大連中遠(yuǎn)船務(wù)工程有限公司 谷 宇 張 凱 郭永亮 王永剛

一、前 言

為了使船舶壓載艙更加安全、耐腐蝕，2006年11月27日—12月8日，IMO的MSC82屆會(huì)議在土耳其伊斯坦布爾正式通過了《所有類型船舶專用海水壓載艙和散貨船雙舷側(cè)處所保護(hù)涂層性能標(biāo)準(zhǔn)》（Performance Standard for Protective Coatings，PSPC）。本標(biāo)準(zhǔn)適用于500總噸以上的所有類型船舶專用海水壓載艙和船長(zhǎng)不小于150 m的散貨船雙舷側(cè)處所。該標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施時(shí)間是在2008年7月1日及以后簽署建造合同的，或無建造合同，鋪龍骨或建造過程中類似步驟發(fā)生在2009年1月1日及以后的，以及2012年7月1日以后交付的船舶。

PSPC的實(shí)施對(duì)造船的成本和周期影響很大。該標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施不僅需要從提高造船精度、改進(jìn)建造工藝、深化舾裝生產(chǎn)設(shè)計(jì)、提高分段預(yù)舾裝的完整性和涂層保護(hù)等方面提升技術(shù)水平和管理水平，還要增加相應(yīng)設(shè)備的投入。如果采用積極手段來應(yīng)對(duì)PSPC的實(shí)施，將促進(jìn)船廠提高管理和工藝水平，這對(duì)提高我國(guó)造船水平有積極意義。

二、PSPC要點(diǎn)分析及影響

1. 涂層系統(tǒng)的要求

涂層的目標(biāo)使用壽命為15年，因此涂層膜厚需環(huán)氧類涂層320μm（至少兩預(yù)涂?jī)蓢娡浚?。涂層系統(tǒng)達(dá)到其目標(biāo)使用壽命的能力也取決于鋼材處理、涂裝和涂層檢查及維護(hù)。

2. 車間底漆要求

PSPC要求車間底漆須通過涂層預(yù)備資格試驗(yàn)。若沒有合格預(yù)試驗(yàn)證明，在分段二次表面處理時(shí)完整的車間底漆須去除70%以上，達(dá)到Sa2（ISO8501-1：1988），這就導(dǎo)致認(rèn)證后的車間底漆價(jià)格上升或增加了二次表面處理的施工周期。

3. 一次表面處理

（1）清潔度（除銹等級(jí)）

PSPC中要求清潔度（除銹等級(jí)）為Sa2.5（ISO 8501-1：1988）。

（2）粗糙度

PSPC中要求粗糙度為30 ~75 μm（ISO8503-1/3：1998）。若達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的粗糙度就必須選擇適當(dāng)?shù)哪チ吓浔燃罢{(diào)好規(guī)定的鋼板走速。經(jīng)我司實(shí)測(cè)，適合我司設(shè)備的鋼丸配比為S280：S230=1：1，鋼板走速為4.5 m/min，可以滿足該要求（視鋼板銹蝕等級(jí)情況有所不同）。

（3）灰塵等級(jí)

PSPC未規(guī)定一次表面處理中檢查的灰塵等級(jí)，我司規(guī)定了與PSPC在二次表面處理后相同的“灰塵顆粒大小為3、4、5時(shí)，灰塵數(shù)量為1級(jí)”（ISO8502-3：1992）的灰塵等級(jí)要求。為滿足此要求，須選擇適當(dāng)硬度的磨料，并控制磨料中的雜質(zhì)含量，同時(shí)配備完善的除塵設(shè)備及檢查人員，因此會(huì)增加設(shè)備成本與施工周期。

（4）鋼板表面水溶性鹽分

PSPC中要求鋼板表面水溶性鹽分≤50 mg/m2（相當(dāng)于NaCl）（ISO8502-9：1999）。這就需要在鋼板運(yùn)輸過程中采取防雨雪等措施，并縮短鋼板存儲(chǔ)時(shí)間，盡量采用銹蝕等級(jí)為A級(jí)和B級(jí)（ISO8501-1：1988）的板材，同時(shí)需控制磨料含鹽量，并確保除塵設(shè)備的有效性。

