由于船舶压载水舱长期处于海水干湿频繁交替的恶劣腐蚀环境 , 同时压载水舱的结构相对复杂，有污泥沉积又不易清洁和干燥，进行涂装维护相当困难。因此，船东对于压载水舱防护涂层使用寿命的年限期望，便是越久越好。国际海事组织 IMO 于 2006 年 5 月在伦敦召开的 MSC81 会议目前已通过最新决议规定——压载水舱的涂层设计寿命要求达到 15 a 。此决议极有可能成为海上人命安全国际公约 SOLAS 强制性的规范要求。如何保证压载水舱防护涂层体系的实际使用年限接近或实现 15 a 的涂层耐久寿命设计，这是我国造船业将要面临的新课题。为此，本文将依据“油轮构造国际合作论坛” (TSCF) 的经验和规范，简单介绍船舶压载水舱的长效涂层防护。
1 压载水舱钢铁腐蚀的方式和防护基本原理
压载水舱的钢铁腐蚀是由电化学腐蚀引起的。防止电化学腐蚀通常采取涂层防护体系和阴极保护两种方法。实际使用过程中，通常压载水舱都会同时采用防护涂层配套体系和阴极保护的联合保护，这样的防护效果更佳。
2 涂料品种的选择
2.1 国际通用规范
涂料品种首先需要符合依据国际海事组织 IMO A798(19) 的决议颁布的海上人命安全国际公约 SOLAS 规范第 A-1 部分规范 3-2 “海水压载舱腐蚀防护”的条款要求。
2.2 特征性能要求
TSCF 要求涂料供应商应提供该涂料产品的挪威船级社出具的 Marintek/DNV 测试报告，应达到“ B 1 ” 级（试板 上无任何涂层缺陷出现），同时参照ASTM D570 标准 6.4 和 7.0 检测涂层漆膜的吸水率达到≤ 1.6 % 。
涂层对钢铁防腐的主要功能是在钢铁表面和周围环境之间起到彼此隔绝屏蔽的作用。事实上，涂层不可能做到绝对不能被渗透，它总是会一定程度地吸收和渗透水。涂层必须能有效阻止海水电解质渗透到涂层和钢铁基材的界面，这样就可以防止腐蚀发生。
因此，就涂料本身品质而言，以上两项性能指标对涂层防护体系能否有效实现预期的使用寿命是非常关键的。
2.3 适用涂料品种
在满足以上 2 项技术性能指标的基础上，据一些船东的实际应用效果反馈 , 高性能铝粉纯环氧涂料的使用效果相当令人满意。但要求作为防腐颜料的高纯铝粉必须是非浮型的，涂层干膜中的金属铝含量（而非涂料配方中的铝粉含量）≥ 10% 。经验表明，当涂层的干膜中非浮型金属铝含量≥ 10% 时 , 铝箔薄片可以层层连贯地紧密重叠并完整地沉积在涂层底部，保持与钢铁基材良好接触导电。这样涂层具有了优异的防水渗透性能和牺牲阳极的双重保护功能。当然，其它高规格的以胺加成物固化的纯环氧涂料也是可以接受的。
2.4 不宜使用的涂料品种——冬用型环氧涂料
低温固化的冬用型涂料产品不适宜用于需要进行长效防护的压载水舱涂层防护体系，因为该类产品特别容易产生较为严重的涂层开裂。而且这种开裂现象并不是在涂装完工的初期就能觉察到的，一般要在使用了几年后才会体现出其严重性。
分段可以安排在有加热设施的涂装工房内进行 , 但对于那些在低温季节不得不采用冬用型环氧涂料的部位，可选择低分子液态环氧的无溶剂涂料 / 低 VOC （有机气体浓度）和高 SVR （体积固体含量）的产品。同时，还须加强打磨倒角，使得焊缝修理平整和边角圆滑（ R2, 3 PassGrinding ），并进行适当的磨料喷射清理 , 得到满意的表面粗糙度，这样可以让涂料均匀平滑地成膜，减少涂层的内应力和其它缺陷。
