热喷涂技术在船体结构防腐中的应用

　　由于船体结构长期处于非常恶劣的海水及海洋大气环境中，其盐度、酸碱度及风雨的侵蚀都非常严重。在这种恶劣的工况条件下进行营运，必将使船体结构过度腐蚀以致失效，出现裂纹、屈服变形等，从而导致一些船舱进水、船体断裂等恶性海事事故，给国家和人民的生命财产造成巨大的损失和伤害。因此，船体结构的防腐一直是海事界的一个重要的研宄课题。

　　目前，船体结构防腐的主要方法是有机涂料、牺牲阳极及外加电流保护或者它们的组合等几种传统的方法。

　　热喷涂技术作为国内外公认的表面工程长效防腐技术，在船体结构防腐中的应用还不十分广泛。但是，随着热喷涂技术的不断推广，热喷涂技术将是船体结构防腐的一种重要方法。

　　1热喷涂技术简介热喷涂技术是表面工程技术的重要组成部分，它利用电弧、等离子弧或燃烧火焰等将粉末状或丝状的金属或非金属材料加热熔化或软化形成熔滴，并以一定速度射向预处理过的基体表面，形成具有一定结合强度涂层的工艺方法。

　　热喷涂技术可用来喷涂几乎所有的固体工程材料，如硬质合金、陶瓷、金属、石墨和尼龙等，形成耐磨、耐蚀、隔热、抗氧化、绝缘、导电、防辐射等具有各种特殊功能的涂层。热喷涂技术还具有工艺灵活、施工方便、适应性强及经济效益好等优点，被广泛应用于航天、机械、化工、冶金、地质、交通、建筑等工业部门，并获得迅猛的发展。

　　热喷涂的方法很多，以提供热源的不同，可分为燃烧法及电热法。前者包括燃烧火焰喷涂、爆炸喷涂及高速火焰喷涂（HVOF），后者包括电弧喷涂及等离子喷涂（又分常压等离子喷涂、低压等离子喷涂与水稳等离子喷涂）喷涂工艺对涂层产生重要影响的是喷涂温度（严格地说，是熔滴冲击基体表面时的温度）和熔滴冲击基体表面的速度。表1所示为几种喷涂方法及特征。

　　2船体结构热喷涂的防腐机理在船体结构常见的几种缺陷中，如腐蚀、裂纹、变形等，*常见同时却又无法避免的就是腐蚀。*近几年，不断有老旧船舶失事，其中*直接的原因就是船体结构过度腐蚀以致失效，导致出现裂纹、屈服变形等。因此国际海事组织（IMO）以及国际船级社协会（IACS）提出了加强船体结构的检查和测厚等一系列的规定。但是加强检查、增多测厚点、割换构件都只是一种事后的补救措施。

　　保证船体结构的状况更为重要的措施是防止腐蚀。

　　热喷涂技术作为船体结构防腐的一种重要方法，其防腐功能主要体现在3个方面：其一，涂层本身非常致密，能够有效地覆盖工件表面，从而隔绝腐蚀介质接触工件。其二，常用的防腐热喷涂材料锌和铝都是相当活泼的金属，与钢铁氧化后产生较松散的锈皮不同，锌表面易生成一层薄而致密的腐蚀产物Zn（OH）2、ZnO或ZnCO3等，可阻止锌层的进一步腐蚀。而铝在空气中也易氧化，形成一层坚实致密的氧化膜（Al23），这种氧化膜十分稳定，能够保护涂层免遭腐蚀破坏。其三，一旦涂层局部遭受机械损伤，露出工件表面，但由于锌、铝本身的电极电位较钢铁低，能够为暴露的钢铁基体提供阴极保护。

　　国内外一些试验机构的研宄资料表明，热喷涂100Pm的锌、铝涂层，用一般涂料封闭，在海水中的极限寿命可达20~25年；75Pm的锌、铝涂层，用长效涂料进行封闭，对飞溅带可提供40~ 50年的有效保护。

　　表1几种喷涂方法及特征特征燃烧火焰喷涂高速火焰喷涂爆炸喷涂电弧喷涂等离子喷涂热源种类燃烧火焰燃烧火馅燃烧火焰爆炸电弧热等离子热热源温度/°c喷涂材料形态粉。线。棒粉线、带粉熔滴冲击速度Am.s1）喷涂材料成分金属、陶瓷涂层孔隙率/喷涂速度八！。110卜10涂层厚度/mm结合强度/MPa美国焊接协会热喷涂委员会在1950年7月着手进行了一项19年的研宄，制作了4248个试片，其中喷锌、喷铝试片各2124个。自1953年1月至1954年3月向试验场安放试片。试片安放的现场包括工业、海水以及海洋性大气三大类环境。1974年试验全部结束，美国焊接协会公布了其19年腐蚀试验报告，其中总结了以下主要成果：150Pm的铝涂层，不论封孔与不封孔，在海水中和严重的工业或海洋大气环境中，钢铁挂片能长期得到充分保护。

　　在严重的工业或海洋大气环境中，没有封孔的锌涂层要维持19年需要230Pm的涂层厚度。如果进行了封孔孔厚度可以降到80~在严重的海洋大气环境中，一层底漆加1~2度铝粉乙烯可使锌涂层的寿命增加1倍。对于铝涂层来说，封孔只是改变了外观，因为没有封孔的铝涂层己经能够维持19年。