（5）油污和其他污染物

要求沒有殘留。

4. 二次表面處理

（1）結(jié)構(gòu)處理

去除毛邊，打磨焊珠，去除焊接飛濺物和任何其他的表面污染物，達(dá)到ISO8501-3等級(jí)P2。涂裝前邊緣或處理成半徑至少為2 mm的圓角或經(jīng)過三次打磨，或至少經(jīng)過等效的加工。

（2）清潔度（除銹等級(jí)）

分段階段，對(duì)焊縫及車間底漆破損部位打砂除銹至Sa2.5級(jí)，對(duì)于車間底漆完好部分的處理方式根據(jù)車間底漆的涂層預(yù)備資格試驗(yàn)結(jié)果而定。如果有合格預(yù)試驗(yàn)證明，完好的車間底漆可以保留，表面的鋅鹽可采用掃砂或其他相當(dāng)?shù)姆绞饺コ?；若沒有合格預(yù)試驗(yàn)證明，完整的車間底漆須去除70%以上，達(dá)到Sa2級(jí)（ISO8501-1：1988）；如果鋼材預(yù)處理流水線未經(jīng)認(rèn)可或一次表面處理的檢測(cè)結(jié)果未達(dá)到PSPC要求，則需要去除100%的車間底漆。

合攏后，對(duì)焊縫處的表面處理要求達(dá)到St3（ISO8501-1：1988）或更好，或在可行的情況下打砂至Sa2.5。對(duì)小面積的破損可采用動(dòng)力工具處理至St3，對(duì)于連續(xù)破損面積超過25 m2或破損超過艙室面積2%的處理至Sa2.5。

（3）灰塵等級(jí)

二次表面處理的灰塵等級(jí)要求與一次表面處理的粗糙度的要求相同，因此二次表面處理需要在室內(nèi)作業(yè)，并配備除塵設(shè)備，會(huì)增加分段在油漆廠房?jī)?nèi)的施工周期及人力工時(shí)。

（4）粗糙度

經(jīng)打砂處理表面二次表面處理的粗糙度和一次表面處理要求相同。若要滿足要求，需要使用適當(dāng)?shù)哪チ虾团浔燃斑m當(dāng)?shù)挠捕取Ｓ晌宜粳F(xiàn)場(chǎng)實(shí)際的檢測(cè)數(shù)據(jù)知，適合我司設(shè)備的磨料配比約為GL25：GL40：S330=4：3：2。

5. 膜厚檢驗(yàn)

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)CB3718-95的要求，涂層檢驗(yàn)采用85/15的原則，結(jié)構(gòu)復(fù)雜的表面（如液艙內(nèi)部）每10 m2左右測(cè)1個(gè)點(diǎn)，PSPC中規(guī)定涂層檢查遵循90/10的原則，壓載艙平板區(qū)域每10 m2測(cè)1個(gè)點(diǎn)，縱向和橫向加強(qiáng)2~3m間隔測(cè)量一個(gè)數(shù)據(jù)，相應(yīng)增加了膜厚檢驗(yàn)的工時(shí)。

6. 壓載艙破損面積及油漆

PSPC中規(guī)定，當(dāng)合攏后的壓載艙涂層破損面積超過總面積的2%或相鄰破損區(qū)域超過25 m2時(shí)需要進(jìn)行打砂處理。艙室內(nèi)打砂將增加工作量和工期，為減少打砂對(duì)完好涂層及周圍設(shè)施的破壞，工廠還需要準(zhǔn)備局部打砂設(shè)備，如真空打砂機(jī)或海綿打砂設(shè)備等。為避免這種情況發(fā)生，須在生產(chǎn)過程中做好涂層保護(hù)并從設(shè)計(jì)源頭開始著手提高預(yù)舾裝率以減少合攏后的涂層破損。

7. 檢查員資質(zhì)

