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良時海綿磨料低塵噴砂工藝的探討

 

隨著當今船舶制造行業內的競爭越發激烈、“綠色造船“理念的日益推廣以及行業本身面臨的諸 多變數,世界各大船廠為了更好地適應未來造船業的發展,根據“殼"、"舾"、"涂”建造內涵對其原有工藝進行升級或創新。

"涂”所代表的涂裝領域包含了除銹作業。據統計 ,70%的涂裝缺陷與底材的表面處理狀況有關,我國多數船廠將噴砂處理作為分段除銹及艙室特涂的表面處理工藝。此傳統工藝能滿足質量要求, 但忽略了對環境的污染及對操作人員的健康影響。同時隨著 PSPC(涂層保護標準)規范的強制實施,所有船廠又面臨著如何解決壓載艙涂層破損超標這一新的難題。

 

在既不影響工程質量又能貫徹公司“綠色造船”方針,還可以應對 PSPC 規范的背景下,改進噴砂工藝就成為當前急需思考的重點課題。下面就根據外高橋船廠實際情況,對新型工藝一海綿磨   料低塵噴砂工藝展開了深入的研究與討論。

 

 

2.噴砂工藝的實施情況

 

2.1 噴砂工藝簡介

噴砂(噴丸)處理是表面除銹的一種方式。它以壓縮空氣為動力,將金屬或非金屬顆粒作為磨料 高速噴射到被處理表面,以沖擊和磨削方式除銹清潔表面。能對鋼材表面的氧化皮及銹蝕作徹底清潔處理, 對舊涂層表面達到出白處理, 還能做到涂層表面輕度掃砂處理[I] 。 噴砂不但能使鋼板表面達到高質量的除銹效果,還能使表面具有一定的粗糙度,滿足施涂高性能涂料的表面處理要求。

 

噴砂除銹處理的生產工藝,在船廠主要用千二次除銹,如有特殊情況也可用于合攏后局部或部分艙室的表面處理。

 

2.1 噴砂工藝存在的問題

 

常規磨料(銅礦砂、陶瓷、鋼砂、鋼丸等)在沖砂過程中由千自身材質的硬脆性及壓縮空氣的壓力,使其沖到鋼板表面后即變成粉末砂塵,所產生的粉末砂塵給施工和環境帶來了諸多不便。

 

2.2.1 環保問題

 

噴砂處理后大部分常規磨料已變成粉末無法再次利用,只得按廢料處理。即便一艘載重噸不大的船, 噴砂后也需處理至少上百噸的廢砂。使用節約率高達80%的金屬磨料 , 表面處理后也會產生一定量的礦塵和粉塵。

這使得噴砂處理后的清砂、清潔、廢砂處理的工作量繁重,還需要安排廢料 堆場。清理過程稍有不慎,砂塵還會混入到空氣中,影響大氣質量。

 

2.2.2 勞動保護問題

 

噴砂是形成逸散性排放的最大因素。磨料變成粉末后直接在艙室中飛散開,飄散在艙室的砂塵 中含有多種重金屬成分且微粒極細,甚至可以穿透工人的防護服、面罩,所以對艙內施工人員危害 極大。工人在這樣的環境下長久工作,會引起中毒性肺炎或砂肺,嚴重者可導致肺癌。另外,金屬磨料沖擊底材之后四處飛濺的磨屑會反彈到施工人員身上產生強烈的疼痛感,也會造成眼睛 不適、受傷等眼部傷害。

 

2.2.3施工周期問題

 

在總組、船塢、碼頭階段使用常規磨料噴砂后清理時間長,對環境、其他施工影響較大,故大 多船廠更多采用動力工具打磨處理,但動力打磨不僅除銹質量較差、而且效率也較低,影響了總組 平臺、船塢、碼頭周轉率。由千PSPC規范的實施, 其對合攏后壓載艙涂層破損的表面處理又有了新的規定,若壓載艙破損涂層超標,僅使用動力工具打磨已遠遠滿足不了規范要求,而使用常規磨料 噴砂處理又易導致施工計劃延期。

 

針對以上不利因素,業內展開了大量細致的討論與研究,推出了一項新型除銹工藝—海綿磨料低塵噴砂工藝。該工藝采用了先進的靈便型噴砂與回收組合套裝,并且將常規磨料升級為海綿磨料。

 

 

3. 海綿磨料低塵噴砂工藝的基本原理及施工程序

 

3.1 海綿磨料的施工原理

 

海綿磨料低塵噴砂系統的核心是海綿磨料 , 其本身具有低塵、低彈射性能。這種專利技術結合了聚氨酣海綿的吸收能力及傳統噴砂工藝的清潔磨削能力。海綿磨料的柔性使其在沖擊被處 理表面時變扁, 瞬間擴張至實際尺寸的3 倍并形成真空, 將捕捉絕大多數經沖擊后脫離表面的污染空氣的微粒、碎屑等物質, 令底材顯露出來。

3.2 海綿磨料低塵噴砂設備的組成

 

海綿磨料低塵噴砂設備配以海綿磨料,主要用千內、外場除銹。此設備主要由磨料供給單元和 磨料循環單元組成。磨料供給單元由一個儲料缸體和中央控制面板構成,    其一次性儲料量為60Kg, 可在噴砂過程中補充磨料。磨料循環單元由分離斗、磨料循環器、廢物回收器及磨料回收器組成。

 

3.3 海綿磨料低塵噴砂設備的工作流程

 

