单元七钢材表面处理及船舶二次除锈工艺模板.doc

第七单元 钢材表面处理及船舶二次除锈工艺教学课题钢材表面处理及船舶二次除锈工艺计划课时6教学目标1.掌握喷丸除锈工艺、酸洗工艺、磷化工艺原理及操作要领；2.掌握二次除锈工艺方法及操作要领；3.了解钢材预处理流水线不一样工位作用及二次除锈质量要求教学关键1. 喷丸除锈工艺、酸洗工艺、磷化工艺原理及操作要领；2. 二次除锈工艺方法及操作要领；3.二次除锈工艺质量要求。教学难点喷丸除锈工艺、酸洗工艺、磷化工艺原理教学方法讲授法，分组讨论法，演示法。教学手段经过课件多媒体教学本讲专题1.钢材预处理流水线及关键工艺参数；2. 喷丸除锈工艺、酸洗工艺、磷化工艺原理及操作要领；3. 二次除锈工艺方法及操作要领；4. 二次除锈工艺质量要求；5.涂装前表面清理及关键工艺参数。教学过程步骤方法教学内容一引入实例简单介绍钢材预处理流水线，引出本单元教学内容二提出问题1.船舶钢材表面处理方法有那些？2.怎样判定二次除锈工艺质量?三提出要求1.掌握喷丸除锈工艺、酸洗工艺、磷化工艺原理及操作要领；2.掌握二次除锈工艺方法及操作要领；3.了解钢材预处理流水线不一样工位作用及二次除锈质量要求。四分析解答问题一、钢材预处理流水线及关键工艺参数现在，船舶钢材表面处理方法关键为：原材料抛丸预处理并涂装车间底漆，喷丸处理，酸洗及磷化处理。抛丸处理效率很高，可在密闭条件下进行，配以粉尘吸收装置则不会福染环境。另一种预处理流水线则是型钢预处理流水线。二者工作原理是一致，只是因为型钢表面比较复杂，抛丸机抛头位置安放应有一个特定角度，而型钢宽度则大大小于钢板宽度，故型钢流水线抛头数量较钢板流水线为少，辊道宽度亦小于钢板流水线辊道宽度。 抛丸预处理流水线各工位装备情况以下。（一）钢板校平钢板校平，通常采取七星辊和九星辊校平机，校平机通常设置在钢板预处理工位之前，但有钢板预处理流水线，将校平机放在抛丸机后面，这是为了保护枝平轧辊不受钢板上脱落氧化皮损伤。钢板校平机能力各有不一样，造船钢板校平机以能校平430 mm厚钢板为宜。（二）钢板输送钢板上料后，各工序传送由辊道完成。辊道通常为圆柱形，两端有轴承座，辊遭间距为50050 mm，在喷漆工序完成以后，为了预防和辊道接触一面车间底漆受到破坏，对辊道结构形式有特殊要求，有采取链式点接触型结构，这是将一块带有数个突出点钢板，托住经过预处理和涂有车间底漆钢板，而该承托钢板则由链轮推送前进，这种结构型式，仅使突出点和钢板接触部位车间底漆受到影响，不会产生大面积车间底漆损伤。另一个辗道结构形式是采取“八”字型辊道，仪使钢板两边和辊道接触，则完全不存在车间底漆在干燥前受到破坏问题。为了确保钢板在抛丸处理时不至于变形，在抛丸机内辊道距离应小于其它工位中辊道距离，通常抛丸机内辊道距离不应大于500mm。（三）预热预热是为了在抛丸前将钢板升温，除去表面水分、部分油污，使钢板升至一定温度以利于喷漆后干燥。现在中国外在钢材预处理流水线上采取预热方法有：中频感应加热、液化石油气加热和热水喷淋加热等。不管采取何种方法预热，均应使钢板升温至400左右，升温太低，不利于除去水分、油污，不利于尔后喷涂车间底漆干燥；而升温太高，则多耗能量，又易使车间底漆在于燥过程中产生起泡弊病。（四）抛丸抛丸在抛丸室内完成。抛丸室安装有抛丸器（俗称抛头）、磨料循环装置、磨料清扫装置、通风除尘装置等。