防护涂层性能标准

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2004年11月,IACS和航运工业界(ICS,INTERTANKO,INTERCARGO等)成立联合工作组,在《专用海水压载舱防腐系统的选择应用和指南》和油轮结构论坛TSCF《压载水舱的涂层防护体系和表面处理指导原则》的基础上,起草了《船舶专用海水压载舱和散货船双舷侧处所保护涂层性能标准》草案(以下简称《涂层性能标准》)。

防护涂层性能标准概述

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PSPC即所有类型船舶专用海水压载舱和散货船双舷侧处所保护涂层性能标准,performance standard for protective coatings的缩写。本文详细解释防护涂层性能标准和性能涂层标准的技术条件和要求以及新涂层的基本关键要点和有关说明。

防护涂层性能标准防护涂层性能标准

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PSPC对压载舱保护涂层的涂料种类、密度、面漆颜色、冷凝试验、耐阴极保护性以及柔韧性等都作了详细规定。 相比我国标准,PSPC增加了冷凝试验、耐阴极保护性、涂层柔韧性要求,且在涂层比重、附着力、与底漆配套等项目上作了更加细致的要求,尤其是耐盐雾、耐盐水、冷凝试验均要通过180天模拟舱试验严格检测。实施新涂层标准不仅涉及涂料和涂层本身,更涉及造船硬件设施、模式和工艺流程、涂料及涂装工艺、测试设备、涂料和涂层检验及认可、验证及检查机构、检查人员资质及其认可机构等诸方面。
散货船是指货舱区域内通常建有单甲板、双层底、底边舱以及单舷侧或双舷侧结构,主要用于散运散装干货的远洋自航式船舶。油船是指结构内部通常建有主要用于散运散装油品的整体液舱的远洋自航式船舶;专用海水压载舱是指海上航行船舶使用海水进行压载的专用舱柜,不包括风暴压载舱和兼用舱柜。

防护涂层性能标准技术条件和要求

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即要使得涂层达到15年的目标使用寿命,这是从最初的涂装开始,涂层系统维持良好状态的持续时间。涂层的使用寿命是变化的,取决于很多的变化因素,包括在使用中遇到的真实条件。所有类型船舶的专用海水压载舱和船长不小于150m散货船的双舷侧处所内的保护涂层应至少符合本基准的要求。
新涂层基本要求的关键要点及有关说明
1)钢板的状况 钢板表面应加以处理,去除毛边,打磨焊道,去除焊接飞溅物和任何其他的表面污染物,以使选择的涂层能够均匀的涂布,达到所要求的NDET和有足够的附着力。对于处理后钢板的状况应达到ISO8501-3所规定的P2的等级。涂装前边缘应处理成半径至少为2mm的圆角,或经过三次打磨或至少经过等效的先处理。当采用专用成型打磨工具时,一次打磨可以认为是等级的处理。
2)分段二次表面处理 被破坏出的车间底漆和焊缝处达到Sa2½(粗糙度介于30-75 mm)。
3)车间底漆 如车间底漆未通过以试验程序来验证的预试验,完整底漆至少要去除70%,达到Sa2。如果由环氧基的主涂层和车间的底组成的整体涂层系统按表试验程序通过了合格证明预试验,则当使用同样的环氧层系统时,可保留完整的车间底漆,保留的车间底漆应用扫掠式喷砂,高压水洗或等效的方法清洁。如果一种硅酸锌车间底漆作为环氧层系统的一部分已通过的涂层合格预试验,该底漆可和其他的通过涂层合格试验的环氧层组合使用,只要相容性按无浪条件下的试验,并得到生产商的确认。
