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水下浮体热喷铝施工工艺研究

[摘要]在海洋工程及船舶项目建造中,水下浮体的防腐蚀设计和施工对延长浮体使用寿命至关重要,能否保持水下浮体钢结构表面防腐蚀效果的稳定性、长效性,防腐蚀施工流程及修补技术的合理性是关键之一。本文对公司承建的某大型水下浮体内表面的热喷铝施工流程、具体要求及修补工艺进行了探讨。

[关键词]水下浮体;防腐蚀;施工流程;修补技术;热喷铝

钢铁腐蚀在人们的生产和生活中无处不在,采用有效的方法提高防腐性能具有重大意义。试验显示,电弧喷涂铝(纯度99.55,密封的)防腐性最优[1]。因此,电弧热喷铝工艺已在大型钢结构中广泛应用,公司承建的水下浮体钢结构内表面采用先进的热喷铝技术进行防腐,本文对热喷铝施工工艺进行重点介绍。

1施工前准备

1.1设备工具准备热喷铝施工设备包括施工设备和检测设备。施工设备主要有:喷砂设备(包括真空自回收式喷砂机)、油漆喷涂设备、电弧喷涂设备、辊筒、过滤网、搅拌器、涂层保护材料等。检测设备主要有:干膜测厚仪、湿膜测厚仪、黏度计、钢板测温仪、粗糙度测试仪、涂层附着力检测设备及弯曲实验设备等。施工前应对所使用的设备作全面检查,合格后方可施工;妥善接地并定期清理粉尘,防止静电风险;施工人员要佩戴口罩及密闭空间供气设备,防止吸入有毒气体及粉尘。要求检测设备必须检定合格,并在有效期内,干膜测厚仪和粗糙度测量仪必须校准。1.2施工物料选择施工物料主要包括热喷铝铝丝、封闭漆及磨料。本项目对物料做了具体要求,热喷铝铝丝必须达到Al99.5%,符合ISO14919标准要求,质检合格,本项目使用的热喷铝铝丝见图1。封闭漆采用国际油漆(IP)的Intergard269,要求固体含量低于20%。封闭漆要求非常稀薄,可以渗透到热喷铝涂层内部,封闭铝层内部的孔隙。磨料由20%S-330钢丸和80%G-25钢砂混合组成,本项目选用的磨料具有比重大,密度大(密度约7.6g/cm3),韧性好,精细粒状物均匀,不易破碎,不易留残存等优点。