1.抛丸器抛丸器由叶轮、护罩、定向套、分丸轮、轴承座及电动机等组成。抛丸器依据叶轮结构不一样有双叶盘形和单叶盘形两种。单叶盘优点是能够倒顺旋转，叶片拆装较轻易，但叶片因为单边受力，会有异物进入叶轮或叶片磨薄后轻易碎裂。双叶盘优点是安装位置适应性好，主副叶盘上开有联结螺孔，可配合不一样位置旋转方一直装配叶盘。现在中国家标准准产品多数是双叶盘型。2.磨料循环系统磨料循环系统有机械输送及气动输送两种形式。中国船厂早期设计均采取气动输送和通风除尘适用系统。伴随磨料输送量不停提升，气动输送能耗太大，故近期设计均采取机械输送形式，即螺旋输送机加斗式提升机，采取横向螺旋输送机还能够抛头直接供料，既能解执底抛头进料斟难，又可大大降低设备安装高度。3.磨料清扫装置钢板抛丸处理后表面上积聚大量磨料需要清除，清除磨料清扫装置通常由两部分组成：其整机吸尘部分有吸尘管直接接人除尘器。4.磨料用于清除钢材表面氧化皮和锈蚀磨料有很多个，但用于抛丸处理磨料既要处理效果好又要便于回收，则大致上有铁丸、钢丸、钢丝段和棱角钢砂四种。 理想抛丸处理磨料是钢丸和钢丝段或钢丸加钢砂，前后二者百分比为1:1到2:1范围之内。为要达成处理后钢材表面粗糙度在4070微米，磨料直径以0.81.2mm为宜。（五）喷漆抛丸处理后钢材表面需立即涂覆车间底漆。涂漆以自动化方法进行。整个涂漆装置由高压无气喷漆机、自动喷枪、通风去雾装置等组成。自动喷枪移动用链条传动或气缸传动。以行程开关来控制喷枪开启和停止。喷枪在钢板上下两边各置一把，二者运行方向相反。喷枪和钢板之间距离通常为300 mm左右，下喷枪距离应略小于上喷枪距离。（六）烘干 钢板喷漆后，直进入烘干炉，促进快速干燥以利快速搬运。烘干炉能够远红外辐射或蒸 汽为热源，不能采取明火直接加热。烘干炉应设排风装置，预防炉内溶剂气体积聚而引发燃爆事故。对使用干性良好车间底漆（如无机硅酸锌车间底漆）通常可免去烘干工作。第二节 喷丸除锈及关键工艺喷丸处理是以压缩空气为动力，将磨科以一定速度喷向被处理钢材表面，以磨料对钢材表面冲击和磨削作用，将钢材表面氧化皮、锈蚀产物及其它污物除去一个高效率表面处理方法。喷丸处理能够直接处理钢材原材料，在没有抛丸预处理流水线条件下替换预处理流水线对原材料进行预处理，或对预处理流水线难必处理超厚板材进行预处理，然后配以手工涂装车间底漆。但喷丸处理关键对象则是对未经过原材料预处理钢材装配成分段、舾装件、结构件进行表面处理，并配以手工涂装防锈漆。另外，喷丸处理也是二次除锈关键工艺手段。喷丸处理通常在喷丸房内进行，由压缩空气带动喷丸缸内磨料，经喷丸胶管、喷嘴，射向被处理钢材表面。 磨料通常使用钢丸、钢丝段、棱角钢砂或由它们按一定百分比掺和混合磨料。颗粒直径以0.80.2 mm为宜。磨料需反复回收使用。回收方法有气力回收和机械回收两种。（一）喷丸除锈工艺装备1.喷丸房喷丸房在造船厂内亦称分段喷丸房（间），关键用于分段喷丸。所以，其长、宽、高三向尺度应依据船厂建造船舶产品最大分段尺寸而设定。喷丸房通常由以下系统组成。分段运输系统：由卷扬机、轨道、平车等组成，也可采取液压顶升运输车运输分段。有喷丸房设计成可开启屋顶，则分段运输还可利用高架吊车实现。喷丸系统：由贮气柜（俗称气包）、空气过滤器（也称油水分离器）、喷丸缸、喷丸胶管、喷嘴等组成。