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探究海洋工程项目中水性可剥离涂料的应用

2020-07-07 299 上传者：管理员

摘要：可剥离涂料由于良好的施工性能和耐蚀、耐磨性能广泛应用于航天、武器装备、汽车和精密仪器等领域。本文针对大型海洋钢结构施工过程中遇到的污染、破坏问题对水性可剥离涂料进行了相关实验，验证了水性可剥离涂料在海洋钢结构保护中的保护效果。

关键词：
保护
可剥离
水性
海洋保护
海洋工程
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可剥离涂料是一种用于基体表面保护的功能性涂料，具有良好的施工性、耐蚀和防摩擦性能。20世纪40年代美国等西方国家开始研究可剥离涂料并逐渐应用于航天、武器装备、汽车和精密仪器等部件的临时保护，我国相关研究始于20世纪60年代，起步较晚且发展缓慢。目前应用的有溶剂型、水性和热熔型。有机溶剂型可剥离涂料有着涂装简单、涂膜机械性能好、固化时间短的优势，目前占据很大市场；水性可剥离涂料无挥发性溶剂，环保，但存在固化时间长、综合力学性能差、耐候性和耐蚀性弱的问题；热熔型可剥离涂料综合了溶剂型和水性可剥离的优点，具有低挥发度、固化时间短等优点，但存在涂装复杂的缺点[1]。

1、可剥离涂料在海工行业应用现状

通常情况下，大型船舶或海洋钢结构从钢板切割到交船施工周期在12个月左右，在进入下一道工序前，已涂装钢结构或分段往往放置较长时间，难免有各种污染物会覆盖在分段上，例如打磨铁屑、焊烟、灰层、雨水等。经跟踪和统计，总装过程中易出现的污染位置是在甲板片H主梁下翼缘板的上表面、腹板、格栅下表面、生活楼外板等位置以及吊装和待安装的管线易受到涂层破损和污染的影响(见图1)。如何能够减少涂层破坏，缩短涂装周期成为迫切解决的问题。国内采用可剥离涂料的报道案例是上海外高桥造船有限公司以及来福士的游艇项目用到可剥离保护涂层[2]。目前国内大部分船厂或项目对于油漆的保护措施仍然使用的是采用帆布或铝箔布等传统保护的方式，该方法的缺点是对型钢以及板类结构保护效果不够理想，污染后清洁、出海前修补工作量大，成本高（出海前往往需组织大量人力进行清洁、修补）,国外的某些项目开始采用可剥离保护材料技术特别是美国、韩国、日本等国家的模块类项目有很多可剥离涂料保护的案例（见图2）。

目前海洋工程对于型钢下翼缘板的上表面油漆保护并无特殊措施和办法，根据国内平台曹妃甸、蓬莱项目的人力投入进行统计（图3），各个项目出海前的2～3个月的人力投入均呈现出逐渐增加、居高不下的形态，该阶段的主要工作即是清洁翻新工作，这些修补工作多在现场进行，无法实现机械喷涂，需要大量人工时进行打磨、修补，人力投入和油漆消耗十分巨大。且随着环保要求的日益严格，总装阶段如何减少油漆的污染破坏、缩短涂装施工周期、现场清洁制造、减少无组织VOCS排放成为亟需解决的问题。

图1容易污染位置

图2可剥离涂料在韩国三星FPSO项目的应用

图3国内平台涂装人力曲线

2、可剥离涂料的实验情况

2.1实验目的

为了解决总装阶段空气污染、焊渣、打磨等施工作业造成的局部区域面漆污染损坏而导致的后期投入大量人力修补的局面，在蓬莱19-4WHPK项目蓬莱东2#片和蓬莱东4#片对H型钢下翼缘板上表面和腹板部位喷涂了可剥离涂料。

