雙相不銹鋼由于其具有較高強(qiáng)度和較強(qiáng)耐化學(xué)腐蝕等性能, 越來越多在化學(xué)品船液貨艙中使用。液貨艙中不銹鋼不需要涂裝, 減少后期涂層維修費(fèi)用, 節(jié)省資源和人力成本?；瘜W(xué)品船液貨艙還具有耐腐蝕、易保養(yǎng)、便于洗艙等優(yōu)點(diǎn)。與早期化學(xué)品船液貨艙使用普通碳鋼加特殊涂層和碳鋼不銹鋼復(fù)合板的常規(guī)做法具有較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

壓載艙不銹鋼沖砂粗糙度要求介于40~75μm之間, 因此要選擇硬度較高的非金屬磨料。石榴石硬度一般不超過8莫氏級(jí), 而一級(jí)品棕剛玉硬度通常大于9 莫氏級(jí)。棕剛玉具有較高的強(qiáng)度和抗氧化性能, 導(dǎo)熱性能良好, 并且在高溫下不變形等優(yōu)點(diǎn)。對(duì)石榴石和棕剛玉兩種磨料進(jìn)行實(shí)驗(yàn)并對(duì)性能綜合分析, 終選用棕剛玉作為壓載艙不銹鋼沖砂磨料。

一、雙相不銹鋼特性及壓載艙結(jié)構(gòu)的特殊性

1.雙相不銹鋼特性

化學(xué)品船壓載艙不銹鋼部分全部采用SAF2205 雙相不銹鋼。雙相不銹鋼是在其固溶組織中鐵素體相與奧氏體相約各占一半, 一般量少相的含量也需要達(dá)到30%, 該類鋼兼有奧氏體和鐵素體不銹鋼的特點(diǎn), 與鐵素體相比, 塑性、韌性更高, 無室溫脆性, 耐晶間腐蝕性能和焊接性能均顯著提高。同時(shí)還保持有鐵素體不銹鋼的475℃脆性以及導(dǎo)熱系數(shù)高, 具有超塑性等特點(diǎn)。與奧氏體不銹鋼相比, 強(qiáng)度高且耐晶間腐蝕和耐氯化物應(yīng)力腐蝕有明顯提高。

2.壓載艙結(jié)構(gòu)的特殊性

由化學(xué)品船橫剖面圖, 如圖1 所示, 不銹化學(xué)品船采用雙層底、雙舷側(cè)的結(jié)構(gòu)形式, 縱骨架式結(jié)構(gòu), 不銹鋼甲板由縱骨和強(qiáng)肋骨加強(qiáng)。為增加液貨裝載容積、加快清艙速度和方便后期管系的維護(hù)保養(yǎng), 所有縱骨、強(qiáng)肋骨和甲板管系全部布置在不銹鋼甲板的上表面。液貨艙內(nèi)有兩個(gè)縱隔艙把整個(gè)液貨艙分割成中部液貨艙和左右液貨艙。該船為IMO I型裝載I類危險(xiǎn)化學(xué)品, 為運(yùn)輸起見所有不銹鋼內(nèi)底板和不銹鋼上甲板在舷側(cè)部位均超出邊縱艙壁100mm。

壓載艙由雙層底壓載艙和舷邊壓載艙組成, 區(qū)別于散貨船、集裝箱船和原油船等常規(guī)船型壓載艙全部由碳鋼結(jié)構(gòu)建造而成, 該船壓載艙由碳鋼結(jié)構(gòu)和不銹鋼結(jié)構(gòu)混合組建而成。在保證壓載艙結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的情況下為減輕結(jié)構(gòu)重量和提高載重系數(shù), 壓載艙結(jié)構(gòu)碳鋼部分全部采用高強(qiáng)度鋼。邊縱艙壁和內(nèi)底板上面的骨架分別安裝在舷邊壓載艙和雙層底壓載艙內(nèi), 液貨艙橫艙壁采用垂直槽型雙相不銹鋼拼接而成, 液貨艙縱艙壁由雙相不銹鋼平板拼接而成, 保證液貨艙內(nèi)壁光滑, 便于清艙。