磨料回收系统：由集丸地坑、皮带输送机、斗式提升机、贮丸箱等组成机械法回收系统；或由集丸地坑、真空吸丸机、容积式分离器、吸丸管道、贮丸箱等组成气力法回收系统。通风除尘系统：由离心风机、旋风式除尘器、步袋除尘器、吸尘管道等组成。配电照明系统：由电器控制箱、全室照明灯、手提低压照明灯、辅助工作灯等组成。2.喷丸缸喷丸缸是一个连续高速度输送磨料压力容器，见图7-1。3喷丸枪喷丸枪由喷丸肢管、肢管接头、喷嘴及喷嘴罩组成，新型喷枪是内胆采取接喷砂陶瓷材料文丘里带二次补风型喷沙枪，见图7-2。二次补风能够有效地降低喷嘴口因为压缩空气发散而造成低温结露。因为分段喷丸需较长管路，又考虑到操作灵活性、柔软性，喷丸胶管管径大小受到一定限制。现在船厂常见胶管管径为19-125mm(0. 75英寸)和25.5 mm（1英寸）两种。 喷嘴口径大小和清理速度关系很大，也和空气消耗量，磨料喷射量相关。常见喷嘴口径为9 mm和10 mm两种。4压缩空气系统压缩宅气关键用途是供喷丸缸发射磨料，其次是供喷丸操作者头盔内呼吸。喷射金属磨料时，压缩空气压力应不低于0.6 MPa，不然会影响处理速度。压缩空气中通常含有水分和油分，会造成磨料结块且污染被处理表面，如供操作者呼吸则影响健康。故喷丸房压缩空气系统设置有贮气柜和空气过滤器。（二）喷丸处理工艺要求1. 准备工作进行分段喷丸处理以前，应做好以下准备。 清除分段内杂物、垃圾和积水。 检验分段搁置情况，是否平稳，是否影响人员进出。 依据操作需要，搭置好脚手架。 排去贮气柜和空气过滤器内积水和油污。 喷丸缸内加满磨料。 接好喷丸腔管及喷嘴，检验胶管有没有破损，接头是否牢靠，并使喷枪摆放到位。 接好低压手提照明灯具。 穿戴好个体防护用具，接到帽风。 关闭喷丸房大门。2.喷丸操作 开全室通风机，使室内全室通风。 开皮带输送机、斗式提升机（气力回收装置则此项可略）。 打开缸压气阀，再开进气阀，然后打开出丸阀，并使出丸量和进风量达成较佳混合比。 操作应分块进行。先下后上、先内后外、先难后易，喷枪应和被处理表面形成70°-85°夹角，喷嘴和表面距离以300 mm左右为宜。 结束后先关闭出丸阀，待胶管内剩丸排尽再关闭进气阀，然后打开排气阀，排除缸内剩气。 排除积存在分段内磨料，用真空回收机将磨料吸人容积分离器，然后将容积分离器内铁丸排放到集丸地坑中。 开启气力回收装置、回搜集丸坑内磨料（机械回收装置则此项可略）。 关闭磨料回收装置（机械回收装置应先关皮带输送机、后关斗式提升机）。 关闭全室通风机。 质量检验及进行缺点修补；拆除喷丸胶管和低压照明系统，开启喷丸房大门。 第三节 酸洗工艺及操作要领酸洗是应用无机酸或有机酸和钢铁表面氧化皮、铁锈（氧化铁和氧化亚铁复合水合物）进行化学反应，生成可溶性铁盐，然后将其从钢铁表面清除工艺手段。酸洗处理应用较多是舾装件和零部件除锈。（一）酸洗方法酸洗常见无机酸和有机酸。无机酸有硫酸、盐酸、磷酸、硝酸、氢氟酸等，有机酸有柠檬酸、葡萄糖酸、低碳脂肪酸等。无机酸作用力强、除锈速度快、原料起源广、价格低廉，而缺点是易产生过蚀现象，即使加入缓蚀剂亦往往难于幸免，且残余酸如清洗不根本，会继续腐蚀钢铁，使钢铁表面涂层起泡甚至脱落。这些缺点以硫酸酸洗为最严重。有机酸酸洗速度缓慢，残余酸亦无严重后患，不易重新锈蚀，而且酸洗过程中易形成缓冲溶液，便于pH值控制，处理后基材表面洁净，酸洗液使用期则较长。