船舶涂装中的绿色技术应用研究_沈国华.pdf

第 31 卷 第 2 期2023 年 2 月Vol.31 No.2Feb.,2023船 舶 物 资 与 市 场 MARINE EQUIPMENT/MATERIALS&MARKETING0 引言船舶涂装是船舶航行工作中必不可少的环节，其性质类似于一件物品需要定期维修维护。船舶在航行使用的过程中，船舶外表的涂层由于连续高强度处于河水海水恶劣腐蚀环境之下，所以也就不可避免会出现侵蚀、破坏等情况。因此，需要对涂层进行修补、涂漆。不仅如此，正常情况下，出于成本效益方面的考虑，普遍会选择对船舶进行保护性维修，并最大限度节约控制涂装维修成本费用。但事实上无论如何，船底、船壳、液舱等各部位的涂装，都会造成一定的环境破坏与污染物排放。尤其是船舶涂装过程中产生的各类粉尘、喷雾等，环境污染破坏力度较大。正因如此，近些年包括中国在内的世界主要国家地区，一直都在加快研究与改造、创新船舶涂装污染处理技术，大力发展和改进船舶涂装技术。但不可否认的是，由于现代焊接技术的快速发展，导致造船周期不断缩短，也再次给船舶涂装技术造成了非常大的滞后性。总之，未来一段时期内如何更好地运用和推广绿色涂装技术，并对其进行合理控制和优化，是当前我们要解决的重要课题。1 船舶涂装绿色技术的发展演变1.1 船舶涂装绿色技术生产应用的必要性中国制造 2025中明确指出，我国沿海及内陆河船舶涂装中的绿色技术应用研究沈国华（岳阳船艇大队，湖南 岳阳 414000）摘 要：随着我国船舶业的迅猛发展与规模的持续壮大，因船舶生产制造、维修维护等衍生的一系列环境破坏、空气污染问题，也越来越多被热议和关注。船舶涂装是船舶制造中的重要环节，船舶因表层受到侵蚀，需要对涂层进行修补涂漆，导致有害气体与漆雾飘散等问题的出现。鉴于此，主要围绕目前国内船舶环保情况进行分析，结合近几年国内船舶涂装绿色技术的发展应用，从技术、标准、细节等层面提出一些建议。关键词：船舶涂装；有害颗粒；绿色技术中图分类号：U671.918 文献标识码：A DOI:10.19727/ki.cbwzysc.2023.02.029引用格式 沈国华.船舶涂装中的绿色技术应用研究 J.船舶物资与市场,2023,31(2):91-93.收稿日期：2022-12-08作者简介：沈国华（1984-），男，本科，助理工程师，研究方向为船舶内燃机的制造与维修。道等船舶生产制造，应构建绿色制造体系。各单位企业应全面推行清洁生产。之所以如此，主要是因为船舶工业均或多或少会造成一定的环境破坏。尤其是在船舶生产制造阶段，能耗最高，生产材料浪费率非常高。由于绝大部分船舶制造所需的材料具有高污染性，所以很多行业从业人员的职业病危害也是一大核心问题1。具体来看，如船舶涂装过程中所产生的粉尘、挥发性有机污染物等。另外，就是其他常见的一些颗粒物排放。总之，船舶涂装是重要的污染源之一。而这些污染源绝大部分产生于船舶表面除锈、除漆时所产生的颗粒物，以及工作人员使用高压水对船舶表面进行清理所产生的废水、铁锈、漆渣等，这些属于悬浮类污染物；最后，还包括生产作业人员对船舶的表层进行喷漆时所产生的漆雾、颗粒物等。这些主要污染物、污染源，基本都是船舶涂装作业生产的过程中所产生的。因此，界内公认的改进优化和控制途径，主要还是要通过技术层面的改革、技术的合理控制来减少或者规避不必要的污染物产生。由此可见，在过去的 10 多年间，我国大力发展船舶涂装绿色技术，意义重大2。1.2 我国船舶绿色涂装技术的发展现状为了有效控制船舶涂装所产生的大量污染物，需要合理控制和规避污染源，所以早在十一五和十二五期间，我国政府就已经尝试从包装涂装材料的生产、使用等层面寻求突破和控制。所以，在过去的十二五、十三五期间，国内船舶工业、船舶绿色涂装技术的发展与相关投入研船舶物资与市场第 31 卷 第 2 期 92 究，也大多集中在大包装涂装材料的绿色研发与使用上。