3 涂层防护配套体系
2 道各 150 μ m 的符合规定要求的高性能铝粉纯环氧涂料的实用效果相当令人满意。目前 MSC81 已批准实行 N.D.F.T:320 μ m 和 90/10 规则。
4 涂装施工工艺
《 15 年涂层防护的涂装施工工艺》对有关涂装施工工艺做了较为详细的介绍。
5 表面处理
5.1 工艺规范和质量标准
在涂料配套体系确定以后，所采用表面处理的工艺规范和质量标准极为关键，实际的生产施工中也存在着一些变数，都直接决定了最终的涂装质量。前期所用钢板要经过磨料抛射预处理生产流水线进行表面处理 , 确认表面粗糙度符合 ISO8503-2 的 Rz:30 ～ 75 μ m 和可溶性盐含量≤ 30mg/m 2 ( 按 ISO8502-9 法测定 , MSC81 现批准≤ 50mg/m 2 ), 然后喷涂 1 道干膜厚度在 D.F.T:15 ～ 25 μ m 的确认不含任何缓蚀剂的无机硅酸锌车间底漆 ; 分段阶段进行磨料喷射的表面处理 , 按照涂层配套规格书要求依次涂装完整的涂层体系 ; 船台 / 船坞阶段进行二次除锈和修补涂装。建议在船舶下水前完工压载水舱的全部涂装，不得已留在移泊阶段的涂装，必须有充足的加热和去湿设备保证涂装施工和涂层干燥固化时符合规定的温度（尤其是露点温度）和湿度要求。当然有条件实施一次性整体施工的特涂工艺是最合适的。
FSCF 对采用分段涂装工艺的表面处理的质量标准推荐几个主要指标：
(1) 分段涂装
(2) 除锈等级 : 破损部位—— ISO8501-1 Sa2.5 级 , 车间底漆完整部位——磨料扫射清理除去 70% 的车间底漆 ( 参照 ISO8501-1 标准，达到类似 Sa2 级 ); 表面清洁度： ISO8502-3 Cleanliness 1 级 ( 实际作的难度太大， MSC81 批准：颗粒大小“ 3 ”，“ 4 ”，“ 5 ”的分布为“ 1 级”， 其它小灰尘在涂装前应清除到在不借助放大镜观测的条件下为不可见程度 ) ；表面粗糙度：推荐 ISO8503-2 的 Rz50 ～ 75 μ m; 结构性处理： ISO8501-3 的 P2 级 , 所有边角必须打磨倒角至圆滑 ; 按 ISO8502-9 法测定，可溶性盐含量≤ 30mg/m 2 ( 现 MSC81 已批准≤ 50mg/m 2 ) 。
(2) 区域涂装
分段大接缝 I S O 8 5 0 1 - 1 的 S a 2 . 5 级 / 破损部位 ISO8501-1 的 ST 3 级；表面粗糙度 : ≥ Rz 25 μ m (TSCFPart2-1,5.34); 表面清洁度： ISO8502-3 Cleanliness 1 级 ( 注释同上 ), 无磨料嵌入 ; 可溶性盐含量≤ 30mg/m 2 ( 现 MSC81 已批准≤ 50mg/m 2 ) 。
MSC81 将批准实施 : 大接缝 St3 级打磨或更好的 Sa2.5 级磨料喷射处理，小面积破损其面积不大于舱室面积 2% 的为 St3 级，如紧邻的破损面积超过 25 m 2 或涂层破损其面积大于舱室面积 2% 的为 Sa2.5 级。
5.2 结构性处理和磨料品种的选择
有别于常规做法，分段表面喷射清理前的结构性处理及验收和磨料品种的选择，经常达不到令人满意的效果。因此，必须在此加以强调。
