喷砂房增设修船特涂钢砂清洁系统的改造分析

2022-10-15杨永义陈远刚

中国修船 2022年5期

杨永义，陈远刚

(1.友联船厂(蛇口)有限公司，广东深圳 518054；2.招商局重工(深圳)有限公司，广东深圳 518054)

一直以来，修船特涂喷砂使用铜矿砂，并且为一次性使用，存在铜矿砂采购费用高、施工期间灰尘大、废砂处理环保压力大等缺点。从2020年开始，某船厂引入钢砂循环喷砂机，逐步使用钢砂代替铜矿砂。使用循环喷砂机，钢砂可重复使用，根据实际作业情况统计，钢砂使用半年或者用于完成6条船特涂喷砂施工后，才需要对钢砂进行清理，去除钢砂使用过程中产生的碎砂(直径小于0.3 mm)和油漆皮等残留。相比铜矿砂一次性使用，钢砂循环使用的优势明显。某船厂根据现有修、造船产能占比及其砂房结构布置，对砂房当中的2套回砂、筛砂、储存系统优化改造。由于原造船用砂房的工作量大大减小，保留砂房的1套回砂和筛砂(砂清洁)、储存系统，另1套回砂和筛砂(砂清洁)、储存系统经改造后用于修船特涂钢砂清洁。

1 钢砂循环喷砂取代铜矿砂喷砂分析

1.1 使用铜矿砂的缺点

1)铜矿砂的化学成份及性能等指标符合GB/T 17850.3-1999《涂覆涂料前钢材表面处理喷射清理用非金属磨料的技术要求铜精炼渣》要求，砂粒直径为0.5～2.0 mm，其中颗粒直径在1.4～2.0 mm之间的比例要超过85%，颗粒基本均匀。铜矿砂在生产过程中会产生不利于当地环保的灰尘和废水。

2)修船特涂喷砂主要是压缩空气(压力约为0.8 MPa)和铜矿砂混合后形成高压射流冲击舱室钢板表面，达到ISO8501《Preparation of steel substrates before application of paints and related products》[1]的SA2.5级，满足油漆施工对钢板表面粗糙度和清洁度的要求。修船特涂使用铜矿砂进行喷砂过程中，由于铜矿砂中的小颗粒砂或者砂中的易碎杂质撞击钢板表面后产生大量金属粉尘，严重污染船厂和船厂周边环境。

3)铜矿砂使用是一次性的，材料成本约占特涂人工成本的30%，偏高。特涂舱室喷砂铜矿砂损耗约为90 kg/m2，按照某船厂每年50万m2的特涂喷砂核算，产生的铜矿砂废砂约为4.5万t，采购成本约为1 440万元，处理废砂的环保压力大、费用高。

1.2 使用钢砂循环喷砂的优点

1)钢砂循环喷砂机。钢砂循环喷砂机由喷砂机、吸砂机、除尘系统等集成，钢砂循环使用。钢砂循环喷砂机实物如图1所示。

图1 钢砂循环喷砂机实物

2) 钢丸、钢砂。高碳铸钢丸、铸钢砂参照标准为：GB/T 18838.3-2008《涂覆涂料前钢材表面处理喷射清理用金属磨料的技术要求第3部分：高碳铸钢丸和砂》[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》。钢丸、钢砂技术指标如下：化学成分。碳、硅、锰、硫、磷，按照一定比例混合；硬度。钢丸为HRC40～50、钢砂为HRC46～65；金相组织。均一的回火马氏体或屈氏体；外观。钢丸为圆球形、钢砂为多角形。实际使用的钢砂为钢丸和钢砂按照一定比例混合而成。

3)钢砂损耗和成本分析。根据某船厂使用钢砂循环喷砂机喷砂施工实际数据统计，特涂钢砂使用1次，平均钢砂损耗为1 kg/m2，每平方米钢砂损耗费用约为5元，约占特涂人工成本的5%。按照某船厂每年50万m2的特涂喷砂面积核算，钢砂损耗量的采购成本约为250万元，相对于铜矿砂采购费用，节约材料采购费用约为1 190万元。