4)合拢后的表面处理 一:对大接缝为St3 (St3级:非常彻底的手工和动力工具除锈,钢材表面应无可见的油脂和污垢,并且没有附着不牢的氧化皮、铁锈和油漆涂层等附着物。除锈应比St2更彻底,底材显露部分的表面应具有金属光泽。)或更好,或更可行时为Sa2½ 。小破坏面积的总和不大于总面积的2%时为St3。相邻接的涂层损坏总面积超过25m2或超过舱室总面积2%,应为Sa2½。涂层搭接处表面要处理成斜坡状。合拢对接缝是指分段涂装后,进行分段组装时的对接焊缝。合拢对接缝两侧的宽度通常应各不大于200mm,对于合拢而预留的角接缝(预留焊缝一般单边不超过300mm),涉及区域为两侧一般各不大于100mm。损坏区域是指底层涂层被损坏的区域。损坏面积可由船东、船厂和涂料供应商三方开工前前协议中确定的检查员判定。当有争议时,对大面积损坏可采用照片划线确定,对线状损坏则直接取长度。相邻涂层损坏是指各损坏区域之间的最短距离小于100mm的涂层损坏。损坏面积比例计算应为不计及合拢对接缝时,涂装的结构合拢时,涂装的结构合拢后,在修补时计及的损坏面积与当时舱室总面积之比。
5)粗糙度要求 全面或局部喷射处理,30~75um,其他的处理按照涂料生产商的建议。
6)灰尘 颗粒大小为“3”、“4”或“5”的灰尘分布量为1级、如不用放大镜,在待涂表面可见的更小颗粒应去除。CCS4.13 灰尘颗粒和分布的测量应按ISO8502-3:1993或GB/T18570.3-2005进行。CCS4.14 更小颗粒系统是指按上述标准测量颗粒尺寸“3”级以下的微尘,当微尘积聚可为肉眼可见时也应予以除去。
7)喷砂、磨后水溶性盐限制 (相当于氯化钠)≤50㎎/㎡Nacl。水溶性盐的测量应按ISO8502-9:1998或GB/T18570.9-2005标准进行,根据测定的电导率折算成钢板表面水溶性盐密度。
8)油污 无油污。
9)涂层的合格预试验和验证 保护涂层应按规定的程序进行合格预试验和验证。
10)涂层检查人员的资质 涂层检查人员具有NACEⅡ级、FROSIOⅢ级资格或主管机关承认的同等资格。IACS: 涂层检查员的选择应该是检查协议的一部分。任何在检查协议中的一方都有权要求更换在船舶建造的进程中被认为不适合或不理想的检查员。如果协议方认为这样的要求是合理的,检查员应尽快更换。 
1)涂装技术档(CTF)应按规定提交涂层技术文档,并由主管机关审查。新造阶段,船厂的涂装作业工作记录包括:每个舱室涂装的真实空间和面积(平方米计);涂装的涂层系统;涂装的时间、厚度、 道数等;涂装时的周围环境条件;表面处理的方式; 
国际海事组织(IMO)《涂层性能标准》要求与现实情况的对比凸显出难点:
1)目标使用寿命上标准要求涂层维持“良好”状态的持续时间是15年。良好状况是指A.744(18)决议定义的有少量点锈的状况,即:仅有小的点状锈斑,其分布少于所计及面积的3%,且无可见的涂层破坏。边缘或焊缝处的锈蚀,其分布须小于所计及面积内的边缘或焊缝的20%。国内造船现状是实际目标使用寿命通常为5年。
2)表面处理:钢材预处理与分段二次处理,Sa2½级粗糙度介于30—75um。目前国内钢材预处理:Sa2½级,分段二次处理Sa2½级或St3级,粗糙度介于70-100um. 
