水下浮體熱噴鋁施工工藝研究

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[摘要]在海洋工程及船舶項目建造中，水下浮體的防腐蝕設計和施工對延長浮體使用壽命至關重要，能否保持水下浮體鋼結構表面防腐蝕效果的穩定性、長效性，防腐蝕施工流程及修補技術的合理性是關鍵之一。本文對公司承建的某大型水下浮體內表面的熱噴鋁施工流程、具體要求及修補工藝進行了探討。

[關鍵詞]水下浮體；防腐蝕；施工流程；修補技術；熱噴鋁

鋼鐵腐蝕在人們的生產和生活中無處不在，采用有效的方法提高防腐性能具有重大意義。試驗顯示，電弧噴涂鋁（純度99.55，密封的）防腐性最優[1]。因此，電弧熱噴鋁工藝已在大型鋼結構中廣泛應用，公司承建的水下浮體鋼結構內表面采用先進的熱噴鋁技術進行防腐，本文對熱噴鋁施工工藝進行重點介紹。

1施工前準備

1.1設備工具準備熱噴鋁施工設備包括施工設備和檢測設備。施工設備主要有：噴砂設備（包括真空自回收式噴砂機）、油漆噴涂設備、電弧噴涂設備、輥筒、過濾網、攪拌器、涂層保護材料等。檢測設備主要有：干膜測厚儀、濕膜測厚儀、黏度計、鋼板測溫儀、粗糙度測試儀、涂層附著力檢測設備及彎曲實驗設備等。施工前應對所使用的設備作全面檢查，合格后方可施工；妥善接地并定期清理粉塵，防止靜電風險；施工人員要佩戴口罩及密閉空間供氣設備，防止吸入有毒氣體及粉塵。要求檢測設備必須檢定合格，并在有效期內，干膜測厚儀和粗糙度測量儀必須校準。1.2施工物料選擇施工物料主要包括熱噴鋁鋁絲、封閉漆及磨料。本項目對物料做了具體要求，熱噴鋁鋁絲必須達到Al99.5%，符合ISO14919標準要求，質檢合格，本項目使用的熱噴鋁鋁絲見圖1。封閉漆采用國際油漆（IP）的Intergard269，要求固體含量低于20%。封閉漆要求非常稀薄，可以滲透到熱噴鋁涂層內部，封閉鋁層內部的孔隙。磨料由20%S-330鋼丸和80%G-25鋼砂混合組成，本項目選用的磨料具有比重大，密度大（密度約7.6g/cm3），韌性好，精細粒狀物均勻，不易破碎，不易留殘存等優點。

