集装箱涂装技术

1集装箱涂装技术一、概述集装箱是国际性运输和物流的专用工具，绝大部分为钢质结构。集装箱在使用中，要经得起地球上各种苛刻环境条件的考验：从赤道到寒带-40~+700C的温度变幅；风吹雨淋和强烈紫外线的辐射；高盐份海洋大气的侵蚀和海水冲击；城市、工业大气中SO2、H2S、CO2等气体和尘埃、杂质的腐蚀等等。同时还需适应海上、陆上任何一种运输方式，如轮船、火车、汽车等。并经得起不规范搬运作业中的摩擦和冲撞，所以集装箱钢结构的腐蚀是最严重的。为控制集装箱钢结构的腐蚀速度，保证集装箱的使用价值，为此在集装箱的设计，生产和制造过程中，采取了各种措施。如在选材上为提高集装箱用钢材的耐腐蚀能力，在顶板、门板上均设计采用高强度耐候钢如Corten钢、宝钢B480等，在国际标准的冷藏箱上，甚至用上了不锈钢。在箱体结构上，也加强了防腐蚀的结构设计，如采用合理的结构组合，形状以防止电偶腐蚀和应力腐蚀；避免缝隙和死角；尽量减少摩损腐蚀等。从二十世纪六十年代世界上应用集装箱作国际性运输工具起，一直是采用重防腐涂料系列配套涂层进行防腐处理的，因此选择最佳的集装箱涂料和配套是保证集装箱质量的关键。以前，为确保集装箱涂料的质量，国际集装箱标准化委员会对集装箱涂料的鉴定和检测有一统一的规定，必须按美国材料检测标准和测试方法，通过Konstandt实验室公司8个项目的13种试验，总评分超过120分（满分130分），由该实验室公司出具合格证书后，这种集装箱涂料才能用于ISO标准集装箱的制造，所有涂料公司和集装箱厂必须遵守这一规定（见表一）。表一、美国Konstandt实验室对集装箱漆测试项目及评分法序项目要求满分21耐磨性（磨损指数）15102耐腐蚀性（5%NaC1盐水喷雾600h）平均腐蚀/级平均起泡/级101010103加速曝晒试验（600h）颜色变化/单位光泽变化/%2.0010104柔韧性（12.7cm轴棒1800弯曲）原来加速曝晒后无裂纹无裂纹10105对底材的附着力（划格法DIN53151）原来加速曝晒后不脱落不脱落10106耐盐水（浸于5%NaC1中168h250C）无变化107冲击强度/（N.cm）原来加速曝晒后6.786.7810108硬度（铅笔耐划性）4H10①、评定为满分时以10分计。②、耐磨性检测方法：ASTM1044，1000r/min,250g,cs10号轮。③、耐腐蚀性检测方法：暴露ASTMB117：评价ASTMD1654。④、检测方法：曝晒ASTMB42。随着集装箱涂料及配套系列的规范化和集装箱涂料质量的提高，生产厂家的相对稳定，这个规定才逐渐淡出。在集装箱涂料配套中，均采用环氧富锌底漆（包括车间底漆），按集装箱不同部位的使用特征，配套不同的中层漆和面漆。常规的涂料配套见表二。配套中均为厚膜型涂料，对钢结构防腐性能极佳。3表二、常规的集装箱涂料配套部位涂料名称规定膜厚μm备注合计外侧环氧富锌底漆40130其中包括车间底漆15μm环氧磷酸锌中层漆50丙烯酸面漆40内侧环氧富锌底漆30100其中包括车间底漆15μm环氧磷酸锌中层漆30不氧面漆40箱底钢结构环氧富锌底漆50200-250箱底专用漆150-200分沥青漆、半腊型沥青漆、全腊型箱底漆三种木地板150-200150-200三分涂料、七分涂装。我国从1981年起开始发展集装箱制造业时，它就与电焊工艺一起，被称为集装箱制造的两大支柱。近几年来，随着集装箱制造业的发展，我国已成为世界第一制箱大国，总制箱量达到210万TEU，涂装工艺技术越来越得到箱业主等各方面的高度重视。集装箱涂装工艺的目的是保证集装箱的使用价值，具体体现在四个方面：1、保证集装箱各部位涂层有较高的防腐蚀能力。通过集装箱涂装工艺，使钢材表面处理质量达到规定的等级要求，如清洁度为ISO8501-1988，Sa2.5级，粗糙度Rz为35-50μm，使各部份的漆膜外观质量和膜厚质量达到规定要求（膜厚见表二），并使集装箱配套涂料优异的防腐蚀性能得到了充分的发挥，从而保证了集装箱涂层质量。