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吉辰海绵磨料低尘喷砂工艺的探讨

吉辰海绵喷砂设备（点击查看）

随着当今船舶制造行业内的竞争越发激烈、“绿色造船“理念的日益推广以及行业本身面临的诸多变数，世界各大船厂为了更好地适应未来造船业的发展，根据“壳＂、＂舾＂、＂涂”建造内涵对其原有工艺进行升级或创新。

＂涂”所代表的涂装领域包含了除锈作业。据统计，70％的涂装缺陷与底材的表面处理状况有关，我国多数船厂将喷砂处理作为分段除锈及舱室特涂的表面处理工艺。此传统工艺能满足质量要求，但忽略了对环境的污染及对操作人员的健康影响。同时随着 PSPC（涂层保护标准）规范的强制实施，所有船厂又面临着如何解决压载舱涂层破损超标这一新的难题。

在既不影响工程质量又能贯彻公司“绿色造船”方针，还可以应对 PSPC 规范的背景下，改进喷砂工艺就成为当前急需思考的重点课题。下面就根据外高桥船厂实际情况，对新型工艺一海绵磨料低尘喷砂工艺展开了深入的研究与讨论。

2.喷砂工艺的实施情况

2.1 喷砂工艺简介

喷砂（喷丸）处理是表面除锈的一种方式。它以压缩空气为动力，将金属或非金属颗粒作为磨料高速喷射到被处理表面，以冲击和磨削方式除锈清洁表面。能对钢材表面的氧化皮及锈蚀作彻底清洁处理，对旧涂层表面达到出白处理，还能做到涂层表面轻度扫砂处理[I] 。喷砂不但能使钢板表面达到高质量的除锈效果，还能使表面具有一定的粗糙度，满足施涂高性能涂料的表面处理要求。

喷砂除锈处理的生产工艺，在船厂主要用千二次除锈，如有特殊情况也可用于合拢后局部或部分舱室的表面处理。

2.1 喷砂工艺存在的问题

常规磨料（铜矿砂、陶瓷、钢砂、钢丸等）在冲砂过程中由千自身材质的硬脆性及压缩空气的压力，使其冲到钢板表面后即变成粉末砂尘，所产生的粉末砂尘给施工和环境带来了诸多不便。

2.2.1 环保问题

喷砂处理后大部分常规磨料已变成粉末无法再次利用，只得按废料处理。即便一艘载重吨不大的船，喷砂后也需处理至少上百吨的废砂。使用节约率高达80％的金属磨料，表面处理后也会产生一定量的矿尘和粉尘。

这使得喷砂处理后的清砂、清洁、废砂处理的工作量繁重，还需要安排废料堆场。清理过程稍有不慎，砂尘还会混入到空气中，影响大气质量。

2.2.2 劳动保护问题

喷砂是形成逸散性排放的最大因素。磨料变成粉末后直接在舱室中飞散开，飘散在舱室的砂尘中含有多种重金属成分且微粒极细，甚至可以穿透工人的防护服、面罩，所以对舱内施工人员危害极大。工人在这样的环境下长久工作，会引起中毒性肺炎或砂肺，严重者可导致肺癌。另外，金属磨料冲击底材之后四处飞溅的磨屑会反弹到施工人员身上产生强烈的疼痛感，也会造成眼睛不适、受伤等眼部伤害。

2.2.3施工周期问题

在总组、船坞、码头阶段使用常规磨料喷砂后清理时间长，对环境、其他施工影响较大，故大多船厂更多采用动力工具打磨处理，但动力打磨不仅除锈质量较差、而且效率也较低，影响了总组平台、船坞、码头周转率。由千PSPC规范的实施，其对合拢后压载舱涂层破损的表面处理又有了新的规定，若压载舱破损涂层超标，仅使用动力工具打磨已远远满足不了规范要求，而使用常规磨料喷砂处理又易导致施工计划延期。

针对以上不利因素，业内展开了大量细致的讨论与研究，推出了一项新型除锈工艺—海绵磨料低尘喷砂工艺。该工艺采用了先进的灵便型喷砂与回收组合套装，并且将常规磨料升级为海绵磨料。

3. 海绵磨料低尘喷砂工艺的基本原理及施工程序

3.1 海绵磨料的施工原理

海绵磨料低尘喷砂系统的核心是海绵磨料，其本身具有低尘、低弹射性能。这种专利技术结合了聚氨酣海绵的吸收能力及传统喷砂工艺的清洁磨削能力。海绵磨料的柔性使其在冲击被处理表面时变扁，瞬间扩张至实际尺寸的3 倍并形成真空，将捕捉绝大多数经冲击后脱离表面的污染空气的微粒、碎屑等物质，令底材显露出来。

3.2 海绵磨料低尘喷砂设备的组成

海绵磨料低尘喷砂设备配以海绵磨料，主要用千内、外场除锈。此设备主要由磨料供给单元和磨料循环单元组成。磨料供给单元由一个储料缸体和中央控制面板构成，其一次性储料量为60Kg, 可在喷砂过程中补充磨料。磨料循环单元由分离斗、磨料循环器、废物回收器及磨料回收器组成。