設備使用時,中央控制面板根據海綿磨料特定的流動性,可精確調節噴射壓力和海綿磨料進速度,磨料供給單元通過噴嘴將海綿磨料噴射到被處理表面。施工后在真空氣流和氣動作用下,將磨料分離斗中使用過的磨料傳輸到磨料循環器進行分類凈化。經磨料循環器的分類裝置處理,將可重復使用的海綿磨料從過大的碎片及使用后的廢料(失效磨料及污染物)中分離,供循環使用。整個工藝流程中噴砂、噴砂缸內磨料補充、磨料回收以及雜質分離等四個環節均獨立運行。

 

 

 

4. 海綿磨料低塵噴砂工藝的施工效果

 

4.1 提高施工質量

 

采用海綿磨料,使鋼板表面處理后的粗糙度均勻,進一步提高了涂層與鋼板之間的附著力,增強了涂層的防腐效能,延長了涂膜的耐久性,也有利于涂層的流平和裝飾。

 

4.2 設備輕巧、操作便捷

 

設備結構小巧,   噴砂與回收組合套裝總重為150Kg左右, 用帶滾輪的鋼構架可隨時拖動到所需工作區。將設備移至工作區越近,所使用皮管長度越短,處理效果也越好。由千海綿磨料具有低塵、 低彈射的性能,所以在艙室內收集磨料難度減小,縮短了收集時間,工作效率得以提升。同時對作    業區內其他施工影響小,能做到交叉作業。

 

4.3 海綿磨料低塵噴砂工藝在 PSPC  規范中的應用

 

目前國內各大造船廠整船合攏后壓載艙內涂層破壞率在4o/o-8%之間,甚至更高,均采用動力工具打磨方式對破損涂層進行表面處理。而PSPC 規范中對壓載艙合攏后的表面處理規定: 相連接的破壞區域的總面積超過25m2  或超過艙室總面積2%, 表面處理應達到Sa2½級。PSPC 正式實施之后,若合攏階段壓載艙區域涂層破損情況不能達到上述要求, 必須噴砂處理至 Sa2½。

若使用常規磨料噴砂處理,必定會導致密閉艙室內砂塵飛揚,對之后的磨料回收、清潔、油漆噴涂、周邊工種工作等諸多情況帶來不良影響,甚至直接威脅整個船舶的建造進程。

海綿磨料低塵噴砂工藝可作為壓載艙合攏后涂層破損超標后的應急處理預案, 不僅提高 PSPC規范的應對能力,而且除銹效率高,清潔方便,解決了延長船塢周期的難題。

 

 

5.海綿磨料低塵噴砂工藝的特點

 

5.1減少環境污染

 

在外場常規磨料所造成的砂塵污染極為嚴重,難以控制,根本不能達到環保要求。而內場常用的金屬磨料,也會產生一定量的砂塵。一旦處理不慎,砂塵便會混入空氣中,進而形成大氣污染。海綿磨料可捕獲高達99%的空氣污染物, 從而保護環境和公眾健康。

 

5.2 提高工作效率

 

由千沖擊表面后產生的鋼質碎屑基本被海綿磨料捕獲,不會在工作區產生明顯的揚塵現象,減少了等待砂塵沉降的時間,隨后的表面清潔工作量也大大減少。因海綿磨料具有低彈射性,噴砂后掉落的磨料分布也較為規律,便于回收,回收過程也不會引起砂塵二次飛揚。噴砂和清潔過程較傳統工藝相比,施工難度降低施丁時間縮短,整體效率有了很大提高。

 

5.3 保障施工人員健康

 

常規磨料施工后在工作區產生的砂塵極多極細,其中包含多種重金屬元素。當有害微粒進入人體后可導致上呼吸道感染,嚴重影響工人的健康。而海綿磨料則捕捉絕大多數有害污染物,降低了工人接觸有害物質的風險,減少了工廠方面的勞保用品更新、治療、療養、甚至訴訟、賠償等相關的責任及費用。另外,海綿磨料低塵噴砂工藝不像傳統工藝,它的低塵、低彈射性能可以降低眼部傷害及其他工傷發生的可能性。

 

5.4 減少設備故障

 

如今各類設備在船舶建造過程中起著至關重要的作用。儀器、電子儀表和轉動設備若長期暴露在砂塵中,很容易受到干擾或提前失效。海綿磨料低塵噴砂工藝較之傳統工藝可減少絕大部分的砂塵,提升設備及工廠的總體穩定性。不僅降低了設備維修的頻率,而且機修工、焊工、電氣工和其他作業人員均能在噴砂施工臨近區域作業,減少了因表面處理導致的停工時間。

 

5.5 提高磨料資源的循環利用率

 

資源的循環利用是節能減排的重要環節。目前,除鋼砂(丸)以外的常規磨料在沖砂過程中變   成粉末無法再次使用, 鋼砂(丸)磨料雖可循環利用, 其回收率只達到 80%左右, 但是海綿磨料作為新型綠色磨料 ,其回收率高達96%, 將磨料循環使用效率再次提高,為企業有效地節省了磨料資源。

 

現代化造船以“綠色造船“理念為指導,提倡以人為本、保護環境、節能減排。在船舶除銹作業中,常規磨料的使用必將受到環保法規的限制,而行業內稱之為“綠色磨料”的海綿磨料的應用可以解決傳統工藝中污染環境、健康隱患、磨料利用率低等問題,順應了“綠色造船"的國際化發展趨勢。隨著造船企業生產節奏的加快,改進傳統工藝、作好資源規劃、引進有效先進工藝,可實現減少環境污染、保障施工人員健康、提高生產效率等目標,也為“綠色造船“打下了堅實的基礎。

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