为各集装箱业主对集装箱的涂膜有一质量保证条款。即集装箱制造厂和涂料商应向箱业主提供保证，保证在5年内集装箱涂膜锈蚀、剥落的面积不大于整个涂膜面积的10%。若超过10%，4则应分清原因，由涂料厂或集装箱制造厂负责分批或整箱重喷，或作相应的赔偿，其中锈蚀的程度是以超过欧洲锈蚀等级Re3级为标准的，但正常使用中机械损伤和遇酸遇碱引起的腐蚀不属此保证范围。保证期是从各国船级社接受集装箱，并签发证书之时起计算的，并将上述内容引入集装箱技术说明书及订货合同中。2、保证了集装箱内侧的使用价值：集装箱内侧是运载货物的空间，通过涂装工艺，使用的集装箱内侧专用环氧面漆漆膜不仅硬度好、并有较强的耐机械磨损能力，经得起叉车装卸货物时的碰撞与磨擦，有一定耐化学特品的性能；最主要的是内侧环氧内面漆无毒无味，通过美国食品和药物管理局的规定（FoodandDrmgAdinistration）并取得相关的认可证书，使集装箱可装运食品和药品。3、满足各家业主对集装箱外侧色泽的需要：每个集装箱公司的集装箱有着统一的颜色，它是箱业主的固定标志。如德国HAPAGLLOYD公司规定采用桔黄色RAL2011；而中国铁路箱规定外面漆颜色为天兰色，色卡号RAL5015；这些均通过外面漆的喷涂来实现的，再配上不同颜色的商标文字和图案，给人以赏心悦目的感觉，提高了集装箱的商品价值和艺术价值。4、集装箱箱体焊缝喷砂工艺是防止焊缝应力腐蚀的有效措施：前已叙述，集装箱是用钢材焊接而成的。据不完全统计，一只20英尺标准箱有240m长的电焊缝。电焊缝部位是极易锈蚀的。原因有三个：（1）电焊工艺中形成的“飞溅”“焊渣”“气孔”“咬边”等焊接缺陷是“缝隙”腐蚀的主要根源。（2）电焊过程中，焊缝区钢材表面温度低不一，形成明显的“热应力腐蚀”；（3）焊接总装成箱时，集装箱各部件的焊缝处形成结构应力集5中。这些原因会使集装箱焊缝在使用过程中发生疲劳腐蚀和应力腐蚀，甚至断裂，出现裂缝。为提高焊缝耐腐蚀能力和抗应力断裂的能力，除了清除“飞溅”、焊渣等外，在集装箱涂装工艺中专门设置焊缝喷砂工位。通过焊缝喷砂使喷砂引入的残余压引力与焊缝钢材承受的交变应力中的拉应力在同一截面叠加后，使焊缝承受的最大拉应力，由表面移到次表面，疲劳裂纹也就不再萌生于表面。5、涂装工艺中的预涂装是保证焊缝、下桁板反面、角配件内侧等。不易喷涂到油漆的特殊部位，不提早锈蚀的重要工艺措施。二、集装箱涂装工艺的特点：等装箱涂装工艺不仅包括喷漆前钢材表面预处理（抛丸焊缝喷砂）、预涂、喷漆、烘干等系列过程，而且还包括与此相关的设备技术管理等系列措施。经过五十年的发展与提高，与船舶钢结构涂装技术相比，集装箱涂装技术更规范，更先进。集装箱涂装工艺的目的是保证集装箱的使用价值，它体现在四个方面。它具有下列特点：1、集装箱涂装必须适应集装箱制造流水线，众所周知，集装箱制造是大批量，高效率的生产过程。目前，我国大多数钢质集装箱制造的工艺流程为：钢材开卷、轧平剪切抛丸喷车间底漆烘干冷加工、成型部件组装、焊接总装配、焊接整箱焊缝喷砂预涂底漆喷底漆流平、烘干中层漆、内面漆预涂中层漆内面漆喷涂涂流平及烘干外面漆预涂外面漆喷涂流平、烘干完工线装配（包括锁杆、门封条、木底板、通风器等）铭牌、密封胶、标贴箱底沥青漆及水密试验成品箱出线6从中可以看出：集装箱制造中抛丸除锈工艺和最后一道工艺箱沥青漆都是涂装，它不仅贯穿着集装箱制造的始终，而且集装箱涂装要与整个集装箱箱制造工艺过程相适应。在流水线的涂装工位上，如在焊缝喷砂、中层漆、面漆喷涂中超时工作或出了疵漏，就会造成生产节拍放慢或全线瘫痪。以喷漆为例，无论自动喷漆，无论手工喷漆，必须达到下列目的：①、符合生产节拍，7-8分钟里完成喷漆、烘干，如果外面漆、漆膜未烘干，就无法进行完工线的装配和商标等粘贴。②、一次喷漆的厚度必须达到规定膜厚的要求，且膜厚均匀。③、涂层外观质量优秀，针孔、气泡、流挂等漆膜病出现。