但有机酸较无机酸贵得多，且化学作用力小，故多用于动力容器内部清理及其它有特定要求酸洗场所。为了改善酸洗处理过程，缩短酸洗时间，提升酸洗质量，预防产生过蚀和氢脆，降低酸雾形成，可在酸洗液中加入多种酸洗助剂，如缓蚀剂、润湿剂、消泡荆等。（二）缓蚀剂酸洗被中加入少许缓蚀剂，可大大减慢金属铁溶解和氢产生，而对清除氧化皮和铁锈速度无显著影响。1.缓蚀效率缓蚀效率是缓蚀剂作用好坏标志。在同一酸介质和相同条件下，无缓蚀剂时金属（铁）失重为Wi，有缓蚀剂时金属（铁）失重为Wz，它们和缓蚀效率之间关系以下式所表示： 2.缓蚀剂种类和特点缓蚀剂品种较多，大多为有机化合物。国产常见缓蚀剂关键有“KC”缓蚀剂、乌落托品（六次甲基四胺）、沈l-D缓蚀剂、4502缓蚀剂（氯化烷基吡啶）、9号缓蚀剂、B-5缓蚀剂、PD-A型缓蚀剂等。（三）润湿剂酸洗中采取润湿剂，大多是非离子型和阴离子型表面活性剂。利用表面活性剂所含有润湿、渗透、乳化、分散、增溶和去污等作用，能大大改善酸洗过程，缩短酸洗时间。常见润湿剂有平平加、OP乳化剂、曲通X-IOO、吐温-80、601洗涤剂等。（四）酸洗工艺过程酸洗工艺方法有浸溃法、喷射法和酸膏法。造船钢材（板材、型材、管材）及舾装件、零部件酸洗，均采取浸渍法，其工艺过程大致以下：1除油除油采取碱液加乳化剂。2热水浸洗 除油后，除去碱液，将工件浸入热水槽，热水温度在80- 90，时间约2 min。3酸处理从热水槽吊出工件，立即浸入酸槽，酸槽内配以酸、缓蚀剂、润湿剂等。酸液温度通常在4060，浸渍时间依据工件锈蚀情况控制，通常为0.54 h，应避免时间过长而引发过蚀现象。伴随酸槽内酸工作时间延长，酸度降低，缓蚀剂亦会消耗，应立即补充。4冷水浸洗工件从酸槽吊出，应进人清水槽，用冷水浸洗，除去附着在上面酸液。浸洗时，应让工件上下运动以提升清洗效果，浸洗时间约12 min。5中和处理经冷水浸洗工件，表面仍带有少许稀酸，应进入稀碱渡中中和。稀碱液可用碱粉或水玻璃配制，浓度视需要而定（水玻璃浓度可取0.5%）。6冷水漂洗经中利处理后，工件还得用冷水再次漂洗，洗去中和液和表面形成少许盐分。7.磷化处理酸洗过钢铁表面呈话化状态，极易在空气中腐蚀，通常应做磷化赴理，使钢铁表面形成一层不溶于水金属（铁）磷酸盐膜，保护钢铁不在短时期内锈蚀。磷化液采取酸式磷酸盐和磷酸并添加缓蚀剂。磷化液配比应依据所需磷化膜厚度决定。（五）废酸处理酸洗液使用到一定程度后，溶液中铁离子浓度大人增加，清洗能力大大下降，便不能继续应用，应更换新浓酸。由此，产生废酸处理问题。 废酸处理方法可归纳为两大类：一是用铁屑吸收废液中残酸，制取亚铁盐类，或以碱液中和；二是采取离子交换树脂法、电渗析法、氧化沉淀法等清除废酸中亚铁离子，使废酸新生。第四节 磷化工艺及操作要领钢铁磷化是指在钢铁表面经过化学方法处理，生成多种不溶于水金属磷酸盐膜层过程。磷化目标主爵是提升钢铁表面抗腐蚀能力并作为涂料保护底层，还可提升滑动面耐磨耗性能。磷化化处理方法方法有多个。 依据处理液组分分类，有磷酸锌系、磷酸锌钙系、磷酸锰系、磷酸铁系。 依据处理温度分类，有高温磷化（8090）、中温磷化(50 70)、低温磷化(2030)。 依据处理工艺分类，有槽浸式磷化、喷淋式磷化、涂刷磷化。采取不一样方法磷化，可取得多种不一样厚度、不一样成份磷化膜，以适应不一样需要。