袁華風 ，劉 鶴 ，鐘良省 ，梁煥軍

（1.招商局重工（深圳）有限公司，深圳 518000；2.深圳匯澤激光公司，深圳 518000）

1 前言

船舶除銹清洗是船舶建造與修理的重要環(huán)節(jié)，是船舶涂裝施工的第一步驟。根據(jù)資料表明，在對涂層質(zhì)量的影響因素中，除銹除漆質(zhì)量的比重高達近50%，遠超過涂裝工藝條件、涂層厚度及涂料種類的占比。傳統(tǒng)的打砂噴砂除銹工藝對空氣和水體造成嚴重污染（圖1）。據(jù)統(tǒng)計，干氣噴砂工作環(huán)境中的粉塵含量可達650 mg/m3，除銹工人容易得矽肺病和眼疾，嚴重危害工人的身心健康。

目前，世界上大部分發(fā)達國家己經(jīng)禁止在敞開環(huán)境下使用干氣噴砂除銹。我國正在積極構(gòu)建以人為本的和諧社會，對嚴重污染環(huán)境型企業(yè)加大了整治力度，隨著國家環(huán)保法的出臺，絕大部分地區(qū)將禁止再使用打砂除銹。為推動我國船舶行業(yè)向高端發(fā)展，各種有利于環(huán)境保護的清洗技術(shù)在船廠的應用應運而生，激光清洗技術(shù)[2]就是其中之一。

激光清洗技術(shù)是一種新的工業(yè)清洗技術(shù),是指利用高能激光束照射工件表面（圖2），使工件表面的污物、銹斑或涂層發(fā)生瞬間蒸發(fā)或剝離，高速有效地清除清潔對象表面附著物或表面涂層，從而達到潔凈的工藝過程[1]（圖3）。由于激光與被清潔表面無接觸,不僅能高速有效地去除表面無機和有機的污染物,而且不會損傷被清潔表面的性能，不產(chǎn)生有毒氣體和噪音,對人體和環(huán)境無害，具有效率高、機動靈活、容易實現(xiàn)自動化等優(yōu)點。激光清洗技術(shù)對于目前處在環(huán)保高壓態(tài)勢下的現(xiàn)代修造船業(yè)來說，無疑是一個相當有效的解決方案。船廠應利用這次機會積極響應國家十三五規(guī)劃，以產(chǎn)學研用形式與激光研發(fā)單位合作，提升產(chǎn)業(yè)形態(tài)，將自己打造成為綠色修造船的典范，提升企業(yè)競爭力。

2 應用現(xiàn)狀

激光清洗技術(shù)在修造船行業(yè)的應用[3]目前還處于研發(fā)和實驗驗證階段，尚未真正應用于實際生產(chǎn)，相對于利用激光清洗的其他行業(yè)來說起步較晚，這與船廠自身的行業(yè)特點不無關系。船廠作為勞動密集型重工行業(yè)的代表，利潤率相對較低，而且船廠粗放式的人工清洗作業(yè)已經(jīng)規(guī)?；?，對于各種油污、銹、氧化物以及油漆和生產(chǎn)殘渣等污物的處理均能夠通過機械清洗或化學清洗等非環(huán)保性的方法來實現(xiàn)，船廠出于階段性自身生存發(fā)展的需要，自然不會花大成本去投入目前價格相對昂貴的激光清洗設備（目前一臺1 000 W 激光清洗設備售價約為人民幣350 萬元）。同時由于激光研發(fā)生產(chǎn)企業(yè)對船廠的生產(chǎn)狀況關注和了解甚少，以及船廠生產(chǎn)基材的表面清洗污物構(gòu)成復雜多樣性[4]，給激光研發(fā)單位帶來研發(fā)成本和時間周期增加等難題，從而導致其更趨向于將應用研發(fā)轉(zhuǎn)向附加值更高、激光清洗條件更優(yōu)越的行業(yè)。

隨著國家更嚴格環(huán)保法的出臺和對空氣污染和水污染禁令的日趨迫近，以及國家對企業(yè)工業(yè)技術(shù)改造及企業(yè)間產(chǎn)學研合作的大力政策支持和資金扶持，近年來船廠和激光研發(fā)企業(yè)的合作開始緊密起來，相關的研發(fā)和實驗逐步推進，部分清洗試驗已經(jīng)取得階段性成果。例如圖3～圖5 所示為在某船廠使用500 W 激光器進行的主機活塞缸套積碳清除實驗，已經(jīng)達到預期的清洗效果。據(jù)了解，因為該主機活塞缸套具有嚴格的公差匹配要求，不能夠進行機械打磨，而手工清洗效率又很低。使用激光清洗進行試驗后，不僅表面清洗效果滿足要求，而且效率大大提高。為了滿足船廠的實際需求，激光研發(fā)單位將各種清洗界面進行集成，使激光設備利用效率最大化，使用者只需手動觸摸點擊界面即可選擇功能并進行清洗作業(yè)，操作相當方便（圖6）。

3 經(jīng)濟效益與前景

激光清洗作為一項先進新技術(shù)，在修造船業(yè)的效益與船廠目前的清洗作業(yè)的效益，可以通過表1 進行對比。

表1 激光清洗與人工清洗的對比

從表1 可以看出，激光清洗的成本比人工清洗的成本具有相當大的優(yōu)勢，而且節(jié)能環(huán)保。據(jù)統(tǒng)計，南方某修造船廠修船業(yè)務為每年200～300 艘，總的除銹清洗面積達3 000 000 m2，每天的鋼板預處理量約4 000 m2，這意味著激光清洗技術(shù)在修造船廠應用市場中將大有可為。未來幾年，隨著激光清洗技術(shù)的不斷成熟，設備采購成本和維護成本將不斷降低，清洗效率將大大提高，激光清洗技術(shù)在船廠的應用將會得到快速的發(fā)展。

4 結(jié)束語

激光清洗技術(shù)近幾年來快速發(fā)展，不論在激光清洗工藝參數(shù)、清洗機理、清洗對象的研究方面，都取得了很大的進展和可喜的成果。目前由于激光器及其配套硬件的費用較高，使激光清洗技術(shù)的應用在修造船廠進展緩慢。但隨著新環(huán)保法的出臺和國家對該技術(shù)在政策和資金方面的大力扶持，以及激光器及其硬件的成本不斷下降，該項技術(shù)在修造船行業(yè)中廣泛應用也將成為現(xiàn)實，其應用范圍也會不斷拓寬，最終替代傳統(tǒng)清洗工藝，為環(huán)境保護和社會可持續(xù)發(fā)展作出應有的貢獻。