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浅谈压载舱涂料特点及防护要求,介绍了压载舱、压载舱涂料防护标准的演变、压载舱涂料特点、典型配套及施工注意事项
2019年08月31日    阅读量:1524    新闻来源:中国资讯网 ChinaNews360.com  |  投稿

1 压载舱及其特点
压载舱英文名Ballast tank,通常是指船舶空载时,用来盛放压载物以保持船身一定的吃水深度及稳定的舱室的总称。
压载舱里常用的压载物是使船舶稳定便于操作的重物,最常用的为海水,作此用途的舱室包括双层底的深舱和翼舱。在船舶满载状态下不需要装压载物时,可根据水箱和船舶种类的不同类别,相关舱室用来盛放燃油、淡水或者装载货物涂料在线coatingol.com。正因为压载舱盛放的货物类别复杂,而且最常用的压载物为海水,这是天然的电解质,具有强烈的腐蚀性,因此,压载舱的防腐是船舶防腐蚀的重点和难点之一。
压载舱的防护通常采用压载舱涂料和牺牲铝阳极的阴极保护相结合的措施,常用的铝阳极有Al-Zn-In系和Al-Zn-Hg系阳极,适用于海水中的船舶、港工与海洋设施、海水冷却水系统和储罐沉积水部位等构筑物的阴极保护。压载舱涂料因为施工方便,不限形状、场所,物理屏蔽性能优异、性价比高等因素,成为压载舱舱壁防护的当家之选,期间,压载舱涂料品种、性能和标准都经历了变迁和提升。

2 压载舱涂料防护标准的演变
1995年11月国际海事组织(IMO)通过《专用海水压载舱防腐系统的选择、应用和维护指南》(Guidelinesfor the Selection, Application and Maintenance ofCorrosion Prevention Systems of Dedicated SeawaterBallast Tanks)(以下简称《指南》)第A.798(19)号决议,以改进散货船和油船安全。这是全球首次针对压载舱涂料系统进行了推荐性规范。
1996年6月4日,海上安全委员会(MSC)通过了47(66)号决议,重申A.798(19)决议,指南在SOLAS公约修正案第Ⅱ-1/3-2条中引用,并要求所有成员和组织不得迟于1998年7月1日履行。但是,上述指南仍为建议性而非强制性。
2004年11月,由波罗的海和国际海事理事会(BINCO)、国际船级社协会(IACS)等航运组织根据MSC77和DE47的要求成立联合工作组,在A.798(19)决议发布的《指南》和油船结构合作论坛(The TankerStructure Co-operative Forum)(简称TSCF)的TSCF 15标准的基础上起草了《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》(Performance Standardfor Protective Coatings for Dedicated Seawater BallastTanks in All Types of Ships and Double-side Skin Spacesof Bulk Carriers)(简称 PSPC)草案,标准进一步细化和提升。
2006年12月8日,国际海事组织(IMO)在MSC82大会上正式通过PSPC标准,并成为SOLAS公约框架内的强制性要求,同时明确标准生效日期为2008年7月1日。
和以往相比该标准具有如下特点:
(1)强制规定了涂层系统的设计寿命不低于15年。
(2)强调对压载舱涂层施工、检测、资质、表面处理要求、涂装规范、技术文件等全方位的全寿命周期过程进行管理和规范。
(3)对涂层系统提出了详细的认可方式和流程,包括涂层系统选择、涂层类别甄选、涂层合格预备实验、施工规范、膜厚控制等。
(4)表面处理要求更加严格,涂装要求也更高,舱室内部表面处理等级的提升,会对船厂等施工方造成极大压力。
(5)详细的涂层检查程序,并同时规定涂层检查员必须持有NACE2级或FAOS IO Ⅲ级或主管官员签署认证的相等资格。
(6)明确了主管机关或船级社的验证和审核。
(7)规定而详细可操作的涂层技术文件。
(8)对运营中的维护、修补、局部重涂提出了规范化的管理要求。
据预测,PSPC标准正式生效后,受影响最大的是中国船舶设计和造船及其相关配套产业,为此我国相关行业都积极开展多方应对。涂料行业虽然在1986年就有了GB/T 6823—1986《船舶压载舱漆通用技术条件》国家标准,但新版PSPC比原先要求更高、规定更细,为此国内涂料行业也开展了相关标准修订工作,2008年6月4日,我国修订后的GB/T 6823—2008《船舶压载舱漆》国家标准发布,国标参照了PSPC在防护年限、名义干膜总厚等多方面规定并根据我国情况进行了相应优化和细化,补充和完善了“模拟压载舱条件试验”、“冷凝试验”、“人工海水配方”、“牺牲阳极——锌合金的组成成分”4个规范性附录,使得国标更具有可操作性。至此,压载舱涂料配套体系基本定型。