（一）磷化工艺磷化处理工艺关键有三类，即槽浸法，喷淋法和涂刷法。三种方法特点见表7-2。磷化处理工艺步骤见表7-3.第五节 二次除锈工艺方法方法经过预处理钢材组成份段后，总有一部分钢材表面车间底漆由丁焊接、切割、机械碰撞或因自然原因受到破坏，造成钢材表面重新锈蚀。分段合拢后，在区域涂装阶段，也总有部分分段上涂装好涂层，因为一样原因遭受到破坏发生重新锈蚀。这么，分段涂装也好，区域涂装也好，全部有一个再次进行表面处理任务，这相对于原材料处理来说是再一次除锈，在造船涂装工程中称之为“二次除锈”。在二次除锈时，车间底漆或原来已经有涂装即使没有损伤，但不免发生污染，如其表面需要进行涂装话，则应进行对应清理处理，称之为“涂装前表面清理”。新造船二次除锈通常采取喷射磨料（喷丸或喷沙）处理和动力工具打磨处理两种方法。（一）喷射磨料处理喷射磨料处理通常分为喷丸处理和喷砂处理两种。喷丸处理磨料通常为钢丸、铁丸、钢丝段、棱角钢砂等。喷沙处理磨料有河砂、石英砂、铜矿砂等，因为喷石英砂易使操作工人得矽肺病，故通常全部严禁使用。喷丸处理通常全部在磨料能够回收喷丸房内进行，故适合于分段二次除锈。喷砂处理磨料大多不回收，所以可在室内进行分段二次除锈，也可在现场进行区域涂装前二次除锈。成品油船和化学品船货油舱、液舱特涂工程，均采取舱内喷沙处理。（二）动力工具打磨处理动力工具打磨处理，是指采取多种风动或电动除锈工具，依靠动力马达高速旋转或往复运动带动打磨器具（砂轮、砂轮盘、钢丝刷盘、气铲等）打击或磨削需要涂装表面，达成清除铁锈及其它杂物一个机械清理方法。动力工具体积较小，质量较轻，便于个人携带和操作，应变能力较强。和陈旧手工工具敲铲除锈相比，动力I具打磨处理含有除锈质量好，生产效率高优点。缺点是比喷射磨料处理生产效率低，除锈质量差，表面粗糙度小，所以受到一定限制，尤其是对于部分高性能涂料，动力工具打磨处理不能适合涂料对表面处理质量要求。动力工具动力源有气动和电动两种，电动工具能源供给方便，但船厂为预防漏电引发触电事故，通常均使用气动工具。为有效发挥工具能力，压缩空气压力应大干0.5 MP。1动力除锈工具造船厂常见气动除锈工含有柄砂轮机、端型平面砂磨机、带锥齿轮平面砂磨、气铲等。另外，还有风锤、敲锈枪和旋转式敲锈轮等，大多用于修船除锈作业。2动力工具打磨处理工艺关键点动力工具打磨处理工艺关键点以下： 观察打磨作业环境，做好脚手架、照明等辅助工作，准备好打磨工具，风管接头和个体劳动保护用具。 清理周围环境（包含分段内垃圾、杂物和积水）。 杠端型平面砂磨机或带锥齿轮平面砂磨机上装妥砂纸盘，对焊缝区、火_烧损区、自然锈蚀K作根本打磨至展现金属本色。打磨作业应遵照先难后易，先下后上标准。 对车间底漆完好部位作轻度打磨，除去表面锌盐（对含锌车间底漆而言）或表面老化层（对币含锌车间底漆而言）。 对于区域二次除锈来说，应将焊缝两侧和烧掼区、自然锈蚀区周围涂层打成坡度，以利于修补涂层叠加时附着。 换装碗型或碟型钢丝刷盘，对焊缝、烧损区和自然锈蚀区进行根本旋刷，除去细孔内黄锈。 用直柄砂轮机（小规格）装妥束状（笔型）钢丝刷，对角缝，小孔周围及以上工具难以抵达部位进行旋刷，除净黄锈。 用风铲将焊缝周围零星铁鳞和少许焊缝夹渣除净。 清扫垃圾和积灰。 用碎布或纱团蘸取溶剂除去表面油迹。 提交质量验收。