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(tuán))有限公司， 上海 200129)

0 引 言

現(xiàn)代涂裝技術(shù)的發(fā)展對(duì)整個(gè)國民經(jīng)濟(jì)，包括機(jī)械制造、石油、航天、汽車，尤其是船舶工業(yè)有著重大作用和意義。大量資料表明，國內(nèi)外每年因銹蝕造成的損失相當(dāng)驚人。據(jù)國外統(tǒng)計(jì)，每年由于腐蝕而報(bào)廢的金屬設(shè)備和材料約相當(dāng)于全球金屬年產(chǎn)量的30%，高達(dá)國民經(jīng)濟(jì)總產(chǎn)值的3%～4%[1]。鋼材是造船業(yè)的主要原材料，解決腐蝕問題是解決影響船舶質(zhì)量問題的最重要技術(shù)。為減少船舶腐蝕造成的損失，亟需研究涂裝防腐蝕技術(shù)，促進(jìn)船舶涂裝技術(shù)蓬勃發(fā)展。

1 中國船舶涂裝工業(yè)的發(fā)展

近年來，隨著造船業(yè)的迅猛發(fā)展，中國船舶涂裝工業(yè)的發(fā)展經(jīng)歷了3個(gè)階段：

第一階段：20世紀(jì)80年代以前，船舶涂裝技術(shù)非常落后，傳統(tǒng)的“敲鏟油漆”生產(chǎn)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(jīng)發(fā)生銹蝕，不得不再次進(jìn)行油漆。

第二階段：始于20世紀(jì)80年代初期，也是中國船舶涂裝技術(shù)的發(fā)展起步期。當(dāng)時(shí)，中國船舶工業(yè)開始承造出口船舶，較系統(tǒng)地引進(jìn)了國外先進(jìn)造船工藝、方法和標(biāo)準(zhǔn)，傳統(tǒng)的“敲鏟油漆”生產(chǎn)方式逐漸向先進(jìn)的涂裝技術(shù)和管理模式方向發(fā)展[2]。同時(shí)，輻射帶動(dòng)了一系列新設(shè)備、新車間、新標(biāo)準(zhǔn)、新體系等的發(fā)展(見圖1)。

圖1 船舶涂裝發(fā)展輻射相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域

引進(jìn)新技術(shù)需要昂貴的前期成本投入，一般的企業(yè)無力承擔(dān)，這一階段鋼材預(yù)處理流水線和噴砂涂裝車間沒有覆蓋所有船企。噴涂設(shè)備、標(biāo)準(zhǔn)、體系也只是處于引進(jìn)、模仿和學(xué)習(xí)國外經(jīng)驗(yàn)的階段，而且噴涂設(shè)備昂貴，技術(shù)人才匱乏，分段除銹、噴漆露天作業(yè)情況依然很多，噴涂質(zhì)量良莠不齊，高質(zhì)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(shù)水平、生產(chǎn)效率和涂裝質(zhì)量快速提高，逐漸縮短了與先進(jìn)造船國家的差距，涂裝質(zhì)量受到國內(nèi)外船舶所有人的好評(píng)，船舶涂裝起步發(fā)展。

第三階段：從2000年起至今，國際交流日趨頻繁，海運(yùn)以其顯著的優(yōu)勢(shì)成為全球交流的最主要交通方式之一，造船業(yè)也迎來了暴發(fā)式發(fā)展的高峰年，現(xiàn)代造船理念隨之興起。“綠色造船” “數(shù)字造船”和“標(biāo)準(zhǔn)化造船”逐漸被船舶所有人、船廠和設(shè)計(jì)院所接納和實(shí)施，這些理念正在并將對(duì)船舶涂裝技術(shù)的發(fā)展產(chǎn)生更為重大的意義和深遠(yuǎn)的影響。

2 現(xiàn)代造船理念對(duì)涂裝技術(shù)及分段涂裝房發(fā)展的促進(jìn)

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(nèi)幾家骨干企業(yè)也都提出了“綠色造船”的口號(hào),實(shí)行HSE(健康、安全、環(huán)境)程序管理，該理念對(duì)船舶涂裝技術(shù)提出了更高的要求。與此同時(shí)，有機(jī)揮發(fā)物含量限制法規(guī)和有害空氣污染物排放法規(guī)的出臺(tái)，推動(dòng)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(fā)展。為響應(yīng)市場(chǎng)需求，國內(nèi)外開發(fā)研制出了大量優(yōu)質(zhì)的新型涂料，但涂料越優(yōu)質(zhì)，對(duì)船體表面的質(zhì)量要求也越高，這就需要先進(jìn)的涂裝技術(shù)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(chǎn)生三廢最多的環(huán)節(jié)之一，新的環(huán)保要求下露天作業(yè)已沒有生存空間，簡陋的涂裝車間逐漸被現(xiàn)代化涂裝工場(chǎng)(見圖2)所取代 。

圖2 現(xiàn)代化涂裝工場(chǎng)