3 压载舱涂料特点及典型配套
由于压载舱经常被注入高盐度的海水,强烈的腐蚀容易造成内陷的腐蚀,而且这些部位空间狭小,修复困难,因此PSPC标准提出涂层防护年限不低于15a。防护年限判断标准是总体涂层5%损坏时维护保养最经济,20%及以上损坏即可判断为涂层失效,此时修复的费用比新造的还要高得多,是最不经济的。涂料类别上,底漆原先较多采用富锌涂料,但富锌类涂料由于焊接和切割不够环境友好、不易存放等多方面原因,越来越多使用的是硅酸锌车间底漆。包括水性和溶剂型,近年来,由于环境友好意识的增强和水性技术的进步,目前已经普遍采用水性无机硅酸锌底漆。
面漆即压载舱涂料,该类涂料现在一般都为厚浆型或无溶剂环氧体系,以减少施工道数,降低维护成本,同时减少VOC排放,实现环境友好化。
施工时喷涂在底漆上,个别地方也可以直接喷涂在处理合格的钢材表面。涂料品种上初期使用环氧煤焦油涂料,现在大多为环氧和改性胺类固化剂配套的环氧涂料,多具有潮湿固化功能。
目前用的压载舱涂料一般具有如下特点:
(1)涂膜坚韧、平光,具有优异的附着力、抗冲击性、耐磨性等物理机械性能和优异的耐盐水、耐水性、耐油性、抗化学药品性等耐腐蚀性能。
(2)同时具有良好的对施工环境的适应性,即使在高湿度条件下施工,仍能得到高性能的涂膜。
(3)而且干燥时间短,双组分后混合适用期长,适用于厚膜涂装。
(4)具有较强的对底材表面处理的适应性,对硅酸锌底漆的润湿渗透性能好,对钢材表面也有很好的附着力,可用于不能进行喷砂处理的部位。
PSPC和GB/T 6823—2008均规定配套涂层膜厚名义干膜总厚不低于320 μm,膜厚控制按90/10规则进行,即90%的测量点膜厚不小于规定要求,余下的10%测量点膜厚要达到规定膜厚的90%。
同时,为提高整体效果和避免漏涂,标准还规定了“每道涂层的颜色要有对比”、“面涂层应为浅色”,对焊缝和边缘先做“预涂”,“推荐使用喷涂”等。这里列出几种典型配套方案并介绍其特点。见表1~表3。
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方案一特点:底漆为溶剂型厚浆环氧体系,面漆为厚浆或无溶剂环氧体系。低VOC排放,高成膜率,底漆对底材以及层间配套附着力都甚佳,涂层综合性能均表现优异。
上述方案在表面处理达标的情况下,防护年限大于15年,也是目前我国海军舰船压载舱室防护的主要涂料配套体系。
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方案二特点:底漆为环氧富锌体系,包括溶剂型和水性两大类,质量固体分一般不低于70%,大多为双组分,但也把锌粉单独列为一个组分待施工时另外加入的三组分。
近几年来,环氧体系水性化趋势非常明显,不仅水性树脂、固化剂合成技术日趋成熟,价格也不再昂贵,通过相关助剂的配套,如美国HOLX公司的耐盐雾剂、防闪锈剂等,已经可以较好地解决焊缝锈蚀和闪锈的问题。
富锌涂料虽然喷涂方便,但用在舰船舱室最大的弊端是后期分段焊接和切割会产生锌雾,在狭小空间极不环境友好,目前已经被无机硅酸锌类底漆大量取代。此配套在表面处理达标的情况下,配套涂层防护年限也是大于15 a。
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方案三特点:底漆采用无机硅酸锌体系,包括溶剂型和水性两大类,这也是车间底漆最常用的配套。有文献报道,采用上述配套,防护年限有已经超过25 a的案例。
近年来水性无机硅酸锌底漆占比不断攀升,该产品不仅喷涂方便,环境友好,综合性能也非常好,有文献报道,水性无机硅酸锌底漆不仅环境友好,总体防护效果也优于溶剂型硅酸锌底漆,是民用船舶压在舱室使用最多的配套底漆。
另外,2012年1月6日,日本海事协会(NK)向日本立邦涂料株式会社颁发了全球首张压载舱单涂层涂料NOA 60HS型式认可证书,实现了压载舱一次涂装涂层干膜厚度即可达到320 μm的目标。而且涂料另一与众不同之处在于具有“自我标识”性,即涂层的颜色随膜厚的增厚而逐渐变化,通过涂层的外观颜色变化来判断膜厚是否达标。
立邦通过减少涂装道数和涂层的颜色随膜厚的增厚而逐渐变化两大创新手段,为涂装时膜厚控制和避免漏涂开拓了新的思路,值得国内同行学习借鉴。