（三）其它方法处理除了喷射磨料处理和动力工具打磨处理两种关键方法以外，二次除锈还有很多方法，现分述以下：1真空喷丸（砂）真空喷丸（砂）处理需要专用真空喷丸（砂）机。真空喷丸（砂）机由磨料室、真空回收室、真空引射器，喷枪及锥形罩和吸丸软管等组成。真空喷丸（砂）处理是利用压缩空气引射，将真空室内空气抽去，使和真空室相连吸丸管和喷枪锥形罩内产生负压差，从而将喷枪内喷出磨料和除下铁锈一起吸人真空器内。真空喷丸（砂）处理虽大优点是不污染环境，尤其是在船舶舾装阶段，通常喷砂处理不仅要影响其它工种作业，而且对已经安装好机械、仪表会带来损害，采取真空喷砂就无这些顾虑。不过，真空喷丸（砂）效率较低，对于凹凸不平表面和角落别难以回收磨料和尘埃埃。2湿式喷砂处理湿式喷砂处理是一个（二次）除锈新技术，在磨料（砂）中添加一部分水，以全湿磨料喷射到被处理表面，可有效地除去氧化皮、锈蚀、旧涂层等，其优点是可大大降低喷砂现场尘埃飞扬，有益于环境保护和操作者健康。3水（磨料）喷射处理水（磨料）喷射处理也是一个（二次）除锈新技术，是利用夹带磨料（砂）水，在0.60.8 MPa空气压力下喷射到被处理表面，能有效地除去氧化皮、锈蚀、旧涂层等。其优点是不仅可大大降低喷砂现场尘埃飞扬，有益干环境保护和操作者健康，还能避免磨料和金属打击时产生火花，有利于安全作业。另外，水（磨料）喷射处理时可同时除去被处理表面水溶性盐类，在修船表面处理时，可分层除去质量劣化、附着力降低涂层。第六节 二次除锈工艺要求及质量要求船舶二次除锈工作关键在于焊缝区、烧损区、自然锈蚀区，另外还包含车间底漆完好区域和型钢反面、角隅边缘等作业困难区域除锈和清理工作。（一）二次除锈工艺要求相关船舶二次除锈作业时各全部位具体工艺要求，上海六船厂结合企业标准钢质船舶除锈涂装工作标准(Q/CBSL26-89)作出了如表7-4要求。（二）二次除锈工艺质量要求对于船体各部位二次除锈质量，则依据不一样部位和采取不一样涂料，其要求各不相同。通常来说，处于腐蚀环境恶劣部位（如外板、压载水舱等）和采取高性能涂料（如环氧树脂涂料、焦油环氧即环氧沥青涂料、无机锌涂料等）部位，对二次除锈质量要求就比较高，反之则比较低。评定船舶二次除锈质量标准和二次除锈方武方法相关。通常，采取喷射磨料方法进行二次除锈时，其质量评定标准和一次除锈（即原材料除锈）质量评定标准通用，而采取动力工具打磨或其它手工方法进行二次除锈时应采取二次除锈质量评定标准。船舶各部位二次除锈质量等级要求，在中国船舶行业标准船舶除锈涂装质量验收技术要求中作出了如同表7-5舰定。（三）涂装前表面清理及关键工艺参数二次除锈以后，涂装作业之前，为确保涂料和被涂表面之间附着力，需要对被涂表面进行清理。涂装前表面清理关键工作内容为：除水、除盐、除油、除尘，和除去其它杂物、污垢。其工艺要求以下。 除水：采取布团、棉丝擦去，或用经过除去油分和水分压缩空气吹干。 除盐：采取清水冲洗洁净，然后除去水分，使表面完全干燥。 除油：用清洁、蘸有溶剂布团或棉丝仔细擦去。 除尘：用毛刷刷去或用压缩空气吹净。 其它：被涂表面锌盐、粉笔或油漆记号，和其它杂质均在二次除锈作业同时先行除去。涂装前表面清理工作应该认真仔细进行，清理后表面质量要求应达成如表7-6所要求要求（表7-6选自中国船舶行业标准船舶除锈涂装质量验收技术要求）。 部署作业1.喷丸除锈工艺原理及操作要领？2.二次除锈除锈工艺原理及操作要领？