3)结构表面缺陷处理:毛边,焊道,飞溅等表面缺陷,ISO8501-32001(P2级),边缘处理成半径至少为2mm的圆角。而国内基本无要求或边缘处理成半径为1mm的圆角。
4)类型:环氧基体系,涂层需进行合格预试验;每道涂层的颜色要有对比。面涂层应为浅色。国内环氧基体系,涂层无需进行合格预试;每道涂层的颜色有对比。面涂层应为浅色。
5)NDFT 320微米,90/10规则。国内250-300微米,85/15规则 
6)可溶性盐 小于50㎎/㎡要求在钢材预处理和分段二次表面处理都检测。国内一般无要求,有些地区要控制在小于50㎎/㎡有较大困难。
7)二次表面处理 被破坏出的车间底漆和焊缝处达到Sa2½。如车间底漆按1.3所述试验程序未通过涂层合格证明预试验,完整底漆至少要去除70%,达到Sa2。而国内被破坏出的车间底漆和焊缝处达到Sa2½,完整底漆大部分除去。
8)合拢后表面处理:对大接缝为St3,或更好,或更可行时为Sa2½ 。小破坏面积的总和不大于总面积的2%时为St3。相邻接的涂层损坏总面积超过25m2或超过舱室总面积2%,应为Sa2½。国内合拢后表面处理均采用打磨方式。合拢后舱内涂层损坏一般高达48%,甚至以上。
9)涂层检查要求 涂层检查工作应由具有NACEⅡ级、FROSIOⅢ级资格或主管机关承认的同等资格的人员完成。而国内目前具备获得此类证书的人才很少。另外,国内去年刚成立由主管机关认可的相似的培训机构已开班10期培训,累计培训了309名,其中又有279人通过了中国船舶涂层检查员资格认证委员会的考试(含补考合格)。成为第一批由我国自主培养的、符合《涂层性能标准》要求的合格的船舶涂层检查员。
10)涂装技术文件(CTF) 涂层体系规范、船厂和船东的涂装记录,涂层系统进行选择的详细标准、工作规范、检查、保养和修补均应文字化为“涂装技术文件”, 涂装技术文件应由主管机关或主管机关承认的组织检查。 而国内目前交船时向船东只提交类似《涂装说明书》的少量完工文件。
应对涂层新标准,结合日本造船业应对涂层新标准的一些做法, 作为企业,一是提高对涂层新标准的认识,熟悉新标准的内容。二是尽快培养一批合格的涂层检验师。三是船厂必须拥有必要的钢材表面处理设备。四是准备一套适用的涂层检验参照标准。五是在造船合同中写明由船厂合格的涂装检验师进行涂装最终检验。
附:涂装检测仪器工具包
建造阶段
检测仪器
检查项目
表面预处理
a
1.磁性钢板温度计
2.手摇温湿度计(含露点计算板)
3.露点仪
在喷射工序开始前和天气发生突变时,应该测量钢板表面温度,相对湿度,露点并记录。
b
1.盐分计工具包
应测量钢板表面的可溶性盐分,检查油、脂和其他污染物。
c
车间底漆涂装中应监控钢板表面的清洁度。
d
车间底漆的材料应确认满足表1中.2.c的要求。
厚度
1.湿膜梳
2.涂层测厚仪
如果硅酸锌车间底漆声明与主涂层体系相容,那么其厚度和固化情况要确认与规定值一致。
分段组装
a
1.表面粗糙度仪
2.粗糙度标准书
3.盐分计工具包
分段建造完成,二次表面处理开始前,应目视检查钢板表面处理包括边缘的处理。
去除任何的油、脂或其他可见的污染物。
b
1.盐分计工具包
喷射/打磨/清洁后涂装前,应目视检查处理好的表面。
完成喷射、清洁,体系第一道涂层涂装前,应检查钢板表面残留可溶性盐水平,每个分段至少取一点。
c
1.磁性钢板温度计
2.手摇温湿度计
3.露点仪
在涂层涂装和固化阶段,应监控钢板表面温度,相对湿度,露点,并记录。
d
检查按表1提到的涂装过程步骤进行。
e
1.湿膜梳
2.涂层测厚仪
应按附件3的规定和列出的要求进行DFT测量,验证涂装达到了规定的涂层厚度。
合拢
a
1.附着力检测仪
2.检查镜
3.孔隙检测仪
目视检查钢板表面状况,表面处理情况,验证表1中其他要求是否达到,达成一致的规范是否得到执行。
b
涂装前和涂装中应该定期测量钢板表面温度,相对湿度,露点并记录。
c
检查按表1提到的涂装过程的步骤进行。