2、以集装箱结构特性为基础：集装箱涂装技术必须以集装箱结构特性为基础，这也是保证集装箱制造质量的关键。现举三例加以说明。①、钢板预处理的抛丸工艺：按国际集装箱标准化委员会规定，ISO标准集装箱有其固定的额定值，集装箱的额定值就是它的最大总质量，也就是箱体自身重量一般为2吨和最大装载量一般为28吨之和。为了使箱体装载量达到最多，应使箱体自身量为最小，所以构成箱体的左右侧板、前端板、门板等均由薄板构成，一般只有1.6—2.0mm厚，其次是底横深为4.5mm，最厚的角柱为6.0mm。按ICC型20尺箱（6528×2483×2591）mm为例，国际集装箱标准化委员会规定箱体结构的变形值必须小于2mm。这对涂装工艺中的预处理工位提出了十分高的要求，在抛丸器角度、运转速度、磨料类型、组成颗粒直径、钢板传输速度等等众多技术参数确定中，稍有疏忽，会引起钢板变形。无法焊接成箱，严重的会造成批量钢板报废，损失惨重。②、波形角度：集装箱业主对侧板、顶板和前端板的波形角度的设计有不同的要求，一般前端板的波形角度为750。有的箱业主为增加7强度全部采用深波形的钢板结构，波形角度在750以上。自动喷漆时，在确定喷涂流量的前提下，喷嘴的喷幅控制在20-25cm范围内；手工喷漆时工人的操作姿势视钢板的波形角度应有改变；以此来保证波形板两斜面上膜厚的均匀度。③、箱底结构：集装箱箱底部有Z型、C型底横梁、下衍材、门槛等钢结构部件；又有箱底木地板部分；结构十分复杂又晒不到太阳，极易滞留水份，引起腐蚀；箱底结构中的叉车槽，每装货一次就受到一次碰撞与磨擦，应力腐蚀严重；箱底底面漆的喷涂又是自下向上进行，操作难度高；正因为如此，箱底涂装质量又是箱东和验箱师检查的重点，为保证箱底膜厚质量，在工艺技术上必须采取相应措施。3、环保是集装箱涂装技术的重点随着科学技术的发展和环保意识的加强，国际集装箱标准化委员会十分重视集装箱绿色环保涂料的开发应用，各集装箱厂也加强了对涂装中三废处理的力度。虽然目前仍使用溶剂型集装箱涂料，但提高环境友好性是集装箱涂装工艺的发展方向，主要体现在三个方面：①、集装箱涂料均系厚膜型有机涂料，VOC低（volatileorganiccompoccnd）固体份含量高，触变性能好，经充分搅拌，可少加或不加稀释剂。有的箱厂的无气喷漆机中，有加热装置，热喷涂时，亦不需加稀释剂：一次喷涂即可达到规定膜厚的要求，相对减少了有机溶剂的挥发量，有利于环保和工人身体健康。②、集装箱涂装技术适应环保型涂料的应用：自一九六二年国际标准集装箱诞生以来，一直采用氯化橡胶外面漆。它防腐性能伏异，柔韧性好，经得起集装箱使用中的碰撞与磨擦。但由于氯化橡胶面漆在制造过程中会放出CU4，破坏大气臭氧层。近十年来，氯化橡胶集装箱面漆已退出了历史舞台，取而代之的是丙烯酸面漆。不同类型的油漆，有不同的施工方法，高压无气喷漆中有不同的技术参数，喷漆工艺必须适应丙烯酸面漆的应用。又如传统型的8箱底沥青漆，含有石棉，苯丙芘致癌成份，有机溶剂毒性也大，遵守环保厚则，绝大多数箱东指定使用不含石棉和沥青全的腊型箱底漆，如美国的Texeyl系列。由于含腊箱底漆（特别是全腊型）对湿度，温度十分敏感。必须加强在箱底结构涂装的无气喷漆设备类型的选择和喷漆条件的控制达到环保的目的。③、涂装环境及三废处理设备的理代化：同船舶、钢结构涂装不同，集装箱涂装工艺的各工位，如抛丸、焊缝喷砂、喷漆、烘干等均在专用的车间里进行，亦配备系列的废气、废水、废渣处理装置，箱厂技术部门出示的施工设计中，指令将这些设备的工作参数与技术指标控制在规定范围内。下图为上海宝山太平货柜公司B线喷漆房通风示意图。图一、面漆喷漆室通风示意图在正常工作时，它的工作参数见表三。表二、面漆喷漆室工作参数项目参数项目参数通风量180000m3/h室温（冬季）20～25℃工作区域气压0．98～2.94pa湿度（冬季）65%空气流速0.5m/s漆雾处理率98%这样不仅有利于环保，有利于操作工人的身体健康；而且使自动9喷漆处于最佳环境条件中，保证了漆膜质量。