2施工工艺流程

施工工艺流程包括表面处理、喷砂除锈、封图2热喷铝施工流程闭漆施工、二次除锈等过程,详见图2热喷铝施工流程。2.1表面处理。表面处理需在分段结构报检、分段火工工作、预舾装工作、必要的密试工作等结束后进行。表面处理主要为除油、除污、除盐操作,分段需要先采用溶剂清理表面的可见油污、油脂、标记及其它可溶性污染物,满足SSPC-SP1的标准。本项目采用5000-10000psi(35MPa至70MPa)高压水冲洗结构表面,去除可溶性盐分等污染物,检测结构表面盐分含量,需低于50mg/m2。其它被涂表面的粉笔或油漆记号以及其它杂质均应在二次除锈作业时去除。2.2喷砂除锈。本项目采用分段进涂装房进行喷砂处理,使用的磨料由20%S-330钢丸和80%G-25钢砂混合组成,可满足除锈Sa2.5级,粗糙度75-120μm。可循环钢质磨料符合钢质磨料SSPC-AB2要求,钢砂的循环使用不能超过三次。喷砂后,应彻底除尘。2.3热喷铝施工。热喷铝施工采用电弧热喷铝,封闭漆采用高压无气喷涂、刷涂、辊涂。其中刷涂和辊涂只限于小范围的修补。热喷铝施工要求:(1)分段涂装期间,对于喷涂之后需要焊接的区域及对接焊缝区域,要在焊缝区域两边预留约50mm的位置不作喷砂及喷铝处理[2]。(2)施工过程中,铝丝不允许产生融化、熔渣或飞溅。(3)压缩空气的压力需要适当调整,使电弧作用后的铝丝达到最佳雾化效果。热喷铝所用压缩空气需要去除湿气和油类。可采用适当的干燥设备或工具去除湿气和油类。(4)每一次喷涂施工开始前,施工人员需要按照要求在1.2×50×150试板上进行喷涂,通过弯曲试验调试合适的施工参数,主要包括电流、电压、送丝速度、空气压力、喷枪距离等。施工现场见图3。图3热喷铝现场施工图(5)为达到涂层厚度要求,热喷铝需要多层涂层叠加。第一层施工喷枪水平移动,相邻的喷涂带要有1/3-1/2的重叠,移动过程中喷枪与基体表面距离要保持不变。第二层施工喷枪垂直移动,相邻的喷涂带要有1/3-1/2的重叠,移动过程中喷枪与基体表面距离要保持不变。如此保持相邻涂层垂直交叉,以达到更好的结合效果。在喷涂下一层涂层之前,任何对现有涂层的破坏都应该及时修复。(6)在进入舱室内部施工时,需要穿戴鞋套及手套,避免对已喷砂或已喷涂表面产生污染。(7)喷砂报检合格之后的分段运至喷铝间。热喷铝车间需要开启抽湿装置,确保湿度控制在50%以下,结构表面温度控制在露点以上3℃,从而保证分段长期放置不会产生返锈[3]。(8)喷砂过程中要将浮筒划分为多个部分,每个部分放置对应的弯曲实验用试板作为伴随试板,在施工过程中同时对结构及伴随试板进行喷砂等预处理,并与分段对应部分同时放置。(9)热喷铝施工也要按照部分划分逐个进行,每一部分热喷铝施工之前要进行表面预处理报检,达到表面处理等级之后,对该部分对应的伴随弯曲试板进行弯曲试验,如果弯曲试验通过,则可以对已报检部分喷砂面进行施工。(10)如果报检不合格或者弯曲实验不通过,则要对该部分进行标记,等分段进行完毕之后对该区域重新喷砂并进行热喷铝施工。(11)热喷铝涂层厚度要求为225-400微米。如果厚度超过400,则需要进行附着力试验,试验通过则涂层可以接受,并记录;附着力试验失败,则对不合格区域进行记录,留待最后统一进行喷砂,喷铝修补。如果厚度不足,则补喷至规定膜厚即可。2.4封闭漆施工。在分段喷砂未返锈区域热喷铝全部完成,进行返锈区域二次除锈之前,进行封闭漆施工。图4为封闭漆现场施工图。图4封闭漆现场施工图(1)热喷铝涂层需要尽快采用封闭漆封孔。封闭漆要在热喷铝完成之后8h施工完成。如果8h之内无法完成封闭漆施工,则需要根据ISO8502-3对热喷铝涂层表面进行外观检测及灰尘含量检测。环境温度高于露点温度3℃以上,才可以涂封闭漆[4]。(2)封闭漆施工之前,周围未喷铝的喷砂面需要保护起来,避免被封闭漆污染。封闭漆涂层要在分段对接焊缝区域两边预留50mm的区域不处理。封闭漆所用压缩空气需要清洁干燥、不含油污;空气压力值要按照油漆商要求调试。(3)如果热喷铝涂层受潮,则需要在施工封闭漆之前对热喷铝涂层进行加热去除湿气。(4)封闭漆的厚度控制在15-30μm。封闭漆施工距离:300-400mm,喷涂角度要近似与热喷铝涂层表面垂直;建议喷枪移动速度:0.3-1.5m/s,相邻两次喷涂带要有1/3的叠加;喷涂泵与喷枪之间的连接管长度不应超过50m。

3热喷铝涂层修补工艺

涂层修补包括热喷铝层修补、封闭漆修补及焊缝区域修补三个部分。对于已经损坏或失去结合力要求的热喷铝涂层,采用真空喷砂设备喷砂至Sa2.5。喷砂报检合格之后,根据2.4节介绍的热喷铝施工工艺对修补喷砂区域进行热喷铝施工。对于烧损或产生机械损伤的封闭漆及其周边,采用砂纸打磨到St2,采用喷枪或刷子对已打磨区域的封闭漆进行修补,达到项目标准要求检验合格。对于预留不作处理的分段对接焊缝区域,在分段对接完成、舾装件安装完成并且对接焊缝检测合格之后,需要对焊缝进行表面处理及热喷铝施工,具体要求除与正常热喷铝施工和封闭漆施工相同外,还要求有叠加。(1)焊缝区域的喷砂需要采用真空自回收式喷砂机喷砂至Sa2.5,喷砂区域要与两边的热喷铝涂层有10-20mm的叠加。(2)喷砂报检合格之后要进行热喷铝施工,热喷铝施工要与两边热喷铝涂层有10-20mm的叠加。(3)热喷铝施工完成、报检合格之后,要进行封闭漆的施工,封闭漆施工要与两边有约50mm的叠加。

4总结

本文重点介绍了某大型水下浮体内表面的热喷铝施工流程以及修补工艺,本工艺的具体要求及应用效果,对类似钢结构防腐操作具有重要指导意义。

参考文献

[1]谢东,吴习,蒋涛.电弧喷铝在工程应用中的各种影响因素[J].全面腐蚀控制,2004,18(5):37-38.

[2]朱晓君,彭飞.热喷铝对船体钢焊接接头疲劳性能影响试验研究[J].船舶工程,2003,25(3):67-68.

[3]刘存,赵卫民,陈虹宇.海洋工程热喷铝涂层的腐蚀电化学行为[J].材料保护,2016,49(10):5-8

[4]邹莉.电弧热喷涂技术及其在材料维护中的应用[J].昆明冶金高等专科学校学报,2002,18(4):13-15.

作者:孔德艳 许东 刘辉 陈超 单位:青岛武船重工有限公司

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