附:下列定义适用于本标准:1 压载舱 为A.798 (19) 和A.744(18) 决议所定义的那些压载舱;
2 露点 为空气被所含潮气饱和时的温度;
3 DFT 为干膜厚度;
4灰尘 为呈现在准备涂漆表面上的松散的颗粒性物质,是由于喷射清理或其他表面处理工艺产生的,或由于环境作用产生的;
5 边缘打磨 系指二次表面处理前对边缘的处理;
.6 “良好”状况 系指A.744 (18) 决议定义的有少量点锈的状况;
7硬涂层 系指在固化过程中发生化学变化的涂层或非化学变化、在空气中干燥的涂层。硬涂层可用于维护目的,类型可以是无机的也可以是有机的;
8 NDFT 为名义干膜厚度。90/10规则意指所有测量点的90%测量结果应大于或等于NDFT,余下10%测量结果均应不小于0.9×NDFT;
9 底漆 系指车间底漆涂装后在船厂涂装的涂层系统的第一道涂层;
10 车间底漆 系指加工前涂在钢板表面的底漆,通常在自动化车间喷涂(在涂层系统第一道涂层之前);
11 预涂 系指对关键区域边缘、焊缝、不易喷涂区域等位置的预先涂刷,以保证良好的涂料附着力和恰当的涂层厚度;
12 目标使用寿命 为涂层系统设计寿命的目标值,以年计;
13 技术规格书 为涂料生产商的产品规格书,包含与涂料及其涂装有关的详细技术性说明和资料。
试验
涂层技术的应该通过下列试验加以验证。试验程序应遵守本附录的附件1(模拟压载舱条件试验)和附件2(冷凝舱试验):
附件1和附件2适用于专用海水压载舱的保护涂层。
附件2适用于船长150m及以上散货船的双舷侧处所(非专用海水压载舱)的保护涂层。
附件1 模拟压载舱条件试验
1 试验条件
模拟压载舱条件试验应满足下列各项条件:
.1 试验期为180天。
.2 5块试验样板。
.3 每块样板尺寸为200mm×400mm×3mm。其中的两块样板(样板3和4)焊上U型条,U型条距一条短边120mm,距长边各80mm。
样板应按照性能试板按本标准的表1.1,1.2和1.3处理,涂层系统的涂装按表1的1.4和1.5进行。车间底漆露天老化至少2月并用低压水清洗或其他温和的方法清洁。不应采用扫掠式喷射或高压水清洗,或其他去除底漆的方法。露天老化方法和程度应考虑底漆是15年目标使用寿命系统的基础。为了鼓励创新,替代的处理方法、涂层系统和干膜厚度经明确说明后可以采用
.4 试验样板的背面应适当涂装,避免对试验结果产生影响。
.5 模拟真实压载舱的条件,一个试验循环为二个星期装载天然或人工海水,一个星期空载。海水温度保持在大约35℃。
.6 样板1:模拟上甲板的状况,试板50℃加热12小时,20℃冷却12小时。试验样板周期性的用天然或人工海水泼溅,模拟船舶纵摇和横摇运动。泼溅间隔为3秒或更短,板上有横贯试板宽度,深到底材的划线。
.7 样板2: 固定锌牺牲阳极以评估阴极保护效果。试验样板上距离阳极100mm处开有直径8mm的至底材的圆形人工漏涂孔,以评估阴极保护的效果。试验样板循环浸泡在天然或人工海水中。
.8 样板3:背面冷却,形成一个温度梯度,以模拟一个顶边压载舱的冷却舱壁;用天然或人工海水泼溅,模拟船舶纵摇和横摇运动。温度梯度大约为20℃,泼溅间隔为3秒或更短。板上有划破涂层至底材的、有一定长度的横向横贯宽度的划线。
.9 样板4:天然或人工海水循环泼溅,模拟船前后颠簸和摇摆的运动,泼溅间隔为3秒或更短,板上有横贯试板宽度且深至底材的的划线。
.10 样板5:应在干燥且温度为70℃条件下暴露180 天,模拟双层底加热的燃料舱和压载水舱之间的隔板。
图 1压载舱涂层试验的波浪舱
2 试验结果
2.1 试验前,应报告涂层系统的下列测量数据:
.1 该涂料的基料和固化剂组分的红外鉴定
.2 该涂料的基料和固化剂组分的比重[1],和
.3 针孔数量,以90V低电压探测器;
2.2 试验后,应报告下列测量数据:
.1 起泡和锈蚀[2];
.2 干膜厚度(DFT)(比较样块法)[3];
.3 附着力[4];
