科普丨“轻舟已过万重山”-船舶涂料及标准简介

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根据船舶不同的部位,船舶涂料大体可分为船底涂料,水线、外舷、甲板涂料,油舱涂料,饮水舱涂料,货舱涂料,压载舱涂料等。
研究课题:船舶涂料

最近,诗仙李白的“天下第一快诗”《早发白帝城》中“轻舟已过万重山”一句,随着国产动画电影《长安三万里》的热映,激发了全网共鸣。

《早发白帝城》

【唐】李白

朝辞白帝彩云间,千里江陵一日还。

两岸猿声啼不住,轻舟已过万重山。

从前,乘上轻舟,方可穿越万重山。

而今,巨轮乘风破浪,高歌远航。

比航母还大的船!中国船舶集团建造的全球最大24116TEU集装箱船,船舶总长399.99米,型宽61.5米,型深33.2米,最大堆箱层数可达25层,可装载24116个标准集装箱,是目前全球装箱量最大级别的集装箱船型。


随着现代工业的高速发展,船舶的现代化、高速化、高效率运输及环境保护方面愈来愈受到人们的广泛关注,船舶涂料也在不断更新换代。根据船舶不同的部位,船舶涂料大体可分为船底涂料,水线、外舷、甲板涂料,油舱涂料,饮水舱涂料,货舱涂料,压载舱涂料等。

一、船底涂料的质量要求

钢材在海水中的自然腐蚀量为0.1 mm/a,附着在船底外部的海生物也会引起航行速度降低,造成燃料费、清除费的增加,所以要求船底涂料具有优异的耐海水性和防污性。防污漆是船舶漆的重要产品之一,是由漆膜中防污剂在一定时间内缓慢地溶在海水里,从而防止海生物的附着。长久以来,以有机锡为防污剂的防污漆作为一种实用、有效的防护涂料广泛应用于船舶船体水线以下部位等。但随着有机锡材料在防污涂料中的大量使用,有机锡对海洋环境的污染也逐渐引起人们的重视。国际海事组织(IMO)要求从2003年1月1日起禁止使用有机锡基防污漆,到2008年1月1日完全禁止在船舶上使用该类产品,有机锡基防污涂料就此逐步退出历史舞台。我国国家标准GB/T 6822—2007《船体防污防锈漆体系》自2008年4月1日开始实施,该标准规定防污漆中锡总量应小于2500mg/kg干油漆样品。该标准实施后,为我国目前各类船舶防污漆以及配套的船底防锈漆提供一个与国际先进水平接近的、切实可行的国家标准。近年来,我国船底防锈漆生产企业加大研发力量,环境友好型防污涂料得到快速发展,以氧化亚铜为主要防污剂的新型无锡防污涂料就是其中之一。

水线、外舷、甲板由于干湿交替作用引起腐蚀,波浪冲击引起损坏及紫外线照射引起老化,该部位的涂膜应具有良好的耐海水腐蚀性,优异的物理机械性、耐磨性、耐冲击性和耐候性。由于四氯化碳溶剂对大气层的危害,已被列入限制或禁用之列,以此类溶剂生产的氯化橡胶涂料也逐渐被限制或禁用。开发取代氯化橡胶的高氯化聚乙烯、热塑性丙烯酸树脂用于水线漆;开发改性环氧漆、丙烯酸漆、高性能丙烯酸聚氨酯漆,用于船壳;开发耐磨性、耐候性、耐化学品性优良的甲板防腐漆是船舶漆发展的趋势。2008年新制修定的GB/T 9260—2008 《船用水线漆》、GB/T 6745—2008《船壳漆》、GB/T 9261—2008《甲板漆》等国家标准对相关的产品性能提出了更高的要求,涂料生产企业应调整产品配方,提高产品综合性能。

三、货油舱涂料的质量要求

我国货油舱漆主要采用纯环氧涂料和环氧沥青涂料,这两种涂料都具有良好的耐油性、耐化学品性和耐水性,能满足货油舱的耐油性和耐海水性要求,但由于涂装道数多,这对于通风困难的舱室施工比较麻烦。为了减少涂装道数、简化施工工序、减少环境污染及对人体的危害,有必要开发厚膜型货油舱涂料。2008年新制修定的GB/T 6746-2008《船用油舱漆》、GB/T 9262-2008 《船用货舱漆》 对产品的耐盐雾性能要求有所提高。另外,国际海事组织(IMO)制定的船舶空仓和货油舱的保护涂层性能标准已完成国产化即GB/T 31820,其中对涂层的主要性能要求有:耐二氧化碳、二氧化硫和硫化氢气体、耐有机酸、耐热性(70℃) 等;对油舱顶面涂层要求能耐热/冷循环。针对IMO拟制订的新标准要求,我国船舶漆生产厂家应该早作准备。

