战舰生锈了怎么除锈?

Me88451


战舰除锈是一个世界性难题。

战舰一般都在海洋中活动,舰船的外壳要受到来自海水、海洋生物及紫外线、海风等的侵袭,我们知道海洋环境中存在高盐,高湿、主温等特点,海水中化学元素众多,对船体的影响最大,其次来自于海洋中的浮游生物会吸附在船体的表面,对外壳造成极大的破坏作用。

针对这些因素,各国都会制定一些定期的保养计划,譬如美军的航空母舰每18月就要进行一次集中保养,其中重要的项目就是要除锈,对船体重新进行除锈处理。主要的方法有以下几种:

1、物理法,主要靠人工或机械对锈迹进行清除,然后再重新喷涂防锈油漆,达到防锈目的。物理除锈主要有风动或电动除锈,喷丸(砂)除锈,高压水磨料除锈,抛丸除锈等方法。

2、化学除锈, 主要是利用酸与金属氧化物发生化学反应,除掉金属表面的锈蚀物即通常所说的酸洗除锈。

所有这些除锈实现起来是比较难的,很耗费时间和金钱,张召忠介绍美国航母一个生命周期里的保养费用会花费3000亿美元,一般国家还真是负担不起。


华竖


现代战舰的防锈漆设计有效期限可以达到十年,防锈漆外还有防污漆。但是需要定期进行除锈涂漆。


生锈是不可避免的,生锈之后就会影响舰船的强度下降,厉害了还会破损。海洋生物也会附着在上面,造成船速降低。

除锈作业的目的是去除船体表面的氧化层和锈蚀物以及旧漆,让新漆接触到船体,更好地保护船体。


具体方法有很多种,人工的也很常见,除此之外有喷水除锈的,有喷砂除锈的,还有机械除锈。具体不了解,原理就是各种刮掉、铲掉、吹掉,去掉这些锈。


蛋科夫斯基


兔哥来回答。由于本人在码头上班,所以每天和船舶打交道,对船舶的锈蚀情况很了解。船舶长期在海上工作,海水的盐分很高,这些都是极易腐蚀船体的物质,因此如何防锈除锈就成了船舶使用周期的关键。


通常船舶面临两大腐蚀源,一个是海面以上的高盐分空气,一个是海面以下海水的直接腐蚀。经常和船舶打交道的人都知道,水面以上比水面以下的船体更容易被腐蚀,这是因为水面以上暴露在空气中,海面空气含有大量盐分,更容易被氧化,所以经常看到到处锈迹斑斑。军舰的防腐蚀处理,首先,要涂防锈底漆,而且是很多遍,军船比民用船要严格很多。在涂外层漆,这个也是很多遍。军船和民船的不同之处在于使用的漆不一样,军船通常的漆具有反雷达信号的作用。

而民船则是信号越大越好,就怕别人看不见它,所以民船通常都是白色的船楼,黑色或腥红色的的船身,这样醒目。军舰正相反,想法不让别人发现,因此颜色否是灰色主调。水兵每天除了训练,另一个主要工作就是除锈,锈蚀有浮锈,这是锈蚀的开始,如果不及时处理就会越来越严重,所以清除掉,刷层漆。从远处你也许会觉得军舰光滑干净,等你上去就能看到,到处是补漆的痕迹。士兵用小铁锤敲击生锈部位,要检查是否被氧化凸起了,要敲掉重新打磨上漆。船舶的油漆非常厚,把整个船体包裹起来。

军舰靠岸后通常都要对周边船体进行除锈工作,重新刷漆,当然这是有一套作业程序的,不能乱涂一气。水面以上的好处理,那么,水面以下的咋办呢?船舶长期泡在水里,光是海洋生物的附着就是个头疼的事。到现在也是船舶防护的难题,这个远比解决生锈腐蚀严重的多,其实水下舰体的锈蚀很小主要是海洋生物的附着。船体水面以下虽然和海水直接接触,更易腐蚀。但也隔绝了氧气。经过防腐,防锈蚀处理能很好的解决,

