 

資源的循環(huán)利用是節(jié)能減排的重要環(huán)節(jié)。目前,除鋼砂(丸)以外的常規(guī)磨料在沖砂過程中變   成粉末無法再次使用, 鋼砂(丸)磨料雖可循環(huán)利用, 其回收率只達(dá)到 80%左右, 但是海綿磨料作為新型綠色磨料 ,其回收率高達(dá)96%, 將磨料循環(huán)使用效率再次提高,為企業(yè)有效地節(jié)省了磨料資源。

 

現(xiàn)代化造船以“綠色造船“理念為指導(dǎo),提倡以人為本、保護(hù)環(huán)境、節(jié)能減排。在船舶除銹作業(yè)中,常規(guī)磨料的使用必將受到環(huán)保法規(guī)的限制,而行業(yè)內(nèi)稱之為“綠色磨料”的海綿磨料的應(yīng)用可以解決傳統(tǒng)工藝中污染環(huán)境、健康隱患、磨料利用率低等問題,順應(yīng)了“綠色造船"的國際化發(fā)展趨勢。隨著造船企業(yè)生產(chǎn)節(jié)奏的加快,改進(jìn)傳統(tǒng)工藝、作好資源規(guī)劃、引進(jìn)有效先進(jìn)工藝,可實(shí)現(xiàn)減少環(huán)境污染、保障施工人員健康、提高生產(chǎn)效率等目標(biāo),也為“綠色造船“打下了堅實(shí)的基礎(chǔ)。

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