3.3 海绵磨料低尘喷砂设备的工作流程

设备使用时，中央控制面板根据海绵磨料特定的流动性，可精确调节喷射压力和海绵磨料进速度，磨料供给单元通过喷嘴将海绵磨料喷射到被处理表面。施工后在真空气流和气动作用下，将磨料分离斗中使用过的磨料传输到磨料循环器进行分类净化。经磨料循环器的分类装置处理，将可重复使用的海绵磨料从过大的碎片及使用后的废料（失效磨料及污染物）中分离，供循环使用。整个工艺流程中喷砂、喷砂缸内磨料补充、磨料回收以及杂质分离等四个环节均独立运行。

4. 海绵磨料低尘喷砂工艺的施工效果

4.1 提高施工质量

采用海绵磨料，使钢板表面处理后的粗糙度均匀，进一步提高了涂层与钢板之间的附着力，增强了涂层的防腐效能，延长了涂膜的耐久性，也有利于涂层的流平和装饰。

4.2 设备轻巧、操作便捷

设备结构小巧，喷砂与回收组合套装总重为150Kg左右，用带滚轮的钢构架可随时拖动到所需工作区。将设备移至工作区越近，所使用皮管长度越短，处理效果也越好。由千海绵磨料具有低尘、低弹射的性能，所以在舱室内收集磨料难度减小，缩短了收集时间，工作效率得以提升。同时对作业区内其他施工影响小，能做到交叉作业。

4.3 海绵磨料低尘喷砂工艺在 PSPC 规范中的应用

目前国内各大造船厂整船合拢后压载舱内涂层破坏率在4o/o-8％之间，甚至更高，均采用动力工具打磨方式对破损涂层进行表面处理。而PSPC 规范中对压载舱合拢后的表面处理规定：相连接的破坏区域的总面积超过25m2 或超过舱室总面积2%，表面处理应达到Sa2½级。PSPC 正式实施之后，若合拢阶段压载舱区域涂层破损情况不能达到上述要求，必须喷砂处理至 Sa2½。

若使用常规磨料喷砂处理，必定会导致密闭舱室内砂尘飞扬，对之后的磨料回收、清洁、油漆喷涂、周边工种工作等诸多情况带来不良影响，甚至直接威胁整个船舶的建造进程。

海绵磨料低尘喷砂工艺可作为压载舱合拢后涂层破损超标后的应急处理预案，不仅提高 PSPC规范的应对能力，而且除锈效率高，清洁方便，解决了延长船坞周期的难题。

5.海绵磨料低尘喷砂工艺的特点

5.1减少环境污染

在外场常规磨料所造成的砂尘污染极为严重，难以控制，根本不能达到环保要求。而内场常用的金属磨料，也会产生一定量的砂尘。一旦处理不慎，砂尘便会混入空气中，进而形成大气污染。海绵磨料可捕获高达99％的空气污染物，从而保护环境和公众健康。

5.2 提高工作效率

由千冲击表面后产生的钢质碎屑基本被海绵磨料捕获，不会在工作区产生明显的扬尘现象，减少了等待砂尘沉降的时间，随后的表面清洁工作量也大大减少。因海绵磨料具有低弹射性，喷砂后掉落的磨料分布也较为规律，便于回收，回收过程也不会引起砂尘二次飞扬。喷砂和清洁过程较传统工艺相比，施工难度降低施丁时间缩短，整体效率有了很大提高。

5.3 保障施工人员健康

常规磨料施工后在工作区产生的砂尘极多极细，其中包含多种重金属元素。当有害微粒进入人体后可导致上呼吸道感染，严重影响工人的健康。而海绵磨料则捕捉绝大多数有害污染物，降低了工人接触有害物质的风险，减少了工厂方面的劳保用品更新、治疗、疗养、甚至诉讼、赔偿等相关的责任及费用。另外，海绵磨料低尘喷砂工艺不像传统工艺，它的低尘、低弹射性能可以降低眼部伤害及其他工伤发生的可能性。

5.4 减少设备故障

如今各类设备在船舶建造过程中起着至关重要的作用。仪器、电子仪表和转动设备若长期暴露在砂尘中，很容易受到干扰或提前失效。海绵磨料低尘喷砂工艺较之传统工艺可减少绝大部分的砂尘，提升设备及工厂的总体稳定性。不仅降低了设备维修的频率，而且机修工、焊工、电气工和其他作业人员均能在喷砂施工临近区域作业，减少了因表面处理导致的停工时间。

5.5 提高磨料资源的循环利用率

资源的循环利用是节能减排的重要环节。目前，除钢砂（丸）以外的常规磨料在冲砂过程中变成粉末无法再次使用，钢砂（丸）磨料虽可循环利用，其回收率只达到 80％左右，但是海绵磨料作为新型绿色磨料，其回收率高达96%，将磨料循环使用效率再次提高，为企业有效地节省了磨料资源。

现代化造船以“绿色造船“理念为指导，提倡以人为本、保护环境、节能减排。在船舶除锈作业中，常规磨料的使用必将受到环保法规的限制，而行业内称之为“绿色磨料”的海绵磨料的应用可以解决传统工艺中污染环境、健康隐患、磨料利用率低等问题，顺应了“绿色造船＂的国际化发展趋势。随着造船企业生产节奏的加快，改进传统工艺、作好资源规划、引进有效先进工艺，可实现减少环境污染、保障施工人员健康、提高生产效率等目标，也为“绿色造船“打下了坚实的基础。

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