比如，结合近几年的实际情况来看，我国国内生产的油漆绝大部分都是以 20 L 作为统一规格，所以也特别适用对船舶进行大包装的油漆涂装。因为，使用大包装涂装，最大的好处在于可以在涂装过程中合理对油漆进行调配。此情形下，可以选择利用一些封闭性好的机械对涂装材料进行搅拌。如上所述，这样选择的好处体现在如下方面：1）满足绝大部分船舶企业对成本效益的控制和追求。因为以往的很多污染问题，核心还是集中体现在“经济成本”上。反之，大包装涂装材料可以帮助企业节省大量的费用，那么自然也深受各大中小企业的青睐。2）在使用大包装涂装材料的基础上，以及在国家政府的技术扶持、财税补贴等优惠政策的鼓励和调动下，市面上形成良性竞争，开始出现了越来越多的优质油漆材料。3）所以这些大包装的优质油漆材料，凭借着自身的多项优点，也成为船舶企业、油漆喷涂作业的首选，其因释放污染物低、性能好、覆涂间隔期短的优势，几乎适用于船舶各个不同区域部位的涂装。简言之，通用效果较好，自然也就节省了额外的成本。相应也有效防范控制了喷漆作业人员的职业病危害3。2 船舶绿色涂装技术的一般方法2.1 清理表面颗粒物的绿色控制技术绿色涂装技术，是一个系统的全过程质量、环保防控体系，对于船企来说，无论是前期的生产制造，还是中后期的定期维护维修，均应当尽可能多地贯彻员工的全过程质量控制理念。依照国家行业标准规范，完善企业的生产制度与规章制度，将绿色低碳技术理念渗透到每一个局部环节。比如，船舶前期的建造与涂装中，由于普遍都是选择抛丸、分段二次除锈、区域涂装除锈等技术方式。这些都属于最基础的工作，目的就是清理掉污染物、垃圾残渣，但如果控制不当，又非常容易产生大量粉尘。再如，在船舶后期需要维修时，绝大多数情形下，船舶船体的表面已经吸附着大量的漆渣、被侵蚀已久的残废物。如果还是在船舶船体的表面进行喷砂操作，虽然清理效果不错，但却会产生大量的废水、漆渣、海生物等污染物。对此，结合界内的数据报告显示，喷砂除锈粒径 2 的粉尘占 75.5%，粒径为 252 的粉尘占 18.9%。船舶涂装表面清理、维修的过程中，需要控制颗粒物的排放，否则会严重破坏到周边的水域水源。因此，针对颗粒物、粉尘的治理和控制技术应用，近几年不少船舶企业也拥有了一些新技术经验4。首先，淘汰原有的开放式、落后的外场喷砂除锈工艺。不少企业开始加快转型，采用环保型的表面除锈工艺。对此，结合国内市场现实来看，已经有一些相对成功的工艺装备，得到较为不错的应用。比如，自循环移动抛丸工艺装备，也可称之为自主循环式抛丸加工设备或者自回收式循环多功能抛丸机。与原有的抛丸清理相比，目前市场上开始普及自循环移动抛丸工艺设备，对船舶船体表面进行清理工作，整个过程直接置于一个局部封闭的空间之内5。顾名思义，此情形下，可以顺势清理吸收掉产生的粉尘、颗粒污染物。与此同时，不同的船舶企业也可以根据本公司船舶涂装清理、维修维护的实际需要，对相关工艺设备进行相应的改装设计。如某设备生产公司在进行多次模拟测试与现场测试使用之后，发现将自循环移动抛丸设备用于修船厂甲板除锈和除漆清理，设备处理效率 80m2/h，如表 1 所示。表 1 移动式自循环抛丸机工艺设备清理工作粉尘排放值监测点设备作业时/（mg/m3）设备停止时/（mg/m3）10.1780.17920.2600.214 可以看出，开始对船体清理作业时的数值，与作业停止后的数值，环境粉尘浓度基本保持一致。单从这一点足以表明，该新型绿色低碳工艺设备，应用到船舶涂装的绿色环保维修维护，甚至生产过程中，可大幅有效减少粉尘排放。2.2 涂装油漆喷漆颗粒物的污染控制治理船舶涂装过程中，一般都是根据船舶的实际结构，分段涂装生产。其中，有部分雾化油漆并没有成膜，依然是以漆雾的形式存在。这些飘散的漆雾一直徘徊在区域环境之内，毒性极大，不利于作业人员的健康。不仅如此，尽管现在越来越多使用优质的大包装材料，但由于很多喷涂产生的 VOC 是光化学烟雾的前体物，所以依然会对大气臭氧带来较大影响6。