船舶建造工藝預(yù)處理

會(huì)計(jì)學(xué)1船舶建造工藝預(yù)處理船體鋼料加工類別、方法及設(shè)備第1頁/共37頁第一節(jié)船體鋼材預(yù)處理

一、鋼材的矯正鋼板和型材在軋制、運(yùn)輸和貯存過程中受各種因素影響，常常產(chǎn)生波浪形、局部凸凹和各種扭曲等變形這些變形將影響號料、氣割及其他加工工序的正常進(jìn)行，降低加工精度這些變形在焊接時(shí)還會(huì)產(chǎn)生附加應(yīng)力或構(gòu)件失穩(wěn)而影響構(gòu)件的強(qiáng)度在號料前應(yīng)進(jìn)行矯正，消除這些變形第2頁/共37頁

1.鋼板的矯正鋼板的任何一種變形都是因?yàn)殇摪宓睦w維組織長短不均所致鋼板矯正就是使板材纖維組織長短均勻，從而消除局部不平的過程壓縮板材纖維難以實(shí)現(xiàn)，一般采用拉長纖維的方法將板材較短的纖維拉長，使它們和周圍的纖維有相同的長度，消除局部變形用多輥轎平機(jī)矯正鋼板的變形第3頁/共37頁多輥矯平機(jī)矯平機(jī)由上下兩列工作輥組成，有5～11個(gè)軸輥上列軸輥為從動(dòng)輥，可在垂直方向做整體上下調(diào)節(jié)，適應(yīng)不同厚度鋼板的矯平作業(yè)下列軸輥為主動(dòng)輥，固定在機(jī)體上由電動(dòng)機(jī)通過減速器帶動(dòng)其旋轉(zhuǎn)第4頁/共37頁多輥矯平機(jī)按軸輥排列形式和調(diào)節(jié)方式，多輥矯平機(jī)有兩大類上下輥列不平行的機(jī)床，輥列間的間隙沿出口方向逐漸增大。適于薄板的矯正上下輥列平行的機(jī)床上輥列前后軸輥可單獨(dú)調(diào)節(jié)前輥為導(dǎo)輥第5頁/共37頁鋼板矯平作業(yè)鋼板隨軸輥的轉(zhuǎn)動(dòng)而嚙入在軸輥間承受方向相反的多次變化小曲率彎曲鋼板彎曲應(yīng)力超過材料的屈服極限而產(chǎn)生塑性變形增加矯平機(jī)的軸輥數(shù)目，可以提高鋼板的矯平質(zhì)量使較短的纖維伸長，從而將整張板矯平第6頁/共37頁鋼板矯平用五輥或七輥矯平機(jī)矯正鋼板，上下兩列軸輥間隙應(yīng)略小于被矯平鋼板的厚度從矯平的原理可知，厚鋼板矯平容易薄板容易產(chǎn)生變形，矯正比較困難鋼板凸凹嚴(yán)重難于達(dá)到矯正要求時(shí)，可往復(fù)幾次鋼板中間凸凹現(xiàn)象嚴(yán)重，可根據(jù)不平度選擇大小和厚度適當(dāng)?shù)膲|板幫助矯平第7頁/共37頁2.

型材的矯正三撐床型材矯直機(jī)機(jī)床工作部分由兩個(gè)支撐和一個(gè)推撐組成推撐安裝在一個(gè)能作水平運(yùn)動(dòng)的滑塊上，由由電動(dòng)機(jī)通過減速器帶動(dòng)其作水平往復(fù)運(yùn)動(dòng)兩個(gè)支承沒有動(dòng)力傳動(dòng)，間距可以調(diào)節(jié)矯正型材時(shí)，將型材變形段靠在兩個(gè)支撐之間，使其受到推撐作用力后產(chǎn)生反向變形，從而將變形段矯直手工敲擊矯正、水火矯正、液壓機(jī)進(jìn)行矯正