4)其他优点分析。在特涂喷砂过程中，钢砂硬度大、灰尘少，再加上钢砂循环喷砂机有一定的除尘效果，基本不会有明显灰尘；从生产效率方面讲，钢砂的硬度比铜矿砂硬度高，喷砂施工效率比铜矿砂高。

综合以上分析，从环保、成本、效率等多方面考虑，修船特涂喷砂中钢砂循环使用必将取代铜矿砂一次性使用。

2 原喷砂房回砂、筛砂、储存系统说明

1)砂房钢丸回砂。使用小型装载机将砂房地板上的钢丸叉到砂房左侧地沟(地沟上为钢板网)，钢丸进入地沟中的传送带。传送带将钢丸传送到提升机，提升机将钢丸提升到顶部水平绞笼，通过绞笼将钢丸传送到筛砂室。

2)砂房钢丸除尘和清洁。在筛砂室通过除尘风机和滤网，对钢丸进行除尘和清洁(除去大颗粒杂质等)，干净的钢丸进入钢丸储存罐。

3)砂房钢丸储存。钢丸储存砂罐有2个，每个砂罐钢丸储存量为600 t，砂罐内有泻流板。

3 砂房特涂钢砂清洁系统改造方案

3.1 满足1条特涂船施工改造方案(一期工程)

1)1条化学品船特涂施工钢砂需求情况。根据某船厂施工经验，1条化学品船(26个舱、3.5万m2)需要700 t钢砂，其中440 t用作预喷砂(重点去除旧油漆涂层)、260 t用作主喷砂(重点去除钢板锈蚀)，由于预喷砂钢砂中含有较多油漆皮和油漆粉末，预喷砂钢砂和主喷砂钢砂不能混合使用。

2)修船钢砂清洁系统改造方案。原砂房的2套回砂、筛砂、储存系统简称A区和B区。停用B区，将B区储砂罐内的钢砂转至A区，A区用作砂房分段喷砂；B区储砂罐作为修船特涂预喷砂钢砂的储砂罐，利用原有回砂及筛砂(清洁)系统，经过筛砂清洁处理后的440 t预喷砂钢砂进入B区储砂罐储存。同时拆除B区2个喷砂罐，储砂柜底部加智能型开关阀方便放砂进入转运小砂柜；在砂房内2个提升机之间新做一个300 t的储砂柜，利用原有提升机，新安装绞笼输送机及筛砂除尘系统，经过筛砂处理后的260 t主喷砂的钢砂进入新安装的储砂柜内，储砂柜底部加智能型开关阀方便放砂进入转运小砂柜。一期工程改造方案示意图如图2所示。

图2 一期工程改造方案示意图

3.2 满足2条特涂船施工改造方案(二期工程)

1)2条化学品船特涂施工钢砂需求情况。根据船厂施工经验，2条化学品船(52个舱，7万m2)需要1 500 t钢砂，其中900 t用作预喷砂、450 t用作主喷砂，预喷砂钢砂和主喷砂钢砂不能混合。

2) 修船钢砂清洁系统改造方案。在砂房喷砂A区、B区回砂地沟上方各制作一个360 t的储砂柜，利用原有地沟和提升机，新安装绞笼输送机及筛砂除尘系统，二期工程改造方案示意图如图3所示。一期工程的2个储砂柜(600 t+300 t)用作预喷砂钢砂储砂柜，二期工程新作的储砂柜(360 t×2)用作主喷砂钢砂储砂柜。

经过核实报价，喷砂房增设钢砂筛砂和储存系统，其一期和二期费用共计约为190万元；外部委托1 500 t钢砂的筛砂费用和运输费用大约为34.5万元/次。其中，每次处理费用为180元/吨，钢砂装袋运输费用约7.5万元，由船厂负责。按照每半年1 500 t钢砂外部委托筛砂一次，不到3年时间(不到6次外部委托筛砂)，外部委托筛砂费用与喷砂房增设钢砂筛砂和储存系统的费用大约相同，可以收回投资成本。