对此，目前界内越来越多的企业开始选择高压水的涂装喷漆洒水模式，以更好地减轻和控制区域环境下飘散着的各类灰尘、颗粒物、漆雾。不仅如此，还可以帮助作业人员顺势清理掉涂装喷漆过程中作业产生的污水。借助超高压水，可以让周边的污水经沉淀和净化快速处第 2 期 93 理掉。尤其是确保区域内的空气质量环境，确保悬浮物指标可以满足实际标准要求。与此同时，关于其中提到的废水排放问题，废水排放的实际效率也间接影响着环境。反之，废水排放的效率在绝大多数情况下主要还是与设备的使用效率有关，如果设备效率较差，那么会导致更多的废水经过船体流入到船坞。所以，在绿色涂装工艺与设备的保障之下，今后的改进研发方向，可以重点集中在“涂装油漆的利用率”上，提高船舶涂装喷漆油漆的整体利用效率7。那么就自然而然减少了油漆喷涂颗粒物的排放。具体步骤为：1）可以考虑提高油漆的附着率。要想实现这一目标，目前领域内比较推崇的有高固体份油漆，这种类型的油漆最大的特点是降耗。辅助以减少稀释剂添加，然后即可有效降低油漆漆雾颗粒在空间内的飘散，减少 VOC及其排放。2）船舶涂装生产中，企业可以多借助现代工艺设备，调节涂装油漆喷涂工艺的参数。因为界内有权威研究证实，只需要保证船舶涂装所有油漆及其喷涂后的漆膜厚度，确保漆膜的厚度处于工艺标准规定的范围之内，那么就可以避免漆膜过厚的现象，也就可以避免很多原有存在的问题。3）出于安全、成本、效益、环保等多层面的考虑，还需要进一步规范操作作业。比如，涂装喷漆的过程中，使用到的油漆喷枪、涂装表面的距离、待涂表面的角度，并且还需要考虑喷枪作业的过程中潜在的外部环境的影响，比如风速等。总之，要落实精细化管理，把控细节，降低因操作不善可能导致的漆雾过度排放、环境破坏等问题，将绿色涂装技术的实用价值发挥到最大8。3 结语船舶涂装是船舶制造中的重要环节，船舶涂装因表层需要对涂层进行修补涂漆导致的有害气体与漆雾飘散等问题，变得越来越普遍，由此也成为了新一轮船舶绿色涂装技术创新研发旨在解决的核心问题之一。无论是船舶涂装生产，还是在船舶后期需要维修时，绝大多数情形下，船舶船体的表面已经吸附大量的漆渣、被侵蚀已久的残废物。如果仍在船体的表面进行喷砂操作，虽然清理效果不错，但却会产生大量的废水、漆渣、海生物等污染物。本文结合现实应用发展情况，专门提到一些先进的船舶涂装绿色技术及其工艺设备，整体环保效益与成本使用效益良好。这种绿色低碳工艺设备，应用到了船舶涂装的绿色环保维修维护甚至生产过程中，可大幅减少粉尘排放。如此一来，一方面有助于船舶涂装，船舶船体表面清理工作的绿色环保；另一方面也可以为喷漆、清理、作业等各环节的工作人员提供相对健康安全的工作环境。因此，今后一段时期内，政府部门还需要从多角度加快推广和应用，鼓励更多的高新技术企业、船舶制造企业等各市场主体加快绿色低碳技术的创新改革。参考文献：1 王士猛,贺忠臣.智能技术在船舶涂装行业中的应用 J.船舶物资与市场,2020(10):67-68.2苏娟娟,张俊杰,赵德斌.现代造船理念对船舶涂装的促进J.造船技术,2019(3):5-7.3 包健.绿色制造技术在船舶结构中的运用 J.船舶物资与市场,2021,029(4):55-56.4 刘晓晶.满足 PSPC 的支持平台绿色涂装技术研究 C/中国大连国际海事展览会论坛及技术交流会,2012.5 董聪,王永才,万丽伟,等.超高压水喷射在船舶涂装维保上的应用 J.涂料技术与文摘,2020,041(9):44-48.6 李忠敏,薛雷,杨海波.喷砂工艺在船舶涂装后阶段生产中的应用 J.江苏科技信息,2021,38(30):42-47.7 温泉.水性防腐涂料在船舶涂装中的应用探析 J.灌篮,2020(28):107-108.8 崔春华.船舶修理涂装中的表面处理新技术研究 J.新型工业化,2020,10(8):140-141+146.沈国华：船舶涂装中的绿色技术应用研究