第8頁/共37頁二、鋼材的表面清理金屬與周圍介質(zhì)發(fā)生化學(xué)和電化學(xué)作用而遭受破壞，稱作金屬腐蝕各種金屬都有與周圍介質(zhì)發(fā)生作用的傾向，金屬的腐蝕是一種自然趨勢浸于靜止海水中的炭鋼，每年平均銹蝕深度約為0.1mm在海水航行中的船舶受腐蝕程度更為嚴(yán)重，每年平均銹蝕深度在0.25mm以上，嚴(yán)重的可達(dá)1～2mm第9頁/共37頁鋼材銹蝕的結(jié)果鋼材銹蝕使構(gòu)件的厚度減薄，影響船體結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，縮短使用壽命腐蝕和海洋生物的附著使船體表面粗糙度增加，導(dǎo)致航行阻力增大，航速降低船舶的銹蝕使船舶停航維修次數(shù)增多，嚴(yán)重影響到船舶營運(yùn)的經(jīng)濟(jì)性做好船舶防腐和防污工作十分重要第10頁/共37頁鋼材腐蝕的原因鋼材在鋼廠熱軋成型時(shí)，表面形成一層完整、致密的氧化皮鋼材在貯存、運(yùn)輸以及加工過程中的沖擊和彎曲，氧化皮逐漸龜裂脫落同時(shí)吸附大氣中的水分在金屬表面形成疏松的鐵銹氧化皮和銹斑在海水中與基本鋼材形成電位差，造成鋼材表面的強(qiáng)烈電化腐蝕炭及其他合金元素也容易形成微電池，產(chǎn)生電化腐蝕，使鋼材銹蝕

第11頁/共37頁船體的防腐方法和除銹方法主要是涂料保護(hù)和陰極保護(hù)(即電化學(xué)保護(hù))相結(jié)合的方法為防止銹蝕擴(kuò)展，保證防護(hù)漆膜的結(jié)合牢度，在涂料保護(hù)前應(yīng)將鐵銹和氧化皮預(yù)先清除由于本身的化學(xué)特性，即使經(jīng)油漆將氧化皮和銹斑與空氣、水隔開，銹蝕仍會(huì)繼續(xù)，從而引起脫漆現(xiàn)象清除鋼材表面的氧化皮和鐵銹、噴涂保養(yǎng)底漆是鋼材表面清理及防護(hù)的主要內(nèi)容鋼材預(yù)處理過程中的除銹方法有機(jī)械拋丸除銹法和化學(xué)除銹法第12頁/共37頁1.拋丸除銹法利用專門的拋丸機(jī)將鐵丸或其它磨料高速地拋射到鋼材表面上，以清除鋼材表面的氧化皮和鐵銹主要用于板材的原材料除銹除銹效率高、表面處理質(zhì)量比較均勻，便于組成自動(dòng)作業(yè)流水線立式拋丸機(jī)和臥式拋丸機(jī)兩種在鋼材預(yù)處理流水線上，采用的是臥式拋丸機(jī)第13頁/共37頁拋丸除銹機(jī)的基本形式圖示第14頁/共37頁拋丸除銹臥式拋丸機(jī)除銹時(shí)，鐵丸容易堆積在鋼板上，從而影響除銹質(zhì)量設(shè)置高壓鼓風(fēng)機(jī)組成的吹丸系統(tǒng)或機(jī)械式刮板，隨時(shí)清除堆積的鐵丸離心式拋丸葉輪是拋丸機(jī)的關(guān)鍵部件，葉輪總數(shù)視生產(chǎn)量和板材寬度而定拋丸除銹設(shè)備均設(shè)有丸粒回收系統(tǒng)，以便鐵丸鐵丸或其它磨料的反復(fù)使用應(yīng)配置通風(fēng)除塵裝置以降低對環(huán)境的污染

拋丸后應(yīng)立即涂刷防護(hù)底漆或做其它防護(hù)處理第15頁/共37頁2.化學(xué)除銹法用于5mm以下的薄鋼板和型材除銹通常指手工酸洗法，大致過程是將脫脂洗凈后的鋼材浸入酸洗槽內(nèi)利用酸液浸漬除掉氧化皮和鐵銹用水洗凈后再用堿液中和殘酸，防止其對鋼材的腐蝕化學(xué)除銹一般用鹽酸、硫酸或混合液作為除銹液；也有用有機(jī)酸的采用HCl，H2SO4,成本低，除銹速度快第16頁/共37頁各種酸洗液HCl對消除銹斑的效果較好，H2SO4對清除氧化皮有效濃度控制不當(dāng)，即使加了緩蝕劑，也會(huì)有產(chǎn)生過蝕和吸氫的可能殘液清洗不徹底，會(huì)使鋼材繼續(xù)腐蝕磷酸作為酸洗液，沒有上述缺點(diǎn)，而且會(huì)在酸洗鋼材的表面上產(chǎn)生一層不溶于水的磷酸鹽層磷酸鹽層既有防止銹蝕的作用，也是涂漆的良好基底，但成本高第17頁/共37頁H2SO4酸洗過程(1)

