表面处理在船舶防腐与涂装过程中的重要性

表面处理在船舶防腐与涂装过程中的重要性

整理：钱程

全球每年因腐蚀带来的经济损失巨大，远远超过了地震台风水灾等自然灾害的综合损失，因此防腐是一个严重且必要的问题

虽然我们无法使腐蚀消失，但可以采取一些方法措施来减少或减缓腐蚀的发生，例如使金属表面不能同时与水和氧气相接触，可以减缓腐蚀的反应速率，可以预测腐蚀的速度，进而预测出物体可安全使用的时间年限，并提供有效的维护方法。

对于在海洋环境中的钢质船舶而言，涂装防护涂层，是防止其腐蚀的最重要手段之一。

船舶涂装是船舶修造时对船舶船体、舱室、附件等进行打磨、喷砂以后，达到除锈、除污、去疤的要求后进行表面涂漆作业的施工叫做船舶涂装。

船舶涂装工艺一般分为五个步骤

（1）钢材及金属合金的预处理，底漆保护及部分表面加工防腐

（2）分段涂装

（3）船台涂装

（4）码头涂装

（5舾装件涂装

涂装在钢材表面的有效防护寿命与许多因素有关，比如表面处理的质量，所采用的涂料种类，涂层厚度，涂装工艺条件等，其中涂装前钢材表面的处理质量是最大的影响因素，影响大约在50%，因此钢材的表面处理质量是确保防腐涂层性能的最重要的事件。

涂装前表面处理的目的清除被涂物表面的油脂、油污、腐蚀产物、残留杂质物等，并赋予表面一定的化学、物理特性，以增加涂漆层附着力，增加被涂物的保护性和装饰性。涂装前表面处理的重要性在于提供一个清洁的涂漆表面，提高油漆涂层的附着性，生成的一层不导电的非金属的化学转化膜，也可以提高涂层的防腐蚀能力（提高一倍以上），由此可以看出表面处理对船舶防腐涂装的重要作用。

涂装前表面处理的分类

1.按处理方法分类

机械法（手工方法、动力工具、火焰法、喷砂、抛丸）；

化学法（除油、除锈、表调、磷化、钝化）。

2.按处理材质分类

金属材料（钢铁材料、有色金属材料）；

涂装前钢材的表面处理，俗称除锈，它不仅指清除钢板表面的铁锈，还包括清除覆盖在钢材表面的氧化皮，旧涂层以及沾污的油脂，焊渣，灰尘等污物。

涂装前钢材表面处理质量与涂层保护性能之间有着密切的关系，如果钢材表面存在未清理的腐蚀产物或其他污物时，涂层与金属表面之间不能直接接触，则涂层的附着力大大降低，从而影响涂层的保护性能。

钢材的氧化皮对涂层保护性能有一定影响。热轧钢材的氧化皮大体上是三层铁的氧化物组成，表层是二氧化三铁,中间层是四氧化三铁,紧贴金属表面的是氧化亚铁,三氧化二铁在化学上是稳定的,而氧化亚铁则是很不稳定的,在水和氧气的作用下,氧化亚铁很容易水解成铁的氢氧化物,新轧制的钢材上的氧化皮,看似完整,实际上却存在着无数的缝隙,由水解作用和腐蚀从这些缝隙开始,并且这种作用还会沿着金属和氧化皮的界面向深入发展,在这一界面上生成叫大体积的锈蚀产物,引起氧化皮表面层的应力变化,而氧化皮本身没有延伸性,导致氧化皮很快就带着它外面的涂层一起剥落下来。

涂装前钢材表面粗糙度对涂层保护性能也有很大影响，表面粗糙度直接影响了涂层与底材之间的附着力和涂层厚度的分布。

钢材在喷丸表面处理后，随着粗糙度的增大，使涂层附着力也随之提高，特别是喷射具有棱角的磨料，不仅增加了钢材的表面积，而且为涂层的附着提供了适合的表面几何形状，在这样的表面涂装，还存在着机械啮合作用，在一定程度上提高了涂

层的保护能力。但如果粗糙度过大也会带来不利影响，特别是在波峰处，涂层的厚度往往不足，早期的锈蚀也是在这里开始，此外粗糙度过大，还会在较深的凹坑内截留气泡，成为涂层气泡的根源。

表面粗糙度的大小取决于磨料的颗粒度，形状，材料，喷射速度，作用时间等工艺参数，其中磨料颗粒度对粗糙度影响较大。因此，钢材表面处理质量主要由上述污物的清洁程度，以及表面处理后钢材表面所形成的“粗糙度”大小来评定。

在选择合适的表面处理方法前，首先要正确评定涂装前钢材表面原始的状态，根据国际标准，将未涂装过的钢板表面原始锈蚀程度分为四个锈蚀等级，将未涂装过的钢材表面及全面清除过原有涂层的钢材表面在表面处理后的质量分为若干个锈蚀等级。

标准中规定钢材表面氧化皮覆盖程度和锈蚀状况将分为四个等级，A B C D.

