船舶长期与海水接触,导致大量细菌粘附在其材料表面,形成一层生物调节膜。初代浮游生物的幼虫、孢子纷纷着落在该生物调节膜上,分泌出增强附着力的粘液,并通过化学键合、静电作用、机械联锁、扩散联锁中的一种或几种协同作用,进行强力粘附,不断繁殖。老一代生物死亡后,部分不会自动脱落,新一代又会重新附着在其表面,最终形成大规模的生物群。一般说来,受水体盐度、水域流速等环境因素的影响,船体附着生物会出现死亡,并自动脱落。而实际上,贝类硬壳等海生物在淡水中一周左右会死亡,但其死亡后因强力粘附作用并不会自动脱落,这样就会成为新一轮生物附着的基础。船舶在航行过程中,水的相对流速较大,对生物附着与生长能起到抑制作用,但仍有生物可能附着在船舶上,主要附着部位为船体表面、螺旋桨、桨轴、声呐仓、海底门等。附着物不断积累和侵蚀,最终造成船舶污损。这是一直困扰船舶正常运营的严重问题。[2] 浮游生物
主要有以下几个方面:
1、破坏结构物表面防护涂层,改变基底材料腐蚀程度,增加船舶坞修次数,缩短船舶运营寿命。 浮游生物
2、增大表面粗糙度,增加船舶航行阻力(粘液污损、水草污损、贝壳污损分别增加阻力 9%、19%、33%~84%,最多可达光滑时的 3 倍),降低航行速度(10%左右),延长航行时间,增加燃料消耗(轻度附着时,增加油耗 10%~15%;重度附着时,增加油耗 2~3倍),排放更多的温室气体。
3、若在特殊部位附着,还会危害主机安全,阻塞管道,影响设备正常运行,提高运营成本。如螺旋桨被附着会使有效输出功率降低20%,甚至干扰舰船部署,贻误战机。因此,船体表面附着物的清洗是实现船舶节能减排的重要途径之一。[3]
清洗技术是治理附着物的重要手段,主要是传统的物理方法,包括机械清除、水射流冲刷、超声波震荡等。具有操作简单、时效性强、防护和去除效果明显的优点。船体表面附着物清洗技术主要有坞内清洗和水下清洗。
舰船、特种作业船、海工平台和国内外各类运输船每年的修造需求不断发展,对船舶清洗市场的需求越来越大。坞内清洗主要是清洗表面的部分海洋污损附着生物、被破坏的防污涂层和基底的锈蚀,为后续修造上漆工艺做好准备。
最初的作业由工人们手工铲除污损。舰船进坞后,工人们用刮刀配合化学药剂处理附着生物。这种方法很难清洗干净,还需保证不破坏防锈涂层,效率非常低。而且使用的化学药剂容易产生环境污染和二次残留,浪费人力物力。
气体喷丸(喷砂)清洗作为现国内的主流清洗除锈方法,其使用率约占市场的90%。该方法是利用压缩空气将预先准备好的磨料(常用的是黄砂、石英砂、金属颗粒)喷射到受洗表面,依靠磨料的高速冲击和摩擦去除表面污损和老化涂层。其作用过程比较剧烈,破坏能力强,难以精确控制,劳动强度较大。而且综合考虑喷砂清洗的磨料、人力、作业周期、设备、电耗以及其他维护费用,其成本较高。除此之外,该技术严重污染环境,噪声大,对操作人员的身体健康和工作安全也有潜在危害。 附着物清洗机