水面以下的主要腐蚀源是化学腐蚀。因此通常采取“牺牲阳极保护法”。以牺牲阳极保护阴极。白话讲就是两个不同电位的金属放一块就产生了微电源。如,铜和铁,我们都知道铜比铁活性低,铜就是阴极。铁活性高容易腐蚀,就是阳极,这个就是专业的原电池原理。船体都是钢铁板,找一个比铁还活性高的金属作阳极,让它暴露在海水里,就避免了铁质船体的腐蚀,

这个阳极就是“锌块”。所以你到船底就会发展一排排的锌块,各式各样。只不过军舰要布置隐蔽而已。

这是防腐蚀措施,但对于海洋附着生物,如“海蛎子”挺难办,有人说油漆都有毒,没用的,而且还污染环境。对人也不好,因此除了技术上的措施,舰船都会定期清理大修。(以上是个人观点,欢迎指正)


兔哥42928



锈蚀对舰艇的影响  

 铁遇潮湿会生锈,这是生活中常见的现象。而在海水中,电解质和电荷比淡水有更强的锈蚀/腐蚀效应,在恶劣的海洋环境下,船体钢很容易发生腐蚀或生锈,会严重影响整体性能,导致船体强度下降、局部腐蚀破损、航行速度下降等后果。长期浸没在海水水线以下的舰船壳体,不仅受到海水腐蚀,还可能受到各种海生物(如贝类、海藻类、海草等)和其他污物的附着,使船壳受到污损或生锈,导致舰船航行时的表面阻力增大、航速降低。对于战斗舰船而言,直接影响到舰船的战斗力。由于海洋舰船运行环境对船体的腐蚀程度严重,长时间航行的舰船表面会产生氧化锈蚀现象,锈层能有效地阻滞氧进入金属表面,同时也能加速金属的腐蚀口,因此对其必须进行定期的除锈喷漆维护,以确保舰船航行安全。舰船除锈是为了去除船体钢铁表面的氧化层和锈蚀物以及旧漆层,彻底的除锈可为喷漆提供良好的接触基底,从而确保喷漆的质量,以更好地保护船体。  

除锈技术现状   

目前,舰船常用的除锈方法有手工除锈、机械除锈、高压水射流除锈、喷砂除锈、机器人爬壁除锈等。综合比较国外用舰船除锈清洗器的综合性能可见,美国的研究成果最为显著,在除锈机器人整机、除锈效率、在线检测等方面都有深入的研究,工程应用效果较好。西班牙、德国等欧洲国家紧随美国之后,研究也较为深入,有一定的工程应用。  

手工除锈。手工除锈的工具有敲锈锤、除锈铲、刮锈刀、钢丝刷等,一般厚的锈斑用榔头敲松再用铲刀铲除。手工除锈,工具简单,方法易行,几乎不受作业场所的限制。目前,各国舰艇进行日常除锈作业,仍经常采用手工除锈。

下面介绍一下手工除锈的工具。   敲锈锤用来清除钢铁面上较厚的铁锈、疏松的氧化皮及旧涂膜。使用敲锈锤时,刃端不可磨得过于锋利,否则会在钢板表面造成深痕。清除铝、铜及小质表面的旧涂膜,不得使用敲锈锤,以免损伤物面。

  刮锈刀用来刮除旧涂膜和薄铁锈的工具,端部成三角形。

  除锈铲形似锅铲的除锈工具,带有较长的木柄,主要用来清除船底的锈污。

  铝刮刀即铝合金制的刮刀,用于铲除铝质、铜质物面的旧涂膜和海生物,不易损伤物面,但铝刮刀由于硬度不够不适于处理钢铁表面的锈。

  钢丝刷是板刷状的除锈工具,用来刷净经敲击和刮除后留在钢铁物面的残迹。不平滑的钢铁表面经敲击和刮除后,必须用钢丝刷刷净;用铜丝制成的板刷状除锈工具,用于清除铝合金、铜质表面经刮除后留下的残迹。