A．全面地覆盖着氧化皮而几乎没有铁锈的钢材表面。

B．已发生锈蚀，并且部分氧化皮已经剥落的钢材表面

C．氧化皮已因锈蚀而剥落，或者可以刮除，并有少量点蚀的钢材表面。

D．氧化皮已因锈蚀而全面剥离，而且已普遍发生点蚀的钢材表面。

不同原始锈蚀等级的钢材，在涂装前经过表面处理要获得一定的清洁的和粗糙度，需要根据实际情况选择合适的表面处理方法，所花费的清理费也是不同的。

在船舶涂装上，常用的表面处理方法有抛射磨料表面处理，喷射磨料表面处理，动力工具打磨处理，和化学除锈。

抛射磨料表面处理，这种表面处理方法能够实现高效率和自动化流水作业，主要用于钢板预处理流水线，经过这种方法处理后，钢板表面可以获得高质量的表面清洁度，并具有一定的粗糙度。

喷射磨料表面处理，这是一种具有较高工作效率的表面处理方法，并能够获得较高的表面清洁度以及一定的粗糙度，主要用于钢板表面的一次表面处理，分段处理的二次表面处理，以及其他施工工程较大面积的表面处理。

动力工具打磨处理，这种表面处理方法能够获得较高的表面清洁度，但工作效率相对较低，不能获得理想的粗糙度，主要用于面积较小，结构复杂钢材表面的处理工作。

化学除锈，这种表面处理方法也能获得较高的表面清洁度，但工作效率相对不高，也无法获得理想的粗糙度，一般用于小型的舾装部件，或面积较小，结构较复杂钢结构件的表面处理工作。

涂装前表面处理，一般可分为一次表面处理和二次表面处理两个阶段。

一次表面处理又称为原材料的表面预处理，是指造船用的钢材在原材料阶段，经过一定方式的防腐处理，为下一道工序———分段制作做准备。

一次表面处理最主要的表面处理方式是在预处理流水线的抛射磨料表面处理，这种方法适用于具有一定厚度的钢板或满足流水线施工要求的型材。

二次表面处理，俗称“二次除锈”。造船用的钢材原料在一次表面处理并涂上车间底漆以后，将经过画线，下料，加工，装配等阶段后，总有一部分钢材表面的底漆由于焊接，切割，机械碰撞或自然原因遭到破坏，导致钢材表面重新锈蚀，而在分段合拢后的区域涂装阶段，也总有一部分在分段阶段涂装好的涂层，由于同样的原因遭到破坏，发生锈蚀，这样都有一个再次进行表面处理的任务，这相对于原材料处理算是再一次表面处理，在船舶涂装工程中称为“二次表面处理”。

在二次表面处理时，车间底漆或原来的涂装虽然没有损伤，但不免发生污染，其表面需要涂装的话，则应进行相应的清除处理，称之为“涂装前的表面清理”.

为了能正确方便地评价钢材在表面处理之后的表面质量，许多工业发达国家都制订了钢材表面处理的质量等级，我国也发布了国家标准GB/T8923.1---2011《涂覆涂料前钢材表面处理表面清洁度目视评定第一部分：未覆涂过的钢材表面和全面清除原有涂层后的钢材表面锈蚀等级，和处理等级》和船用专业标准GB/T《船体二次除锈评定等级》。

表面处理等级要求，

该标准对喷丸表面处理，手工和动力工具表面处理以及火焰表面处理过的钢材表面清洁度规定了表面处理等级，并且以字母Sa St表示，字母后面的阿拉伯数字则表示清除氧化皮，铁锈和油漆附着物的程级。

Sa1 轻度的喷砂钢材表面应无可见的油脂和污物，并且没有附着不牢的氧化皮、铁锈和油漆涂层及其它杂质（水溶性盐和焊接残渣）

Sa2 彻底的喷砂处理材表面应无可见油脂、污垢、氧化皮、铁锈和油漆涂层及其它杂物应尽可能除去，任何附着物均应是牢靠的。

Sa2.5 非常彻底的喷砂处理钢材表面应无可见的油脂、污垢、氧化皮、铁锈和油漆涂层附着物，任何残留痕迹应仅应为点状或条纹状的轻微色斑，

Sa3喷砂清理至表观洁净钢材表面应无可见的油脂、污垢、氧化皮、铁锈和油漆涂层等附着物，该表面应显示均匀的金属色泽，

St2 彻底的手工和动力工具表面处理钢材表面应无可见油污，并没有附着不牢的氧化皮，铁锈和油漆涂层等附着物。

St3 非常彻底的手工和动力工具表面处理钢材表面应无可见的油污和污垢，并且没有附着不牢的氧化皮，铁锈和油漆涂层等着物，表面处理应比St2更彻底，底材显露部分的表面应具有金属光泽。

综上所诉，要使防腐涂层达到应有的保护效果，涂装前良好的表面处理是必不可少的。由国家制定的标准也可看出表面处理在船舶的防腐与涂装过程中的所处的重要性。