　　铝涂层如果发生局部擦伤或损坏，腐蚀并不会蔓延，表明有电化保护作用。

　　大量的实际应用结果也充分表明了锌、铝涂层对钢铁防腐蚀的有效性。至今（注：报告发布时）还有二次世界大战前喷涂过的桥梁仍然保持良好的状态。

　　研宄与实践表明，船体结构喷涂锌、铝涂层，具有隔绝封闭与电化保护的双层作用。喷涂质量较好的涂层在使用初期，以发挥覆盖、封闭的物理保护作用为主。由于锌、铝涂层厚度较大，纯度较高，在电解质溶液中的自腐蚀速度很慢，故涂层的寿命较长。涂层使用后期，本身厚度减薄或遭到破坏，这时锌、铝涂层的保护作用主要体现在电化保护。这个过程仍能发挥较好的作用，并维持一个较长的时间。因此船体结构如果采用热喷涂锌或铝进行防腐将是一项长效和有可观测寿命的防腐方法。

　　3船体结构热喷涂的工艺特点船体结构的热喷涂技术，其工艺流程非常简单，无论采用何种喷涂方法，基本上都有3个主要施工过程：基体表面预处理、喷涂、涂层后处理基体表面预处理。基体表面若存在水分、油污或其他杂物，将在涂层与基体间产生隔膜。如果基体表面太光滑，喷涂的颗粒亦不能有效附着，从而导致涂层与基体间难以形成牢固的结合。故必须进行表面预处理。常用表面预处理的方法就是打砂，令基体表面洁净、粗糙，为涂层与基体间能有效结合创造条件。

　　喷涂。喷涂工艺主要分为以下几个步骤。①喷前检查：检查基体表面是否符合喷涂要求；②喷涂材料及参数的选择：对于船体结构来说，一般选用锌、铝作为涂层材料；③喷涂操作：应注意检查涂层是否均匀，检查涂层与基体的结合强度，喷涂飞行粒子应在整个施工过程中与工件表面尽量保持垂直且勿产生（或及时去除）虚附涂层涂层后处理。为提高涂层的防腐能力，改善涂层外观，喷涂后的涂层应进行封闭，以防止腐蚀介质进入孔隙。常用的涂料有环氧树脂、沥青、氯化橡胶、氨基脂等。

　　总之，船体结构热喷涂防腐在工艺上有如下一些特点：①涂层种类多样性，喷涂用的材料有纯金属铝、锌、锡、铜和钢或合金线材，有镍基、钴基、铁基和自熔性合金粉末以及陶瓷和金属陶瓷、塑料等几十种。②喷涂工艺灵活。既可在整体表面上进行，也可在指定的局部区域喷涂；既可在真空条件下施工，也可在野外作业。③喷涂层厚度可根据需要在较大范围内变化。④生产效率高，可达每小时喷涂几千克到50千克涂层材料。⑤热喷涂是一种“冷工艺”，基体材料受热程度小，并可控制，避免工件受热招致各种损伤或热变形。

　　4船体结构热喷涂防腐的经济性分析热喷涂技术作为一种长效防腐技术，又有着简单科学的施工工艺，同时它的经济性能也非常优秀。为简单说明问题，表2采用了对比法列出了传统的船舶防腐涂料和热喷涂铝120Pm加两道涂料封闭的施工费用比较。

　　表2施工费用比较船体防腐类型平面单价/（元/m2）使用年限/年年均防腐费用/元传统纯涂料防腐802.532热喷涂铝120m加两道2002010氯化橡胶涂料封闭注：喷砂除锈SA2级，环氧富锌漆和环氧云铁红漆各一道加氯化橡胶漆两道由表2可以看出，如果采用热喷涂铝层，一次性投入虽然比涂料要高，但其使用寿命却是传统纯涂料的8倍，所以喷涂铝的年均防腐费用实际上比防腐涂料少了22元/m气从此不难看出热喷涂防腐的经济性。如果再考虑到相关经济效益，更有如下好处：（1）降低了维护检修成本，也就是降低了总投资费用。（2）由于不需要经常维修，提高了船舶实际营运的利用率。维护管理工作量减少，节省了日常的人力、物力开支。（4）由于热喷涂防腐的长效性，增加了整个船舶的安全可靠性。（5）延长了船用钢板的使用寿命。因为钢铁每次维修均需喷砂彻底除锈，钢板的厚度均会遭磨损减薄。

　　5结束语从以上分析我们不难得出，热喷涂技术作为一种长效防腐技术，其优良的防腐机理及防腐效果、简单的工艺流程以及优良的经济性能，完全可以在船体结构防腐中应用，并且能够降低船舶的后续维护保养费用。当然由于目前该技术在船舶行业中应用还不广泛，一旦由于船舶搁浅、碰撞等事故导致涂层遭到机械破坏，将很难找到地方维修。但这一问题会随着热喷涂防腐的迅速推广而轻易得到解决。我们相信船体结构的热喷涂技术将在船体结构防腐领域中逐渐占主导地位。

　　贾永昌。热喷涂技术在冶金工业中的应用thermalspraying；external国内港口建设将引发物流腹地之争近两年来，国内沿海地区兴起了大建港口海运物流，都要经过这些港口来进行。不过，港口是需要经济腹地来支持的，经济腹地决定了物流腹地。从目前国内的港口建设看，各地都在大上港口，在区域之间的规划与协调方面，存在一定的问题。

　　如山东方面就透露，根据山东省关于加快沿海港口发展的意见>，2005~2010年，青岛港计划投资212亿元，日照港计划投资138亿元烟台港计划投资146亿元并力争2010年沿海港口吞吐量由2004年的3.05亿t增长到6亿t以上，实现港口吞吐量比2004年翻一番的目标。

　　按照规划，到2010年，青岛港吞吐量达到2.5亿t日照港达到1.5亿t烟台港超过1亿t其中烟台港集团达到7500万t龙口港集团达到5000万L届时，山东将初步建成以半岛港口群为基础的东北亚国际航运中心。除了山东省大建港口外，环渤海地区的港口建设规模也不小。

　　未来的物流腹地之争将不可避免。

(完)