.4 按板厚调整后的柔韧性[5](3mm 板,300 mm涂层,150 mm 圆柱轴有 2% 延伸修正后),仅作为一种参考数据;
.5 阴极保护的重量损失/电流需要/人工漏涂处的剥离;
.6 划痕附近的腐蚀蔓延。测量每块样板沿划痕两边的腐蚀蔓延并确定腐蚀蔓延的最大值,三个最大值的平均值作为验收值。
3 验收标准
3.1 第2节的试验结果应满足下列标准:
项目
依据本标准表1涂装的环氧基体系的验收标准
替代系统的验收标准
样板起泡
没有
没有
样板锈蚀
Ri 0级 (0%)
Ri 0级 (0%)
针孔数量
0
0
附着力
> 3.5 MPa
基材和涂层间或各道涂层之间的脱开面积在60%或以上。
> 5.0 MPa
基材和涂层间或各道涂层之间的脱开面积在60%或以上。
内聚力
>3.0 MPa
涂层中的内聚破坏面积在40%或以上
>5.0 MPa
涂层中的内聚破坏面积在40%或以上
按重量损失计算的阴极保护需要电流
< 5mA/m
< 5mA/m
阴极保护;人工漏涂处的剥离
< 8mm
< 5mm
划痕附近的腐蚀蔓延
< 8mm
< 5 mm
U型条
若在角上或焊缝处有缺陷、开裂或剥离都将判定系统不合格。
若在角上或焊缝处有缺陷、开裂或剥离都将判定系统不合格。
3.2 在本标准生效前,受试环氧基系统只要满足上表中的鼓泡和锈蚀标准。
3.3 按本标准表1涂装的受试环氧基系统应满足上表对环氧基体系的标准。
3.4 不一定是环氧基的替代系统和/或不一定按本标准表1涂装的替代系统应满足上表对替代系统的要求。
4 试验报告
试验报告应包括下列内容:
.1 生产商名称;
.2 试验日期;
.3 涂料和底漆的产品名称/标识;
.4 批号;
.5 钢板表面处理的数据,包括:
- 表面处理方式;- 水溶性盐含量;- 灰尘,和- 磨料嵌入物;
.6 涂层体系涂装的数据,包括下列数据:
- 车间底漆;
- 涂层道数;
- 涂装间隔[6];
- 试验前的干膜厚度14;
- 稀释剂14;
- 湿度14;
- 气温14,和
- 钢板温度;
.7 按第2节试验的试验结果,和
.8 按第3节判断的结果。
附2
冷凝舱试验
1 试验条件
冷凝舱试验依据适用标准进行[7]。
1 暴露时间为180天。
.2 两块试板。
.3 每块试板尺寸为150mm×150mm×3mm。试板的处理应按性能标准表1的.1、2和3条,涂层系统的涂装按照表1的1.4 和1.5条,车间底漆至少露天老化2月并用低压水清洗或其他温和的方法清洁。不应采用扫掠式喷射或高压水清洁,或其他的底漆去除方法。应考虑露天老化方法和程度,因为底漆是15年目标使用寿命体系的基础。为了鼓励创新,替代的处理方法、涂层系统和干膜厚度清楚详细说明后可以采用。
.4 试板的反面应适当涂装,避免对试验结果产生影响。
图2 冷凝舱试验
2 试验结果
依据附1的第2节(2.2.5 和 2.2.6除外)。
3 验收标准
3.1 基于第2节试验的结果应满足下列标准:
项目
依据本标准表1涂装的环氧基系统的验收标准
替代系统的验收标准
样板起泡
没有
没有
样板锈蚀
Ri 0级 (0%)
Ri 0级 (0%)
针孔数量
0
0
附着力
> 3.5 MPa
基材和涂层间或各道涂层之间的脱开面积在60%或以上。
> 5.0 MPa
基材和涂层间或各道涂层之间的脱开面积在60%或以上。
内聚力
>3.0 MPa
涂层中的内聚破坏面积在40%或以上
>5.0 MPa
涂层中的内聚破坏面积在40%或以上
3.2 在本标准生效前,受试环氧基系统仅需满足上表对鼓泡和锈蚀的标准。
3.3 按本标准表1涂装的受试环氧基系统应满足上表对环氧基系统的标准。
3.4 所有的替代系统不一定是环氧基和/或不一定按本标准表1涂装的应满足上表所示的对替代系统的要求。
4 试验报告
依照附1 第4节。
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非社会 社会