2施工工藝流程

施工工藝流程包括表面處理、噴砂除銹、封圖2熱噴鋁施工流程閉漆施工、二次除銹等過程，詳見圖2熱噴鋁施工流程。2.1表面處理。表面處理需在分段結構報檢、分段火工工作、預舾裝工作、必要的密試工作等結束后進行。表面處理主要為除油、除污、除鹽操作，分段需要先采用溶劑清理表面的可見油污、油脂、標記及其它可溶性污染物，滿足SSPC-SP1的標準。本項目采用5000-10000psi（35MPa至70MPa）高壓水沖洗結構表面，去除可溶性鹽分等污染物，檢測結構表面鹽分含量，需低于50mg/m2。其它被涂表面的粉筆或油漆記號以及其它雜質均應在二次除銹作業時去除。2.2噴砂除銹。本項目采用分段進涂裝房進行噴砂處理，使用的磨料由20%S-330鋼丸和80%G-25鋼砂混合組成，可滿足除銹Sa2.5級，粗糙度75-120μm。可循環鋼質磨料符合鋼質磨料SSPC-AB2要求，鋼砂的循環使用不能超過三次。噴砂后，應徹底除塵。2.3熱噴鋁施工。熱噴鋁施工采用電弧熱噴鋁，封閉漆采用高壓無氣噴涂、刷涂、輥涂。其中刷涂和輥涂只限于小范圍的修補。熱噴鋁施工要求：(1)分段涂裝期間，對于噴涂之后需要焊接的區域及對接焊縫區域，要在焊縫區域兩邊預留約50mm的位置不作噴砂及噴鋁處理[2]。(2)施工過程中，鋁絲不允許產生融化、熔渣或飛濺。(3)壓縮空氣的壓力需要適當調整，使電弧作用后的鋁絲達到最佳霧化效果。熱噴鋁所用壓縮空氣需要去除濕氣和油類?？刹捎眠m當的干燥設備或工具去除濕氣和油類。(4)每一次噴涂施工開始前，施工人員需要按照要求在1.2×50×150試板上進行噴涂，通過彎曲試驗調試合適的施工參數，主要包括電流、電壓、送絲速度、空氣壓力、噴槍距離等。施工現場見圖3。圖3熱噴鋁現場施工圖(5)為達到涂層厚度要求，熱噴鋁需要多層涂層疊加。第一層施工噴槍水平移動，相鄰的噴涂帶要有1/3-1/2的重疊，移動過程中噴槍與基體表面距離要保持不變。第二層施工噴槍垂直移動，相鄰的噴涂帶要有1/3-1/2的重疊，移動過程中噴槍與基體表面距離要保持不變。如此保持相鄰涂層垂直交叉，以達到更好的結合效果。在噴涂下一層涂層之前，任何對現有涂層的破壞都應該及時修復。(6)在進入艙室內部施工時，需要穿戴鞋套及手套，避免對已噴砂或已噴涂表面產生污染。(7)噴砂報檢合格之后的分段運至噴鋁間。熱噴鋁車間需要開啟抽濕裝置，確保濕度控制在50%以下，結構表面溫度控制在露點以上3℃，從而保證分段長期放置不會產生返銹[3]。(8)噴砂過程中要將浮筒劃分為多個部分，每個部分放置對應的彎曲實驗用試板作為伴隨試板，在施工過程中同時對結構及伴隨試板進行噴砂等預處理，并與分段對應部分同時放置。(9)熱噴鋁施工也要按照部分劃分逐個進行，每一部分熱噴鋁施工之前要進行表面預處理報檢，達到表面處理等級之后，對該部分對應的伴隨彎曲試板進行彎曲試驗，如果彎曲試驗通過，則可以對已報檢部分噴砂面進行施工。(10)如果報檢不合格或者彎曲實驗不通過，則要對該部分進行標記，等分段進行完畢之后對該區域重新噴砂并進行熱噴鋁施工。(11)熱噴鋁涂層厚度要求為225-400微米。如果厚度超過400，則需要進行附著力試驗，試驗通過則涂層可以接受，并記錄；附著力試驗失敗，則對不合格區域進行記錄，留待最后統一進行噴砂，噴鋁修補。如果厚度不足，則補噴至規定膜厚即可。2.4封閉漆施工。在分段噴砂未返銹區域熱噴鋁全部完成，進行返銹區域二次除銹之前，進行封閉漆施工。圖4為封閉漆現場施工圖。圖4封閉漆現場施工圖(1)熱噴鋁涂層需要盡快采用封閉漆封孔。封閉漆要在熱噴鋁完成之后8h施工完成。如果8h之內無法完成封閉漆施工，則需要根據ISO8502-3對熱噴鋁涂層表面進行外觀檢測及灰塵含量檢測。環境溫度高于露點溫度3℃以上，才可以涂封閉漆[4]。(2)封閉漆施工之前，周圍未噴鋁的噴砂面需要保護起來，避免被封閉漆污染。封閉漆涂層要在分段對接焊縫區域兩邊預留50mm的區域不處理。封閉漆所用壓縮空氣需要清潔干燥、不含油污；空氣壓力值要按照油漆商要求調試。(3)如果熱噴鋁涂層受潮，則需要在施工封閉漆之前對熱噴鋁涂層進行加熱去除濕氣。(4)封閉漆的厚度控制在15-30μm。封閉漆施工距離：300-400mm，噴涂角度要近似與熱噴鋁涂層表面垂直；建議噴槍移動速度：0.3-1.5m/s，相鄰兩次噴涂帶要有1/3的疊加；噴涂泵與噴槍之間的連接管長度不應超過50m。

3熱噴鋁涂層修補工藝

涂層修補包括熱噴鋁層修補、封閉漆修補及焊縫區域修補三個部分。對于已經損壞或失去結合力要求的熱噴鋁涂層，采用真空噴砂設備噴砂至Sa2.5。噴砂報檢合格之后，根據2.4節介紹的熱噴鋁施工工藝對修補噴砂區域進行熱噴鋁施工。對于燒損或產生機械損傷的封閉漆及其周邊，采用砂紙打磨到St2，采用噴槍或刷子對已打磨區域的封閉漆進行修補，達到項目標準要求檢驗合格。對于預留不作處理的分段對接焊縫區域，在分段對接完成、舾裝件安裝完成并且對接焊縫檢測合格之后，需要對焊縫進行表面處理及熱噴鋁施工，具體要求除與正常熱噴鋁施工和封閉漆施工相同外，還要求有疊加。(1)焊縫區域的噴砂需要采用真空自回收式噴砂機噴砂至Sa2.5，噴砂區域要與兩邊的熱噴鋁涂層有10-20mm的疊加。(2)噴砂報檢合格之后要進行熱噴鋁施工，熱噴鋁施工要與兩邊熱噴鋁涂層有10-20mm的疊加。(3)熱噴鋁施工完成、報檢合格之后，要進行封閉漆的施工，封閉漆施工要與兩邊有約50mm的疊加。

4總結

本文重點介紹了某大型水下浮體內表面的熱噴鋁施工流程以及修補工藝，本工藝的具體要求及應用效果，對類似鋼結構防腐操作具有重要指導意義。

參考文獻

[1]謝東，吳習，蔣濤.電弧噴鋁在工程應用中的各種影響因素[J].全面腐蝕控制，2004，18(5)：37-38.

[2]朱曉君，彭飛.熱噴鋁對船體鋼焊接接頭疲勞性能影響試驗研究[J].船舶工程，2003，25(3)：67-68.

[3]劉存，趙衛民，陳虹宇.海洋工程熱噴鋁涂層的腐蝕電化學行為[J].材料保護，2016，49(10)：5-8

[4]鄒莉.電弧熱噴涂技術及其在材料維護中的應用[J].昆明冶金高等?？茖W校學報，2002，18(4)：13-15.

作者:孔德艷 許東 劉輝 陳超 單位:青島武船重工有限公司