PSPC中規(guī)定了具有NACEⅡ、FROSIO Ⅲ和主管機(jī)關(guān)或主管機(jī)關(guān)認(rèn)可的組織承認(rèn)的相同級(jí)別、夠資格的涂層檢查員方可簽署檢查記錄報(bào)告。目前船廠有以上資質(zhì)的人不多，這就需要我廠進(jìn)行人員資質(zhì)培訓(xùn)。

8. 涂裝技術(shù)文件（CTF）

PSPC要求在新船建造階段由船廠編制涂裝技術(shù)文件，用于船舶海水壓載艙和雙舷側(cè)處所的涂層體系規(guī)范、船廠和船東的涂裝工作記錄、涂層系統(tǒng)選擇的詳細(xì)標(biāo)準(zhǔn)、工作規(guī)范。檢查、保養(yǎng)和修補(bǔ)均應(yīng)文字化為“涂裝技術(shù)文件”，并交由主管機(jī)關(guān)復(fù)查。該文件需由涂料制造商提供涂層體系的符合聲明或型式認(rèn)可證書、技術(shù)規(guī)格書副本、船廠的涂裝作業(yè)記錄、建造期間涂層體系的檢查和修補(bǔ)程序、涂層檢查人員簽發(fā)的涂裝日志、船廠核實(shí)過的檢查報(bào)告及營(yíng)運(yùn)期內(nèi)涂層系統(tǒng)的保養(yǎng)和修補(bǔ)程序。

三、應(yīng)對(duì)PSPC的優(yōu)化設(shè)計(jì)

目前大連中遠(yuǎn)船務(wù)按照PSPC要求，已成功建造并交付了6條散貨船。通過積累經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，我司已逐步具備了PSPC設(shè)計(jì)及建造的能力。我司通過優(yōu)化設(shè)計(jì)應(yīng)對(duì)新標(biāo)準(zhǔn)，主要思路是“提前、減少、保護(hù)”。“提前”即盡可能將后行焊接工作前移至分段階段，提高預(yù)舾裝率與單元完整性；“減少”即通過優(yōu)化設(shè)計(jì)，減少后行焊接工作量；“保護(hù)”即對(duì)于不能提前進(jìn)行的工序做適當(dāng)油漆保護(hù)。優(yōu)化設(shè)計(jì)分為以下幾個(gè)方面。

1. 優(yōu)化分段劃分

優(yōu)化分段劃分，調(diào)整分段縫位置，將原來必須在船臺(tái)散裝的肘板提前到分段階段安裝，減少后續(xù)施工對(duì)油漆的破壞。優(yōu)化前后的分段縫位置如圖1、2所示。

圖1 優(yōu)化前的分段縫位置

圖2 優(yōu)化后的分段縫位置

2. 采用新型工裝腳手架

在過去的船舶建造過程中需要使用腳手管搭設(shè)大量作業(yè)平臺(tái)進(jìn)行輔助生產(chǎn)作業(yè)。腳手架搭設(shè)工作量巨大，耗時(shí)費(fèi)力，且在油艙、水艙等密閉艙室內(nèi)作業(yè)需要滿搭腳手架。所需材料、參與搭設(shè)的人越多，安裝和拆除時(shí)間就越長(zhǎng)，造成磕碰的機(jī)會(huì)就越大，造成的涂層破損就越多。傳統(tǒng)腳手架搭設(shè)效果如圖3所示。

圖3 傳統(tǒng)腳手架搭設(shè)效果

為了實(shí)現(xiàn)腳手架搭設(shè)的快捷化和施工的方便化，設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)了一種新型夾緊式工裝。安裝本型工裝非常方便、快速，只需要用扳手將兩個(gè)固定螺栓擰緊鋪上踏板即可。該工裝可以用于分段搭載前腳手架的預(yù)搭設(shè)，從而減少船臺(tái)階段腳手架搭設(shè)時(shí)間，縮短船臺(tái)建造周期。該工藝還可以減少艙室內(nèi)部腳手管搭設(shè)難度及工作量，同時(shí)有效減小油漆破壞率。新型夾緊工裝搭設(shè)效果及搭設(shè)型式如圖4、5所示。