四、饮水舱涂料的质量要求

饮水舱涂料要求涂料饮水性试验合格,并耐水。国产饮水舱涂料以纯环氧涂料为主,具有较好的耐水性、耐油性和耐化学品性,毒性较低。缺点是施工温度低于5℃时涂膜难以固化。国产饮水舱涂料执行的标准为GB 5369—2008《船用饮水舱涂料通用技术条件》,该标准系强制性国家标准,2008年12月发布,2009年12月1日实施。原标准理化指标基本满足使用要求,但其卫生要求已不满足日趋严格的环保及卫生防护的要求,诸如停靠美国的船舶要求饮水舱涂料取得FDA认证,有的船东提出应对饮水舱涂料作更详尽的毒理学试验等,修订后的标准在基本保留原标准中特性理化指标的基础上,参照卫生部的卫法监发[2001] 161号文件对卫生要求作了较大的改动和增补。修订后的标准不仅规定要进行生活饮用水水质卫生检测,还规定应进行浸泡水的LD50、Ames和哺乳动物细胞染色体畸变的毒理学试验。因此涂料生产企业应进一步关注产品的安全性,开发无溶剂和水性饮水舱涂料是今后发展的方向。

五、压载舱涂料的质量要求

压载舱处于舱室内高温、高湿和海水的严重腐蚀环境,加上舱室的结构复杂,使得压载舱的防腐蚀涂层很容易在较短时间内发生裂纹、剥落和失效,进而引起船体结构腐蚀。由于压载舱的结构特点,其周期性维护非常困难,因此要求压载舱涂料具有长效的可靠使用寿命。环氧沥青涂料、聚氨酯沥青涂料是防腐性能优异的压载舱涂料,但由于其黑颜色不易发现早期的涂层破坏所引起的基体钢板锈蚀问题,以及对涂装施工人员的健康影响,使得沥青系压载舱涂料退出在压载舱部位的应用。目前压载舱用涂料主要为厚膜环氧型涂料。

2008年,我国新制修定了GB/T 6823-2008《船舶压载舱漆》 国家标准。该标准的技术指标与2006年12月8日国际海事组织(IMO)海事安全委员会(MSC)根据修订的海上生命安全公约(SOLAS) 条款Ⅱ-1/3-2通过的 《船舶专用海水压载舱和散货船双舷侧处所保护涂层性能标准》(简称PSPC)相关内容等效,标准的主要试验方法、试验条件、评定指标等与PSPC中的附件《所有类型船舶专用海水压载舱和散货船双舷侧处所用涂层的涂层合格性试验程序》一致。2006年12月8日,国际海事组织(IMO)海事安全委员会 (MSC) 根据修订的海上生命安全公约(SOLAS)条款Ⅱ-1/3-2通过的保护涂层性能标准 (简称PSPC)/1/中《所有类型船舶专用海水压载舱和散货船双舷侧处所用涂层的涂层合格性试验程序》 已于2008年7月强制实施。该标准包括涂料、涂层性能标准及造船涂装全过程质量控制要求两部分。PSPC规定:船舶压载舱涂层保护的目标寿命为15年,在涂层选择的预备资格试验中,除涂层体系防腐的通用性能检测外,必须通过依据其附件1《船舶专用海水压载舱和散货船双舷侧处所保护涂层的资格试验程序》 的试验程序或等效的试验程序进行的180天试验。目前,国内压载舱涂料生产企业及船厂的产品质量、涂装实际状况与新涂层标准要求比较,差距较大,要满足新标准的要求,需要较大的投入和改进。


六、船舶涂料标准

七、船舶涂料有毒有害物质检测

船舶涂料主要按GB 38469船舶涂料中有害物质限量标准进行检测,相关检测标准如下:



八、船舶涂料的几个术语

1、IMO:国际海事组织,海上船舶都会有一个IMO号码;

2、IACS:国际船级社协会。海上船舶都要入级,有的海上平台也要入级;

3、MSC:海上安全委员会(IMO下设机构);

4、SOLAS公约:海上人命安全公约(主要是规定船舶的安全和防污染);

5、PSPC:专指IMO《所有类型船舶专用海水压载舱和散货船双舷侧处所保护涂层性能标准》。IMO第81届海上安全委员会(MSC81)批准了《船舶专用海水压载舱和散货船双舷侧处保护涂层性能标准》(PSPC),并规定该标准适用于2008年7月1日以后签订建造合同的所有500总吨以上新造船。IACS的共同规范中,要求在IMO通过涂层标准(预计为2006年12月8日)之日或以后签订建造合同的船长90米及以上的散货船及150米及以上的油轮必须符合IMO的涂层标准;

6、AFS:国际控制船舶有害防污底系统公约;

