雙相不銹鋼由于其具有較高強度和較強耐化學腐蝕等性能, 越來越多在化學品船液貨艙中使用。液貨艙中不銹鋼不需要涂裝, 減少后期涂層維修費用, 節省資源和人力成本。化學品船液貨艙還具有耐腐蝕、易保養、便于洗艙等優點。與早期化學品船液貨艙使用普通碳鋼加特殊涂層和碳鋼不銹鋼復合板的常規做法具有較強的競爭優勢。

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, 而一級品棕剛玉硬度通常大于9 莫氏級。棕剛玉具有較高的強度和抗氧化性能, 導熱性能良好, 并且在高溫下不變形等優點。對石榴石和棕剛玉兩種磨料進行實驗并對性能綜合分析, 最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構的特殊性

1.雙相不銹鋼特性

化學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到30%, 該類鋼兼有奧氏體和鐵素體不銹鋼的特點, 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。同時還保持有鐵素體不銹鋼的475℃脆性以及導熱系數高, 具有超塑性等特點。與奧氏體不銹鋼相比, 強度高且耐晶間腐蝕和耐氯化物應力腐蝕有明顯提高。

2.壓載艙結構的特殊性

由化學品船橫剖面圖, 如圖1 所示, 不銹化學品船采用雙層底、雙舷側的結構形式, 縱骨架式結構, 不銹鋼甲板由縱骨和強肋骨加強。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保養, 所有縱骨、強肋骨和甲板管系全部布置在不銹鋼甲板的上表面。液貨艙內有兩個縱隔艙把整個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類危險化學品, 為運輸起見所有不銹鋼內底板和不銹鋼上甲板在舷側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, 區別于散貨船、集裝箱船和原油船等常規船型壓載艙全部由碳鋼結構建造而成, 該船壓載艙由碳鋼結構和不銹鋼結構混合組建而成。在保證壓載艙結構強度的情況下為減輕結構重量和提高載重系數, 壓載艙結構碳鋼部分全部采用高強度鋼。邊縱艙壁和內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, 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, 表面清潔等級Sa2.5 級 (2) 粗糙度介于40~75μm, 可溶性鹽≤30mg/m2 (相當于Na Cl) (3) 相對濕度≤60%, 不銹鋼板表面溫度至少高于露點溫度5℃以上

2.不銹鋼沖砂磨料要求

(1) 磨料干凈、堅硬、有棱角 (2) 由PH試紙測試PH值, 干燥并且電導率<150μs/cm (ISO11127-6) (3) 磨料質量應經過船東和油漆制造商認可

三、石榴石與棕剛玉磨料介紹及技術指標對比

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, 生產廠商一般擁有大型石榴石礦山, 主要產地在山東、江蘇、內蒙地區。

(2) 棕剛玉磨料

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

2.石榴石與棕剛玉磨料技術指標對比, 如表1 所示

不銹鋼表面處理選用棕剛玉應用效果

四、石榴石與棕剛玉磨料沖砂實驗

實驗設備與方法:環保式自動沖砂機, 12mm二次進風型噴嘴, 粗糙度測試儀, 600mm*800mm不銹鋼板6塊, 石榴石和棕剛玉磨料各500kg;選用國內船廠常用規格石榴石磨料和不同規格棕剛玉磨料進行實驗對比。

(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質鐵鋁石榴石磨料各項指標均能符合技術規格書要求。

(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) 兩者沖砂時產生的粉塵都極大, 比較而言, 石榴石粉塵對職業健康的危害更大些。

五、結論

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