前期的结构性处理好，有助于根除焊缝和边角处的各种缺陷和减少涂层的内应力 , 有效地延长涂层体系的使用寿命。经验表明，磨料的品种对钢板的表面处理的质量影响很大，尤其是磨料本身的盐分含量经常决定着喷射清理后的钢板表面的盐分残留程度。即使用加热的纯净饮用水将磨料喷射清理前的钢板表面冲洗得非常洁净，只要磨料的含盐量稍高，最终磨料喷射清理后的表面残余盐分还是达不到规定指标。
如果涂层下面留有残余盐分，涂层吸水渗透后形成电解质，就会产生腐蚀，缩短涂层防护寿命，有些情况下会出现危害性极大的气泡。因此，为了使钢板表面保持洁净状态，如有需要可在磨料喷射处理前进行表面清洗 , 还应尽量使用干净的磨料和喷射设备。这样，磨料喷射处理完后的钢材表面也可以保持洁净。为了减少磨料对已清洁的钢材表面再次污染 , 磨料宜选用可以回收的品种并循环使用。石榴石 (Garnet) ，是一种比较理想的磨料，既可以减少大量的磨料处理工作量，又不至于影响到喷射清理的效果，更因磨料是“惰性”的 , 不至于因残留磨料清除不尽而产生其它不利影响。
但目前国内造船厂普遍使用的是钢丸 (Shot) 和钢丝切段（ Wire Cut ），最好外加 50% 比例的棱角钢砂 (Grit) ；以便满足适宜的表面粗糙度要求。虽然它们也是可以回收循环使用的，但却又都是非惰性的，可能会嵌入基材形成“活性”表面，因此不适合用于不锈钢等金属表面。磨料的质量指标要求见表 1 。 5.3 涂装前表面清洁
涂装前的表面清洁也是绝不可轻视的，它直接影响到涂层的附着力，因此必须清除表面的灰尘、油和油污。涂层与钢铁和金属表面或者涂层相互间的附着力有以下几个方面：①漆膜与金属的界面带上了正负不同的电荷，产生静电引力；②涂料成膜物质的极性分子或极性基团在基材金属表面具有吸附作用；③漆膜在粗糙的金属表面也有机械粘附作用。
这种涂料的极性分子和钢铁表面之间正负极的“极 - 极”相互电子吸引力形成强的极性键，通常称作“氢键”。氢键一直处于生成—破裂—再生成的状态。如果有其它种类的极性物质存在，那么就会影响涂料的聚合物分子链和钢铁表面之间的氢键 , 即附着力。比如有水、油和油脂，或者某些溶剂存在时，涂层附着力就会降低。在洁净的钢铁表面，铁 (Fe) 能很快地被氧化形成— OH ，— OH 与被吸附的漆膜分子结构上的醚键、酯键和氨基，还有涂料的高聚合物分子的— OH 与钢铁基材表面的氧原子，都可以相互作用产生氢键。然而，从外界渗透过涂层漆膜的水 (H 2 O) ，也能与钢铁基材表面的基团以及涂层内高聚合物分子上的官能团形成氢键，从而减弱了产生涂层附着力的氢键，最终势必影响涂层底的附着力。如果要在涂层与钢铁表面获得最大的附着力，理想状态是被涂的钢铁表面彻底洁净和完全干燥。灰尘、盐分、潮气和其它污染物对涂层的附着力都是有害的。因此，涂装前的表面清洁度等级也需要高度重视并加以严格控制。
表 1 磨料的质量指标要求
6 验收项目——海水压载试验