4 压载舱涂料施工注意事项
涂料的保护作用最终体现在涂层上,在选择涂料和涂装配套后,只有按规范精心施工才能获得质量合格的涂层,从而达到预期的防腐效果。俗话说“三分涂料、七分涂装”,这充分说明了涂装在涂料使用过程中占有重要的地位。涂装主要由表面处理、涂漆、干燥、涂膜养护等部分构成。压载舱涂料根据其特点,在遵循一般船舶涂料施工规范的情况下,应特别注意以下几点。
4.1 加强通风、防爆防毒
由于压载舱舱室空间小,涂料施工时必须注意严格遵循涂装安全作业规则,在有限空间施工本涂料时,施工过程及涂膜养护阶段应持续强制通风,做好防爆和人员安全防护措施。确保安全。
4.2 表面处理难度高但必须达标
PSPC明确规定,分段合拢后,大接缝应该达到St3及以上,对于破坏面积不大于2%的小面积破坏区域,表面处理等级也是St3。但如果区域破坏面积达到25 m2及以上或超过2%,则表面处理等级应达到Sa2.5级。这对涂层防护年限能否达标至关重要。
4.3 施工现场环境影响
涂装施工时,待涂钢材表面温度须高于露点3 ℃以上,尽量控制在10~30 ℃的范围(最适宜于涂料干燥成膜的温度范围),相对湿度应小于85%。
另外,由于压载舱涂料多为环氧体系,环氧涂料的涂层是通过化学交联固化成膜,即通过固化剂中的氨基等活性基团使环氧树脂中的环氧基团发生开环交联固化反应。这一反应的速度与成膜时的温度相关,低于5 ℃时此交联反应基本停止。因此,在实际应用中低于5 ℃的涂层干燥环境中应避免施工
4.4 涂层养护要点
在未实干之前,避免雨、露、雪、霜、风沙等的侵蚀,不要踩踏以免使涂层失效。正式投入使用前,须仔细查看涂层的损伤处并给予及时修补。
舱室内的涂层在干燥固化期间,因确保良好的通风,使残留溶剂彻底挥发,以免涂层干燥和固化不完全。在涂层交联固化完全后,涂层和底材之间产生的应力差释放也需要时间,故涂装完毕后不能急于压载海水,必须待涂膜完全干透固化后才能投入使用,否则会使涂膜早期出现小泡。气温25 ℃时,在充足的通风换气情况下,至少7 d之后才能压载。气温低于或高于25 ℃时,应适当延长或缩短干燥时间。

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