  喷灯用来烧熔木器上较牢固的旧漆,使之焦软起泡,然后用刮锈刀除掉。清除质厚的钢铁物面上大面积贴除牢固的旧涂膜,也可以用喷灯。

  然而,手工除锈由于工人操作时劳动强度大、工作条件差、除锈效率低,一股速率为每小时2~5平方米,难以去氧化皮等污物。但在修船过程中,特别是对局部缺陷的修补,仍常采用此办法。对于机械除锈难以达到的部位,如狭小舱室、型钢反面角隅边缘等作业困难区域也多用手工除锈。

  小型风动、电动除锈。小型风动或电动除锈主要以电或压缩空气为动力,装配适当的除锈装置,进行往复运动或旋转运动,以适应各种场合的除锈要求。如角向磨光机、电动钢丝刷、风动针束除锈器、风动敲锈锤、齿型旋转除锈器等,属于半机械化设备,工具轻巧、机动性大,能较彻底地去除锈、涂层等,能对涂层进行打毛处理,效率比手工除锈大大提高,可在任何部位使用特别是在修船过程中得到广泛应用。一般配备干涂装站,舰艇厂修时可借用。外国舰艇常用的小型风动除锈工具有以下几种。

  风动砂轮机其结构和一般砂轮机差不多,为手持式,主要用于清除铸件毛刺,修光焊缝,修磨大型机械表面。   风动敲锈铲由手柄、开关、套筒、汽缸、铲头等组成。压缩空气驱动汽缸活塞运动,连干活塞的敲锈铲即可除锈,其每分钟敲击数达1000~6000次,适用于狭窄处。

  针束除锈机由锤体和手柄组成,锤端有针束30~40组。压缩空气驱使锤体作往复运动,于是针束随之反复撞击工作面,使其表面的锈蚀脱落。其特点是针束可随作业面曲面的形状而自行调节针束往复的幅度,以彻底清洁锈蚀。针束除锈器主要用于弯曲、狭窄、凹凸不平处及角缝处,其压缩空气耗量少,操作简便。   便携式吸尘除锈机由除锈机和吸尘装置两部分组成,除锈机的风动马达上装有三爪刀盘,刀片为硬质合金制成,刀盘上装有护罩,可起到强化局部吸尘和安全防护的作用。分离式电动除锈机电机转动时,通过软轴带动刀盘转动,刀片在随刀盘运动中以高速敲击和刮削金属面,使锈蚀脱落。锈蚀较轻或用刀片清理过的表面,可以把刀盘卸下,换成钢丝刷,对作业面作进一步的处理。分离式电动除锈机操作灵便,适用于焊缝、铆钉、边角、缝隙的除锈。然而,不能去除氧化皮,不能达到优质的表面处理,质量上效较低。

  喷砂除锈。其主要设备以及工作方式如下:

  干喷砂设备是利用压缩空气将砂粒经喷咀以高速作用于舰体而清除锈污的装置。输送砂粒有压力、吸力、重力等不同方式,砂粒通过喷咀的砂旋塞进入喷砂管,在3~6个大气压的作用下,喷向作业面。砂子一般用一定直径的石英砂或河砂。

  湿喷砂设备是一种砂加水的喷砂除锈装置,优点是环境污染小,缺点是效率低。其工作过程是:砂和水分贮于砂罐和水罐,砂在一定的气压作用下,和水分别进入喷咀以高速喷出。为防止作业面再次生锈,在水中加入0.5~2.5%防锈剂(磷酸三钠或亚硝酸钠或碳酸钠,使金属表面钝化),可保持8~16昼夜不生锈。

  喷丸设备与干喷砂设备相似,是用金属弹丸代替砂粒,因而效率更高。其弹丸气压为1~8个大气压,喷咀用高硬度钢制成,每个喷咀使用寿命13~25天。喷丸设备的操作人员与作业面、设备等是隔开的,工作间的墙壁为避免喷丸影响,覆以5毫米橡皮。