压载水舱涂层完工后，必须进行海水压载试验。经全面检测，首先涂层的各项质量指标必须全部符合规定要求。除此以外，压载水舱必须灌注干净的海水 , 满舱压载至少 24 h （ TSCF 推荐 48 h); 如用淡水，则压载试验的时间需加倍延长。然后，进行排空和干燥（如有污泥，则需用淡水反复清洗），细致地检查可能出现的锈蚀和其它涂层缺陷。对于缺陷部位，建议采取局部扩大范围的淡水清洗，达到规定的盐分残留指标为止，这样可以做到高效率低成本。这项试验通常安排在试航期间或试航之后进行。如果没有发现任何涂层缺陷，应立刻关闭舱口并保持到交船出航为止，以免涂层受到损坏。这个时期，起泡通常认为是最严重的涂层缺陷。产生气泡的原因和相关责任必须确认并通告船东。性质严重的起泡和其它涂层缺陷必须尽早进行修补。如果起泡发生在海水压载试验后 , 并且查明是属于涂料本身质量问题的，那么整个区域 / 压载水舱或者受之影响的部位应立即用淡水清洗，干燥后再次进行磨料喷射清理除去原涂层，并重新进行涂装。相关的项目交验和海水压载试验必须重复进行一遍。
7 涂层防护配套体系的质量担保
一般情况下，签字交船后的第一年内，船厂对船东提供质量担保，涂料供应商则对船厂提供质量担保，第二年开始只有涂料供应商对船东负责担保。担保的方式有两种，即涂料供应商独立担保和涂料供应商购买保险，由专业保险公司实施质量担保。
(1) 由于涂装施工工艺和交验质量的规范标准直接决定了最后的涂装质量，同时涂层配套体系的实际使用年限一般都要比设计使用寿命短一些。因此，对于 15 a 设计使用寿命的涂层防护配套体系，涂料供应商具体应该提供多少年限的实际使用寿命的书面质量担保，船东必须事先同建造船厂和涂料供应商，以及负责施工的涂装施工承包商共同讨论协商，达成一致意见。
(2) 担保的涂层缺陷的评判标准 : 目前通常采用欧洲国家锈蚀标准。多数情况下，公认为当涂层的缺陷程度即锈蚀严重程度达到了该标准的图示等级 Re3 时 , 该缺陷区域的涂层就开始对钢铁基材失去有效保护作用 ; 否则 , 可以认为只是轻微缺陷的涂层还能够继续有效地防护钢铁基材。一般认为在担保期限内，涂料供应商所要担保的锈蚀程度达到 Re3 的涂层缺陷面积应该控制在各部位整体涂装施工面积的 3% ～ 10% 。除此以外，涂料供应商和船东最好还应就不可接受的局部严重缺陷的程度及其最大面积做相应的限定，比如任何局部区域的锈蚀程度≥ Re5 的缺陷面积不得大于多少平方米。 另外，由于涂装施工的工艺和质量很大程度上直接影响着整个涂层配套防护体系的使用寿命，而涂料供应商在现场的作用也是有限的，因此必然会在担保函中限定有关担保责任范围。对于 15 a 的涂层设计要求的质量担保，为了有效保障更久的实际使用寿命，船东一般都会将涂料供应商和船厂甚至涂装施工承包单位进行利益和责任一起捆绑，要求共同提供涂层质量的书面担保。这样有利于船东处理那些不属涂料质量问题和涂料供应商责任却是因船厂过失或责任造成的涂层缺陷和商务索赔 , 尽管在实际作中涂料供应商迫于长远利益最后多数会无奈地做出妥协和赔款。另外的办法是，船东会要求购买保险，由第三方即国际专业保险公司提供质量保险担保。
8 结 语
T S C F 是由欧美日韩等国的世界主要船运公司（船队）、造船厂、船级社、涂料供应商以及涂装施工承包商组成的一个造船技术合作论坛。该组织已建造了或运行着很大数目的压载水舱涂层设计使用寿命为 15 a 和 25 a 的船舶，在船舶的长效涂层防护方面积累了丰富的经验。本文参照和引用了该组织颇具权威性的技术规范，总结了上海申佳船厂承建的压载水舱 15 a 涂层设计使用寿命的中化国际 3600 DWT 化学品船在实际建造过程遇到的各类质量和技术问题 , 以及同船东、船厂、外包施工单位的资深涂装专家进行的学术理论和实际应用经验方面的探讨并达成的共识。