涂裝主要是采用噴丸、噴砂的方式對(duì)鋼板進(jìn)行表面除銹清理，然后進(jìn)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(jīng)檢查合格后須盡快進(jìn)行噴涂，其間隔時(shí)間越短越好。在潮濕或工業(yè)大氣壓等環(huán)境條件下，須在4 h內(nèi)涂裝完畢，晴天或溫差不大時(shí)，最長間隔不超過12 h，否則剛處理后的鋼鐵表面又會(huì)被氧化產(chǎn)生銹蝕，所以涂裝工藝對(duì)環(huán)境的要求非常高。目前國內(nèi)設(shè)計(jì)的分段涂裝工場(chǎng)已達(dá)到國際先進(jìn)水平：先進(jìn)的工藝系統(tǒng)設(shè)計(jì)保證任何氣候條件下都能正常地進(jìn)行涂裝作業(yè)，顯著提高了生產(chǎn)效率；除塵系統(tǒng)、漆霧處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)顯著減輕了拋丸及噴漆作業(yè)對(duì)環(huán)境的污染；廢氣濃度報(bào)警系統(tǒng)、噴砂集中控制系統(tǒng)、工藝設(shè)備集中控制系統(tǒng)(見圖3)、區(qū)域粉塵集中控制系統(tǒng)等將除噴砂工、噴漆工外的其他工人從極其惡劣的工作環(huán)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(yīng)用，系統(tǒng)的自動(dòng)控制、人機(jī)對(duì)話、防止誤操作功能的程序設(shè)計(jì)，使得操作工人的體力和精神得以解放。涂裝行業(yè)也實(shí)現(xiàn)從勞動(dòng)密集型到技術(shù)密集型的轉(zhuǎn)變。

圖3 工藝設(shè)備集中控制系統(tǒng)

雖然涂裝作業(yè)已趨于現(xiàn)化化，大多數(shù)工種可被機(jī)算機(jī)和機(jī)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(huán)境中解脫出來。目前汽車涂裝、船舶鋼材預(yù)處理流水線等車間已開始應(yīng)用涂裝機(jī)器人，它們可替代操作工人在惡劣危險(xiǎn)的環(huán)境中作業(yè)，同時(shí)大幅提高工作效率和工作質(zhì)量，但由于分段涂裝工藝的復(fù)雜性和無法批量生產(chǎn)涂裝機(jī)器人，其在此領(lǐng)域的應(yīng)用還處于探索階段。隨著“綠色造船”理念不斷深入人心，應(yīng)加緊進(jìn)行涂裝機(jī)器人在分段涂裝房內(nèi)的應(yīng)用研究，未來在船體分段涂裝房內(nèi)，由涂裝機(jī)器人取代噴丸及噴漆工人,實(shí)現(xiàn)真正意義上的“綠色造船”。

2.2 “智能造船” 理念

“智能造船”指對(duì)包括船舶涂裝在內(nèi)的整個(gè)造船過程(包括設(shè)計(jì)、采購、倉儲(chǔ)、生產(chǎn)、試驗(yàn)、交付)實(shí)行計(jì)算機(jī)管理，借助信息技術(shù)的優(yōu)越性提高整個(gè)造船系統(tǒng)的兼容性和高效性。圖4為計(jì)算機(jī)輔助涂裝管理圖。計(jì)算機(jī)輔助涂裝管理可以推進(jìn)涂裝管理規(guī)范化、科學(xué)化，全方位提升管理能力。

圖4 計(jì)算機(jī)輔助涂裝管理圖

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

2.3 “標(biāo)準(zhǔn)化造船”理念

“標(biāo)準(zhǔn)化造船”理念與“數(shù)字造船” 理念相適應(yīng)，對(duì)包括船舶涂裝在內(nèi)的整個(gè)造船過程(包括設(shè)計(jì)、采購、倉儲(chǔ)、生產(chǎn)、試驗(yàn)、交付)實(shí)行標(biāo)準(zhǔn)化管理，可減少不必要的流程和人力、物力的浪費(fèi)，提高效率，有效避免由于人為失誤造成的損失。

在“標(biāo)準(zhǔn)化造船”理念引領(lǐng)下，移動(dòng)式涂裝房開始在國內(nèi)興起,但技術(shù)還不成熟，是今后應(yīng)努力研發(fā)的方向。移動(dòng)式涂裝房采用模塊化設(shè)計(jì), 主體結(jié)構(gòu)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(jìn)氣管道、除塵設(shè)備、除漆霧設(shè)備、噴砂設(shè)備、吸砂設(shè)備、傳感器、溫濕度控制設(shè)備等設(shè)計(jì)成標(biāo)準(zhǔn)的接口模塊，在不同工程中根據(jù)不同需求進(jìn)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(gè)工程項(xiàng)目。這將對(duì)造船業(yè)尤其是修船業(yè)產(chǎn)生極其深遠(yuǎn)的影響。

3 結(jié)束語

現(xiàn)代造船理念不斷影響和促進(jìn)著船舶涂裝技術(shù)及分段涂裝房的發(fā)展，應(yīng)順應(yīng)時(shí)代潮流、把握船舶工業(yè)蓬勃發(fā)展的大好歷史機(jī)遇，為船舶涂裝技術(shù)和分段涂裝房事業(yè)作出更大的貢獻(xiàn)。