  抛丸设备是向高速旋转的叶轮装入钢丸,钢丸随即高速抛向作业面的封闭式除锈装置,钢丸的材质是除锈效果的关键,常用材料有海砂、河砂、钢渣、钢丸、铁丸、钢丝段等。船底抛丸除锈机是船坞专用设备。载于车上的船底抛丸除锈机,其铁丸的出口由液压系统控制升降,外面罩以密封柜。作业时升降装置将抛丸出口对准作业面,密封柜与船体紧贴,铁丸以高速冲击船底后又弹回贮丸缸内。

  超高压水射流除锈设备。随着超高压水射流技术的发展,上个世纪末,超高压水射流达到200MPa,可以实现无磨料的纯水除锈。为了防止水射流除锈返锈,采取了真空技术,将几个除锈喷嘴安装在1个真空腔内,实现真空水及废料回收,起到良好的防止返锈的效果。高压水射流除锈通常是选用超高压纯水射流或者是较低压力的脉冲射流。另外,也可使用带磨料的高压水射流来实现除锈、剥除旧漆层的目的。水射流磨料除锈是在高压水射流中掺有石英砂,磨料剥削能力强,实验效果好,然而船坞很大,磨料的输送需要脚手架,输送起来不容易,且船坞环境潮湿,保证磨料干燥较困难。且由于除锈过程中要求尽量保持干燥的操作环境,而纯高压水射流除锈方式存在被除锈后船体表面的轻微返锈问题,对于这种现象,通常是选择恰当的化学涂料或在水中加入定量的化学缓蚀剂来抑制返锈,这样却会造成环境污染问题,并且在施工过程中难以定性定量操作。到目前为止,超高压水射流除锈已经成为西方发达国家的主要除锈技术。新射流如脉冲射流、空化射流和磨料射流的相继出现,增加了切割、剥离、破碎等能力,提高了水射流除锈质量。随着社会对舰船除锈行业提出了更高的效率、洁净率及环保要求,高压水射流舰船除锈技术在各国的应用日渐广泛。相对于干喷砂除锈工艺,超高压水射流除锈工艺不但有除锈效率高、除锈效果好的优点,尤其是该工艺仅使用水作为除锈介质,水射流不会造成二次污染,清洗过后无特殊要求不需进行清洁处理,无有害物质排放与环境污染问题,可以清洗形状和结构复杂的物件,能在空间狭窄、条件恶劣的场合进行作业,清洗快速、彻底。可以预见,该技术今后在舰船除锈方面有很广阔的应用前景。

  除锈爬壁机器人。随着社会环保力度的加大,及仿生学、微机电一体化、新型驱动器、高分子材料等新技术,新理论的应用,在先进的舰艇除锈成套设备中,执行系统多采用环保、安全、高效的除锈爬壁机器人。例如德国Hammeimann公司研制的舰船除锈设备就有手持喷枪及清洗器、自动除锈车和除锈爬壁机器人等。美国研制了用于搭载舰船除锈清洗器的M系列爬壁机器人。M系列爬壁机器人采用永磁吸附,两块大吸附力的永磁铁分别安置于机器人的前轴和后轴的下面,强大吸附力的永磁铁能够承受机器人216千克的重量以及近百米长的真空回收管路和超高压水射流管路负载重量,并且能够透过船壁6.3毫米厚的涂料层将机器人牢牢地吸附在竖直船体表面,永磁铁与舰船壁面之间存在一定的间隙,避免了机器人转弯时永磁铁与舰船壁面之间的滑动干摩擦,机器人能够灵活地行走和转向。机器人传感器、电机等电器元件完全被密封,有效地防止了超高压水管路泄漏、水射流喷溅或雨水等因素对电子元器件的影响。该机器人搭载质量大、负载能力强、除锈速度快、除锈效率高,采用两台电机进行驱动,除锈速度可达500毫米/秒,除锈宽度达到380毫米。

