楊永義，陳遠剛

(1.友聯(lián)船廠(蛇口)有限公司，廣東 深圳 518054；2.招商局重工(深圳)有限公司，廣東 深圳 518054)

一直以來，修船特涂噴砂使用銅礦砂，并且為一次性使用，存在銅礦砂采購費用高、施工期間灰塵大、廢砂處理環(huán)保壓力大等缺點。從2020年開始，某船廠引入鋼砂循環(huán)噴砂機，逐步使用鋼砂代替銅礦砂。使用循環(huán)噴砂機，鋼砂可重復使用，根據(jù)實際作業(yè)情況統(tǒng)計，鋼砂使用半年或者用于完成6條船特涂噴砂施工后，才需要對鋼砂進行清理，去除鋼砂使用過程中產(chǎn)生的碎砂(直徑小于0.3 mm)和油漆皮等殘留。相比銅礦砂一次性使用，鋼砂循環(huán)使用的優(yōu)勢明顯。某船廠根據(jù)現(xiàn)有修、造船產(chǎn)能占比及其砂房結構布置，對砂房當中的2套回砂、篩砂、儲存系統(tǒng)優(yōu)化改造。由于原造船用砂房的工作量大大減小，保留砂房的1套回砂和篩砂(砂清潔)、儲存系統(tǒng)，另1套回砂和篩砂(砂清潔)、儲存系統(tǒng)經(jīng)改造后用于修船特涂鋼砂清潔。

1 鋼砂循環(huán)噴砂取代銅礦砂噴砂分析

1.1 使用銅礦砂的缺點

1)銅礦砂的化學成份及性能等指標符合GB/T 17850.3-1999《涂覆涂料前鋼材表面處理 噴射清理用非金屬磨料的技術要求 銅精煉渣》要求，砂粒直徑為0.5～2.0 mm，其中顆粒直徑在1.4～2.0 mm之間的比例要超過85%，顆粒基本均勻。銅礦砂在生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生不利于當?shù)丨h(huán)保的灰塵和廢水。

2)修船特涂噴砂主要是壓縮空氣(壓力約為0.8 MPa)和銅礦砂混合后形成高壓射流沖擊艙室鋼板表面，達到ISO8501《Preparation of steel substrates before application of paints and related products》[1]的SA2.5級，滿足油漆施工對鋼板表面粗糙度和清潔度的要求。修船特涂使用銅礦砂進行噴砂過程中，由于銅礦砂中的小顆粒砂或者砂中的易碎雜質撞擊鋼板表面后產(chǎn)生大量金屬粉塵，嚴重污染船廠和船廠周邊環(huán)境。

3)銅礦砂使用是一次性的，材料成本約占特涂人工成本的30%，偏高。特涂艙室噴砂銅礦砂損耗約為90 kg/m2，按照某船廠每年50萬m2的特涂噴砂核算，產(chǎn)生的銅礦砂廢砂約為4.5萬t，采購成本約為1 440萬元，處理廢砂的環(huán)保壓力大、費用高。

1.2 使用鋼砂循環(huán)噴砂的優(yōu)點

1)鋼砂循環(huán)噴砂機。鋼砂循環(huán)噴砂機由噴砂機、吸砂機、除塵系統(tǒng)等集成，鋼砂循環(huán)使用。鋼砂循環(huán)噴砂機實物如圖1所示。

圖1 鋼砂循環(huán)噴砂機實物

2) 鋼丸、鋼砂。高碳鑄鋼丸、鑄鋼砂參照標準為：GB/T 18838.3-2008《涂覆涂料前鋼材表面處理 噴射清理用金屬磨料的技術要求 第3部分：高碳鑄鋼丸和砂》[2]以及ISO11124-3.1993《Preparation of steel substrates before application of paints and related products — Specifications for metallic blast-cleaning abrasives — Part 3: High-carbon cast-steel shot and grit》。鋼丸、鋼砂技術指標如下：化學成分。碳、硅、錳、硫、磷，按照一定比例混合；硬度。鋼丸為HRC40～50、鋼砂為HRC46～65；金相組織。均一的回火馬氏體或屈氏體；外觀。鋼丸為圓球形、鋼砂為多角形。實際使用的鋼砂為鋼丸和鋼砂按照一定比例混合而成。

3)鋼砂損耗和成本分析。根據(jù)某船廠使用鋼砂循環(huán)噴砂機噴砂施工實際數(shù)據(jù)統(tǒng)計，特涂鋼砂使用1次，平均鋼砂損耗為1 kg/m2，每平方米鋼砂損耗費用約為5元，約占特涂人工成本的5%。按照某船廠每年50萬m2的特涂噴砂面積核算，鋼砂損耗量的采購成本約為250萬元，相對于銅礦砂采購費用，節(jié)約材料采購費用約為1 190萬元。