7、CCS:中国船级社、LR:英国劳氏船级社、DNV:挪威船级社、GL:德国船级社、ABS:美国船级社。


九、代表性的船舶涂料标准

1、GB 5369船用饮水舱涂料通用技术条件

淡水舱涂料要求无毒性并符合国家卫生认证要求;用于不锈钢表面的涂层中可滤去氯含量不能超过200mg/kg,涂层中不含锌。

2、GB/T 6745船壳漆

该标准适用于涂覆在船舶满载水线以上的建筑物外部所用的涂料,也可用于桅杆和起重机械用涂料。除另有规定外,产品涂装放置7后测试,其中样板干膜厚度底漆控制在(50±10) μm,船壳漆面漆(60±10) μm,总干膜厚度(100±10) μm。

3、GB/T 6746船用油舱漆

该标准适用于装载除航空汽油、航空煤油等特种油品以外的石油烃类油舱内表面双组分船用油舱漆。

试验时,样板采用涂刷或喷涂,除另有规定外,产品涂装放置7 d后测试,其中干燥时间涂装一道(干膜厚度为20~26 μm );附着力为底漆、面漆配套后测试(一底一面,涂装间隔24 h,底漆和面漆干膜厚度均为40~70 m);耐盐雾、耐盐水、耐油性试验均为底漆、面漆配套后测试(可多道涂装,涂装间隔24 h,底漆和面漆干膜厚度均为l50~175 μm,总干膜厚度350~355 μm)。

4、GB/T 6747船用车间底漆(正常生产,型式检验4年一次)

该标准适用于船用钢板、型钢和成型件经抛丸(或喷砂)表面处理达到要求的等级后施涂的车间底漆,该车间底漆作为暂时保护钢材的防锈底漆。标准对产品分为I型(含锌粉)和Ⅱ型(不含锌粉)两种,此外根据车间底漆的耐候性将产品分为了I-12(在海洋性气候环境中曝晒12个月,生锈≤l级)、I-6(在海洋性气候环境中曝晒6个月,生锈≤1级)和I-3(在海洋性气候环境中曝晒3个月,生锈≤1级)等共3个等级。

标准要求船用车间底漆产品应适应自动化流水作业需要,能在较短时间内干燥,对切割速度的减慢影响不超过l 5%。此外,产品还应对下道漆种具有广泛的配套性,并对长期暴露的车间底漆旧漆膜有良好的重涂性,车间底漆的劳动安全应符合《CB 3881船舶涂装作业安全规程》的要求。

5、GB/T 6822船体防污防锈体系,几个重要的型式检验包括:浅海浸泡试验、动态模拟试验、耐阴极剥离性、禁用物质含量检测。

该标准参考了美国军标MIL-PRF-24647《油漆体系防锈防污船体》,适用范围的定义为“各类材料的船舶设计水线以下部位以及船体水线部位”。

对于防污涂料产品,定义了“I型(自抛光型防污漆)和II 型(非自抛光型防污漆)”2个型别,接着根据适用范围和所含毒料分了2大类6个小类。

1类:用于金属底材的油漆体系

1A类:油漆体系中防污漆含有铜基毒料;

1B类:油漆体系中防污漆含有复合毒料;

1C类:油漆体系中防污漆不含有毒料。

2类:用于非金属底材(如纤维增强材料、橡胶等)的油漆体系

2A类:油漆体系中防污漆含有铜基毒料;

2B类:油漆体系中防污漆含有复合毒料;

2C类:油漆体系中防污漆不含有毒料。

最后将产品的使用期效按短期效(3a以下使用期)、中期效(3a及3a以上,5a以下使用期)和长期效(5a及5a以上使用期)3种进行了详细定义。

对于防锈漆产品,新标准也定义了I型(双组分油漆)和II型(单组分溶剂挥发型油漆)2个型别,并根据固化条件将I型分为了1类(常温固化,固化温度通常≧10℃)和2类(低温固化,固化温度通常<10℃)。而使用期效则由原来的一级(30个月)、二级(18个月)和三级(12个月)修改为一级(5a及5a以上)、二级(3a及3a以上,5a以下)和三级(3a以下)。

此外,在防污漆技术指标中增加了“防污剂、不挥发性、颜色、闪点、适用期、毒性、抛光率(或磨蚀率)”等内容,取消了细度指标,更新了防污漆“浅海浸泡试验”方法,增加了“防污涂层抛光性”和“动态模拟试验”两个项目,而在防锈技术指标中则增加了“油漆的不挥发分、密度、黏度、适用期、抗起泡性、耐阴极剥离性”等内容,并调整了耐盐水性指标,增加了“与阴极保护内容性”的内容。

船体防污防锈油漆产品要求不得含有石棉(或使用含有石棉的颜料)、汞化合物、DDT以及国家有关部门禁用的化学物质,其中防污漆中锡总含量应<(2500±500)mg>。

在涂料一般技术性能方面,实干时间统一要求≦24h,其他技术性能(如防污剂、不挥发分、密度、颜色、黏度、闪点、表干时间、适用期、毒性、抛光率或磨蚀率等指标)可参照产品的技术要求考察。

6、GB/T6823-2008《船舶压载舱漆》

两个重要型式试验:

—模拟压载舱条件试验(6个月)

—冷凝舱试验(6个月)


来源:涂料工业


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