  机器人负载大、本体重、负载大则要求机器人吸附力大、驱动转矩大。然而,机器人吸附力大会造成机器人行走和转弯困难,也会导致吸附元件重量加大。同时,驱动转矩大则会导致所选的驱动元件重量加大。因此,除锈机器人可能出现的问题如下:

(1)由于在除锈上作过程中存在舰船壁面法向的射流反冲力,较大的射流反冲力将影响机器人的附壁能力,对机器人吸附不利,可能造成机器人后翻。

(2)主要工作在船体两侧较为垂直的钢质表面,由于大型舰船两侧很高,因此,机器人拖带的负载管路会更长、更重,超出一定船壁高度,机器人仍然可能存在驱动和附壁性能不足的问题。

(3)舰船船头和船尾结构复杂,非结构化因素较多,因此,除锈机器人尚不具备在舰船船头和船尾工作的能力。

(4)为满足修船效率要求,以舰船除锈时间短为目标,需要加大除锈清洗器尺寸,这就对除锈机器人的负载能力有了更高的要求。此外,在搭载一定型号的清洗器、保证除锈质量的前提下,提高机器人移动速度有助于提高除锈效率。

  未来发展趋势

  由于船舶在航行期间船底无法保养维修,必须在船舶进坞或上排时才能进行修理,因此,要求船底涂料在经济技术指标允许的范围内尽可能地延长使用寿命,以提高经济效益和减少维修和保养的费用。现各国都广泛使用长效的船底防锈漆,使用期限征5年以上,有的甚至可达十年;同时使用自抛光型船底防污漆,防污漆的期效一般设计为3年以下。这样随着船舶的航行,防污漆不断释放毒料并溶解,在船舶定期维修时,只需用高压水冲掉残存的防污漆和少量海生物附着,而防锈漆依然完好时,只要重新涂装防污漆即可,可大大减少维修费用和周期。美国等发达国家拥有水下刮船器,可对大型舰艇和辅助船直接在水下刮除海生物以延长防污期效。在船底使用长效防腐底漆和无锡防污漆是船底涂料的发展趋势。

  迄今为止,舰船除锈工艺经历了磨料射流技术、超高压纯水射流技术和爬壁机器人真空超高压水射流成套技术三个发展阶段。

  第一阶段,磨料射流除锈将水可以除锈变为现实,除有磨料飞溅污染外,水加砂型的磨料水射流湿式除锈基本消除了环境污染,似是,磨料射流除锈中难以连续均匀地输送磨料,在船厂船坞的现场应用效果不佳。

  第二阶段,超高压纯水射流可以解决磨料的连续输送问题,但是,人工手持喷枪长时间除锈作业是比较危险的,而且船壁进行射流除锈后有一些水分积累,很快会重新生锈,即返锈。

  第三阶段,采用爬壁机器人搭载除锈清洗器作业,将超高压水射流除锈、真空系统抽干并排渣、爬壁机器人执行除锈作业三者成套设计于一体,采用水射流除锈,然后真空抽干水分并回收锈渣来防止返锈,应用大型爬壁机器人搭裁除锈清洗器遥控作业可以保证操作安全,使得除锈质量和效率明显提高。因此,目前大型爬壁机器人受到了越来受重视,其未来可能的发展方向:

  附壁方式:研究真空永磁复合式吸附附壁机理,合理有效地利川清洗器真空负压,通过选用新型的轻质材料并优化框架结构,提高附壁能力与重量比;

  驱动性能研究:研制质量轻、体积小、输出转矩大的大功率驱动器,选用较轻的驱动元件,既可以驱动大型机器人上爬,又可以提高提高驱动能力与重量比;

  行走结构和耐磨材料:研制基于可靠耐磨材料的机器人耐磨行走机构,以克服大型爬壁机器人较人的附壁摩擦力;

  高效率集成化:从提高除锈作业效率的角度出发,多清洗器集成搭载、扩大除锈清洗面,研制搭载多清洗器集成除锈的超大型爬壁机器人,实现高效大规模作业。


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