4)其他優(yōu)點分析。在特涂噴砂過程中，鋼砂硬度大、灰塵少，再加上鋼砂循環(huán)噴砂機有一定的除塵效果，基本不會有明顯灰塵；從生產(chǎn)效率方面講，鋼砂的硬度比銅礦砂硬度高，噴砂施工效率比銅礦砂高。

綜合以上分析，從環(huán)保、成本、效率等多方面考慮，修船特涂噴砂中鋼砂循環(huán)使用必將取代銅礦砂一次性使用。

2 原噴砂房回砂、篩砂、儲存系統(tǒng)說明

1)砂房鋼丸回砂。使用小型裝載機將砂房地板上的鋼丸叉到砂房左側地溝(地溝上為鋼板網(wǎng))，鋼丸進入地溝中的傳送帶。傳送帶將鋼丸傳送到提升機，提升機將鋼丸提升到頂部水平絞籠，通過絞籠將鋼丸傳送到篩砂室。

2)砂房鋼丸除塵和清潔。在篩砂室通過除塵風機和濾網(wǎng)，對鋼丸進行除塵和清潔(除去大顆粒雜質等)，干凈的鋼丸進入鋼丸儲存罐。

3)砂房鋼丸儲存。鋼丸儲存砂罐有2個，每個砂罐鋼丸儲存量為600 t，砂罐內(nèi)有瀉流板。

3 砂房特涂鋼砂清潔系統(tǒng)改造方案

3.1 滿足1條特涂船施工改造方案(一期工程)

1)1條化學品船特涂施工鋼砂需求情況。根據(jù)某船廠施工經(jīng)驗，1條化學品船(26個艙、3.5萬m2)需要700 t鋼砂，其中440 t用作預噴砂(重點去除舊油漆涂層)、260 t用作主噴砂(重點去除鋼板銹蝕)，由于預噴砂鋼砂中含有較多油漆皮和油漆粉末，預噴砂鋼砂和主噴砂鋼砂不能混合使用。

2)修船鋼砂清潔系統(tǒng)改造方案。原砂房的2套回砂、篩砂、儲存系統(tǒng)簡稱A區(qū)和B區(qū)。停用B區(qū)，將B區(qū)儲砂罐內(nèi)的鋼砂轉至A區(qū)，A區(qū)用作砂房分段噴砂；B區(qū)儲砂罐作為修船特涂預噴砂鋼砂的儲砂罐，利用原有回砂及篩砂(清潔)系統(tǒng)，經(jīng)過篩砂清潔處理后的440 t預噴砂鋼砂進入B區(qū)儲砂罐儲存。同時拆除B區(qū)2個噴砂罐，儲砂柜底部加智能型開關閥方便放砂進入轉運小砂柜；在砂房內(nèi)2個提升機之間新做一個300 t的儲砂柜，利用原有提升機，新安裝絞籠輸送機及篩砂除塵系統(tǒng)，經(jīng)過篩砂處理后的260 t主噴砂的鋼砂進入新安裝的儲砂柜內(nèi)，儲砂柜底部加智能型開關閥方便放砂進入轉運小砂柜。一期工程改造方案示意圖如圖2所示。

圖2 一期工程改造方案示意圖

3.2 滿足2條特涂船施工改造方案(二期工程)

1)2條化學品船特涂施工鋼砂需求情況。根據(jù)船廠施工經(jīng)驗，2條化學品船(52個艙，7萬m2)需要1 500 t鋼砂，其中900 t用作預噴砂、450 t用作主噴砂，預噴砂鋼砂和主噴砂鋼砂不能混合。

2) 修船鋼砂清潔系統(tǒng)改造方案。在砂房噴砂A區(qū)、B區(qū)回砂地溝上方各制作一個360 t的儲砂柜，利用原有地溝和提升機，新安裝絞籠輸送機及篩砂除塵系統(tǒng)，二期工程改造方案示意圖如圖3所示。一期工程的2個儲砂柜(600 t+300 t)用作預噴砂鋼砂儲砂柜，二期工程新作的儲砂柜(360 t×2)用作主噴砂鋼砂儲砂柜。

經(jīng)過核實報價，噴砂房增設鋼砂篩砂和儲存系統(tǒng)，其一期和二期費用共計約為190萬元；外部委托1 500 t鋼砂的篩砂費用和運輸費用大約為34.5萬元/次。其中，每次處理費用為180元/噸，鋼砂裝袋運輸費用約7.5萬元，由船廠負責。按照每半年1 500 t鋼砂外部委托篩砂一次，不到3年時間(不到6次外部委托篩砂)，外部委托篩砂費用與噴砂房增設鋼砂篩砂和儲存系統(tǒng)的費用大約相同，可以收回投資成本。

圖3 二期工程改造方案示意圖

4 結束語

本文通過對修船特涂鋼砂清潔系統(tǒng)的改造研究，在實際應用中分析修船特涂鋼砂循環(huán)噴砂取代銅礦砂噴砂產(chǎn)生的經(jīng)濟效益，在節(jié)約時間和成本的同時，達到環(huán)保效果。