通过本次实验来验证以下4方面内容：

(1）可剥离涂料与其他品牌油漆的兼容性；

(2）涂层耐候性实验；

(3）验证可剥离效果；

(4）验证总装阶段实际的工况下可剥离涂层的保护效果。

2.2实验设备及材料

实验设备高压无气喷涂机（含喷枪等附件）：45∶1，搅拌器，80目铜丝网（过滤使用）、电磁和涡流干膜测厚仪、摇杆湿度测量仪、焊机、动力打磨工具、记号笔、壁纸刀、废铁块、帆布、米尺、水。喷涂前需用水对喷漆泵进行清洗。实验材料选择佐敦油漆（HardtopPeelable）可剥离涂料和惠城环保科技科凌仕水性可剥离涂料。两种材料均为单组分水性涂料，其各项参数详见表1。

表1实验材料各项参数

2.3实验过程

由于现场以面漆涂层破坏情况居多，并且油漆修补工作中工作量最大，因此本次实验以常规使用的聚氨酯类面漆为主。

本次实验分别在蓬莱东2#片和4#片进行。见图4。

3、性能实验

3.1干燥性能

图4甲板可剥离涂层保护过程跟踪

经测试，两种可剥离涂层的干燥性能基本一致，如表2所示。

表2可剥离涂层干燥时间

测试结果表明，两种可剥离涂料的干燥性能基本与其说明书数据相符。

3.2可剥离性实验

不同干燥时间下，涂层的可剥离性能见表3。（2个品牌产品结果一致）

彻底干燥后，涂层可剥离性能优异，可连续操作。保护涂层施工3个月后，经过场地暴晒和实际污染涂层的剥离效果和保护效果（图5）。

表3可剥离性数据（佐敦和科凌仕）

实验结果表明：

(1）两种保护涂层均表现良好的可剥离性，能够达到连续剥离的效果，满足大规模剥离的要求；

(2）最薄的干膜厚度为15～30μm，剥离过程依然具有剥离效果，越厚剥离效果越好。剥离的保护膜成膜均一，不易断裂，面漆表面无残留物。

3.3焊接飞溅污染实验

保护材料对焊接过程中的飞溅和焊渣实验进行了不同厚度样板的可剥离性保护材料的可剥离效果实验。

实验结果表明，熔透焊接对可剥离涂层破坏严重，破坏严重区域保护膜已被烧穿，飞溅物对保护膜的破坏较小或不影响保护膜的性能；且有部分保护膜较薄部位被烧熔粘贴在翼缘板上表面；虽受到焊接飞溅物的影响，剥离性能良好，能够保护底材不受焊接飞溅物损伤。

3.4涂层系统固化和附着力测试

保护涂层剥离后对原涂层系统的固化和结合强度进行了测试，测试过程如图7所示。

实验结果表明，可剥离保护材料对涂层系统固化和结合强度、颜色、以及光泽无任和影响。

3.5可剥离涂料使用分析报告

以蓬莱19-4组块为例，按照以下的条件进行分析：

(1)实际的修补面积占总涂装面积的25%，其中5%为焊接后金属打磨烧损修补，20%为拉毛翻新、涂层破坏修补；

(2)总涂装面积的20%拉毛翻新、涂层修补区域属于破损和污染的高风险区域，应涂装可剥离涂料保护，20%拉毛翻新区域可降低至5%，打磨与翻新时间投入比4∶1，投入前节省人力投入时间40%。

图5保护材料剥离情况

图6焊接加热和飞溅污染实验

图7涂层系统固化和附着力情况

表4可剥离涂料使用前后人力投入比

4、结语

水性可剥离临时保护涂料，不仅有足够的附着力，而且能容易地从被保护表面上剥下来，对被保护面漆的附着力、颜色及光泽不产生影响。除此之外，可剥离涂料是水性涂料，对一系列污染物提供短期的保护作用，如尘土、油脂、焊渣、浮锈等，同时也可预防一定程度的机械冲击破坏等，对基材表面的保护具有较为积极的作用，且降低装船期间的面漆翻新工作人力、减少质量问题风险，节约修补人力时间投入40%。

参考文献:

[1]张海龙,王虎,王莹莹,等.可剥离涂料研究进展及展望[J].化工新型材料,2018,46(6):39-42,47.

[2]周斌,张松,沈轶斌.可剥离涂料在新造船中的应用[J].造船技术,2013,(4):36-38.

王长军,程国东,赵光瑞,韩明恩,李本爱.水性可剥离涂料在海洋工程项目的应用效果[J].涂层与防护,2020,41(05):46-51.