圖4 新型夾緊工裝搭設(shè)效果圖

圖5 新型腳手架典型搭設(shè)型式示意圖

3. 增加單元設(shè)計(jì)提高完整性

以單元設(shè)計(jì)規(guī)模最大化為目標(biāo)，推行工序前移，將部分單元前移至分段階段安裝，這樣有利于縮短建造周期，降低工時(shí)成本。部分舾裝件在分段階段必須完成安裝，因此對(duì)安裝定位和精度都有較高的要求。通過模塊單元化設(shè)計(jì)，提高了先行完整性，減少了后續(xù)施工中對(duì)油漆的破壞。如我廠建造的瀝青船貨泵艙甲板集成單元，主要包含船體4個(gè)甲板1個(gè)甲板室5個(gè)分段，管鐵舾單元3個(gè)、管子約365根、鐵舾吊柱桶體、梯子、纜樁等。瀝青船貨泵艙甲板集成單元狀態(tài)效果如圖6所示。

圖6 我廠建造的瀝青船貨泵艙甲板集成單元狀態(tài)效果圖

通過復(fù)合設(shè)計(jì)增加了專業(yè)間的溝通，將多個(gè)專業(yè)的設(shè)計(jì)整體考慮，使用共同的支架或基座，減少了裝焊數(shù)量，從而減少對(duì)了涂層的破壞。通過復(fù)合設(shè)計(jì)，我廠建造的9.25萬t散貨船生根支腿由原來的1 160個(gè)減少到500個(gè)，減少了660個(gè)焊接生根件（減少了56.90%），同時(shí)減少了油漆破壞。

4. 實(shí)施有效的油漆保護(hù)措施

通過實(shí)驗(yàn)查知，在甲板面上需要生根的區(qū)域先行焊接20 mm厚的墊板可以有效保護(hù)甲板背部的油漆。甲板面護(hù)漆墊板效果如圖7所示。

圖7 甲板面護(hù)漆墊板效果圖

對(duì)于以后設(shè)備維修需要拆卸的平臺(tái)、通道，可將它們的底角改成可拆式，并分段安裝。可拆式底角效果如圖8所示。

圖8 可拆式底角效果圖

對(duì)于合攏焊縫、壁墩安裝部位等合攏后不計(jì)入油漆破損面積的部位，在分段階段采用粘貼膠帶等方式，在焊接位置設(shè)置120 mm不涂漆保護(hù)區(qū)域，并下發(fā)涂裝保護(hù)區(qū)域示意圖。涂裝保護(hù)區(qū)情況如圖9所示。

圖9 分段涂裝保護(hù)區(qū)示意圖

四、結(jié)束語

PSPC的應(yīng)用不僅是涂層技術(shù)的一次革新，更是關(guān)系到整個(gè)造船流程和生產(chǎn)能力的全面考驗(yàn)，因此應(yīng)對(duì)PSPC就需要通過現(xiàn)場(chǎng)考察及數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)的積累，推進(jìn)新技術(shù)新工藝的研究和應(yīng)用。在生產(chǎn)管理中，也需要加強(qiáng)PSPC的宣貫和涂層保護(hù)意識(shí)的宣傳，在實(shí)際施工過程中加強(qiáng)對(duì)涂層的保護(hù)，減少破壞，并制定相應(yīng)的指導(dǎo)性文件。雖然在初期會(huì)增加成本，但隨著應(yīng)對(duì)措施的逐步應(yīng)用，可以加強(qiáng)精度管理，節(jié)約材料成本，提高分段預(yù)舾裝率，加快船臺(tái)/塢的搭載，縮短建造周期，更有利于船廠的生存和發(fā)展。

[1]陸信浩,許融明,趙任張.PSPC對(duì)建造40萬噸礦砂船影響分析及應(yīng)用研究[J].船舶工程,2010(增刊1):51-54.

[2]汪國(guó)平.IMO《涂層性能標(biāo)準(zhǔn)》要點(diǎn)說明與分析[J].造船技術(shù),2007(6):6-9.