①表面去污；②酸洗；③冷水沖洗；④中和；⑤冷水沖洗；⑥磷化處理；⑦熱水沖洗；⑧自然干燥；⑨補(bǔ)充處理主要工序的化學(xué)原理FeO+H2SO4→FeSO4+H2OFe2O3+3H2SO4→Fe2(SO4)3+3H2OFe3O4+4H2SO4→FeSO4+Fe2(SO4)3+4H2O同時(shí)表面上Fe

Fe+H2SO4→FeSO4+H2↑第18頁/共37頁H2SO4酸洗過程(2)Fe2O3及Fe3O4不易溶于酸中H2可將Fe2O3及Fe3O4還原成FeO，使其溶于酸液中另一方面H2的溢出有疏松氧化皮的作用為避免過蝕，節(jié)約酸液，加一定量的緩蝕劑，控制腐蝕過程酸液濃度經(jīng)常變化，酸洗的溫度、時(shí)間亦變化酸洗后常用的防護(hù)處理方法是磷化處理第19頁/共37頁磷化處理（1）保證鋼材在建造過程中不致生銹用磷酸錳鐵制劑(馬日夫鹽)的水溶液做處理液。該制劑在熱水中可離解反應(yīng)式中：Me代表二價(jià)的Mn或Fe將鋼材放入處理液中，則鐵與溶液中游離的H3PO4發(fā)生反應(yīng)第20頁/共37頁磷化處理（2）結(jié)果形成由MnHPO4·3H2O和FeHPO4·3H2O組成的混合鹽層沉積在鋼材表面上，構(gòu)成硬脆、難溶于水的膜層表面上的鐵也發(fā)生溶解，參與形成磷酸鹽膜，所以能與金屬結(jié)合較牢磷酸鹽膜在大氣中對鋼材可以起保護(hù)作用，在海水中的耐蝕性較差磷化前的除銹方法對磷化質(zhì)量有影響，其中拋丸除銹后的磷化膜保護(hù)性能較高第21頁/共37頁三、鋼板預(yù)處理自動(dòng)流水線由鋼板輸送、鋼板矯正、除銹、噴涂低漆和烘干等工序形成的自動(dòng)作業(yè)流水線，如圖所示矯平后的鋼板由輸送輥道送入加熱爐，使鋼材溫度達(dá)到40～60℃目的是去除鋼板表面的水份，并使氧化皮、銹斑疏松便于清除，同時(shí)可增強(qiáng)漆膜的附著性第22頁/共37頁四、減少涂裝除銹工作量的研究（一）涂裝除銹方法的發(fā)展手工風(fēng)動(dòng)工具除銹的勞動(dòng)條件惡劣，質(zhì)量低，周期長（二）降低涂裝和除銹工作量的主要途徑→干噴砂除銹(砂塵大)→分段噴丸除銹，原材料拋丸除銹

延長涂膜耐用年限而無需保養(yǎng)，關(guān)鍵是徹底的鋼材表面處理和高超的涂裝技術(shù)第23頁/共37頁降低涂裝和除銹工作量的意義徹底的鋼材表面處理和高超的涂裝技術(shù)的應(yīng)用，提高了造船中涂裝的費(fèi)用目前，涂裝費(fèi)用大體占船價(jià)的5~7%涂裝費(fèi)又可細(xì)分為涂料費(fèi)、除銹費(fèi)和涂裝作業(yè)費(fèi)除銹費(fèi)由約占全部涂裝費(fèi)的50%

除銹特別是二次除銹是一項(xiàng)在惡劣條件下作業(yè)的重體力勞動(dòng)降低除銹工作量對降低涂裝費(fèi)用，順應(yīng)節(jié)約資源和防止公害的要求極其重要第24頁/共37頁降低涂裝和除銹工作量的三條主要途徑