二、不銹鋼表面處理及磨料要求

1.不銹鋼表面處理要求

(1) 表面清潔度P1 級(jí), 表面清潔等級(jí)Sa2.5 級(jí) (2) 粗糙度介于40~75μm, 可溶性鹽≤30mg/m2 (相當(dāng)于Na Cl) (3) 相對(duì)濕度≤60%, 不銹鋼板表面溫度至少高于露點(diǎn)溫度5℃以上

2.不銹鋼沖砂磨料要求

(1) 磨料干凈、堅(jiān)硬、有棱角 (2) 由PH試紙測(cè)試PH值, 干燥并且電導(dǎo)率<150μs/cm (ISO11127-6) (3) 磨料質(zhì)量應(yīng)經(jīng)過船東和油漆制造商認(rèn)可

三、石榴石與棕剛玉磨料介紹及技術(shù)指標(biāo)對(duì)比

1.石榴石與棕剛玉磨料介紹

(1) 石榴石磨料

石榴石是一種天然礦石加工而成的磨料, 以鐵鋁石榴石 (主要含鐵鋁硅酸鹽晶體) 為主, 硬度一般不超過8莫氏級(jí), 生產(chǎn)廠商一般擁有大型石榴石礦山, 主要產(chǎn)地在山東、江蘇、內(nèi)蒙地區(qū)。

(2) 棕剛玉磨料

棕剛玉是以鋁礬土、輔料在電弧爐內(nèi)經(jīng)2, 000℃以上高溫冶煉而成, 一級(jí)品硬度通常大于9莫氏級(jí), 氧化鋁含量96%以上。主要產(chǎn)地在河南、貴州等地區(qū)。

2.石榴石與棕剛玉磨料技術(shù)指標(biāo)對(duì)比, 如表1 所示

不銹鋼表面處理選用棕剛玉應(yīng)用效果

四、石榴石與棕剛玉磨料沖砂實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)設(shè)備與方法:環(huán)保式自動(dòng)沖砂機(jī), 12mm二次進(jìn)風(fēng)型噴嘴, 粗糙度測(cè)試儀, 600mm*800mm不銹鋼板6塊, 石榴石和棕剛玉磨料各500kg;選用國內(nèi)船廠常用規(guī)格石榴石磨料和不同規(guī)格棕剛玉磨料進(jìn)行實(shí)驗(yàn)對(duì)比。

(1) 隨著棕剛玉磨料粒度減小, 不銹鋼表面粗糙度也隨之減小, 但不銹鋼表面清潔度逐步提高。

(2) 選用一等棕剛玉和優(yōu)質(zhì)鐵鋁石榴石磨料各項(xiàng)指標(biāo)均能符合技術(shù)規(guī)格書要求。

(3) 石榴石與棕剛玉相比, 硬度有著先天不足, 因此在沖砂效率、破損率等方面表現(xiàn)不如棕剛玉磨料。

(4) 石榴石沖砂普遍存在嵌砂問題, 選擇偏小粒度磨料雖然能夠解決嵌砂, 但沖出的粗糙度很難達(dá)到40~75um的要求, 而22 目粒度的棕剛玉磨料能夠滿足粗糙度要求。

(5) 石榴石沖砂后的表面更加光亮、美觀, 在清潔度上更容易接受。

(6) 兩者沖砂時(shí)產(chǎn)生的粉塵都極大, 比較而言, 石榴石粉塵對(duì)職業(yè)健康的危害更大些。

五、結(jié)論

考慮到成本控制、技術(shù)要求、沖砂效率等要素, 棕剛玉磨料更適合在化學(xué)品船壓載艙不銹鋼表面處理中應(yīng)用。