發(fā)展帶銹涂料低清理度艙室涂料提高機(jī)械化除銹設(shè)備性能第25頁/共37頁1.發(fā)展帶銹涂料為充分發(fā)揮涂膜性能，現(xiàn)在的涂裝施工方法，無論是對新涂裝還是重新涂裝，一律要求把銹完全除掉船舶的大型化和復(fù)雜化，使全面的除銹處理需投入大量的資金、工時(shí)和勞動(dòng)力許多場合要徹底清除鐵銹是困難的甚至是不可能的尋求一種簡單、經(jīng)濟(jì)、有效的防銹涂料利用涂料本身的作用解決鋼材銹蝕問題，這就是帶銹涂料的應(yīng)用第26頁/共37頁帶銹涂料又稱銹面涂料可以直接涂在生銹的鋼材上，而獲得防腐效果的除銹涂料帶銹底漆除銹工藝使用時(shí)只需將表面的外層浮銹清除即可大大減少除銹工作量改善勞動(dòng)條件使生產(chǎn)效率明顯提高這種除銹防腐方法受到普遍重視第27頁/共37頁帶銹涂料的作用機(jī)理根據(jù)銹的組成和性質(zhì)，選用不同的方法使銹蝕轉(zhuǎn)化、穩(wěn)定和將它包封起來與腐蝕介質(zhì)隔絕，達(dá)到即除銹又保護(hù)的目的按作用機(jī)理帶銹涂料大致分為轉(zhuǎn)化型、穩(wěn)定型和滲透型三種基本類型涂漆后能使銹層穩(wěn)定，不再繼續(xù)造成銹蝕危害的底漆稱為穩(wěn)定型帶銹底漆涂漆后將銹層轉(zhuǎn)化為一種牢固保護(hù)膜的底漆叫轉(zhuǎn)化型帶銹底漆其中，穩(wěn)定型帶銹涂料已在120多個(gè)國家和地區(qū)的船舶涂裝中得到推廣應(yīng)用第28頁/共37頁2.發(fā)展低清理度艙室涂料“低清理度艙室涂料”——BISMAX，一種特殊改性環(huán)氧樹脂涂料具有如下特點(diǎn)(1)被涂料表面僅需去除疏松的附著物和銹之后，即可涂裝BISMAX涂料防蝕效果與經(jīng)過拋丸清理再進(jìn)行涂裝的焦油環(huán)氧樹脂的一樣(2)與銹面的附著性好涂料中的環(huán)氧樹脂能與銹反應(yīng)生成物，具有良好的潤滑性能和附著性能第29頁/共37頁BISMAX低清理度艙室涂料(3)涂一道漆即可達(dá)到濕膜454微米(干膜250微米)的涂膜(4)與各種底漆均有良好的結(jié)合性，因此，配套性優(yōu)良(5)除銹性能好，具有優(yōu)良的涂裝作業(yè)性BISMAX涂料已被廣泛用于涂裝船舶的壓載艙、機(jī)艙、隔離艙、散裝貨艙，以及儀表盤、鋼管樁橋梁和港口設(shè)備等鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件第30頁/共37頁3.提高機(jī)械化除銹設(shè)備性能拋丸預(yù)處理技術(shù)發(fā)展很快，應(yīng)用許多先進(jìn)技術(shù)采用彎葉片取代直葉片，有如下優(yōu)點(diǎn)同一轉(zhuǎn)速下拋丸速度更高在最低成本控制下，有最高的拋射效率節(jié)省能源、減少損耗、維護(hù)成本低使用壽命長、除銹質(zhì)量高葉片軸承在嚴(yán)重不平衡狀態(tài)下壽命也可達(dá)到10萬小時(shí)，且噪聲低第31頁/共37頁機(jī)械化除銹設(shè)備開發(fā)在流水線上采用大量的自動(dòng)檢測控制系統(tǒng)，甚至可以做到漆膜損傷自動(dòng)修補(bǔ)拋丸量控制采用數(shù)控技術(shù)，可以從各個(gè)角度拋射，提高了拋丸處理質(zhì)量舾裝件二次除銹采用自動(dòng)噴丸除銹，除銹質(zhì)量和除銹效率較高，顯著減輕勞動(dòng)強(qiáng)度和對環(huán)境的污染高效高質(zhì)量除銹設(shè)備的應(yīng)用對提高涂裝質(zhì)量和效率起著決定性的作用第32頁/共37頁（三）船殼漆的新進(jìn)展

用于船體水面上甲板之外暴露部位的船殼漆，應(yīng)具有保護(hù)和裝飾作用艦船上還兼有偽裝、甚至隱形效果性能要求為耐海水、耐鹽霧、耐大氣老化(不變色、不紛化、不脫落)潛艇要求其能耐干濕交替和防污國內(nèi)外對船殼漆的開發(fā)均極為重視第33頁/共37頁先進(jìn)國家的船殼漆先進(jìn)國家的主要品種為氯化橡膠船殼漆，有效期1~2年原廣泛使用的醇酸船殼漆正在逐步向丙烯酸改性醇酸發(fā)展美國海軍開發(fā)使用了有機(jī)硅改性醇酸船殼漆，據(jù)稱有效期達(dá)3年更高檔的用于豪華游艇的常溫化丙烯酸聚氨脂漆，其保光保色可達(dá)5年以上第34頁/共37頁丙烯酸改性醇酸