挖泥船绞刀头

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绿色造船技术发展趋势

新闻中心  加入时间:2015-10-27 9:33:47     点击:410

 近几年,国际海事组织(IMO)不断以强制性公约、规则的形式来加强对海洋环境乃至大气环境的保护。同时,越来越多的国际非政府组织、行业组织 等也不断推出新的行业标准,一些国家和地区也在酝酿着更为严格的区域性标准,这些对环保要求的日益严格,在很大程度上表明推进绿色造船是未来船舶工业发展 的大趋势,绿色造船主要内容及其要求。

 

    从设计阶段开始,就充分考虑船舶制造、营运乃至拆解回收等各个环节的环保问题,严格按照国际海事组织新规范、新标准的要求,采用利于环境保护和 节约能源的设计方式。

    绿色制造

    采用先进的适用技术和工艺,推行精细化和数字化造船,以减少或消除环境污染,提高资源和材料的利用率。

    绿色材料

    选择容易回收、便于加工、无毒无害、性能高效的材料。

    绿色管理

    在造船生产管理过程中,不断改善作业环境、不断提升现场管理水平,同时采用先进设备,高效使用材料和能源,减少对环境的污染。

       现就船舶绿色设计、绿色制造、如何选择绿色材料这三个方面技术分别阐述如下:

    1、绿色设计技术

    合理设计船舶构造,优化系统布置,降低环境污染,是世界船舶工业发展必然趋势。鉴于此,国际海事组织、船舶设计研究所、造船厂等相关机构正在提 倡“绿色设计”船舶构造及系统,而“绿色设计”要求主要体现在以下五个方面:

    1)燃油舱保护。为防止船舶自用燃油所带来的污染,燃油舱应采用双壳双底保护设计。对于大型油船设计,燃油舱常规的布置一般位于机器处所和货 油舱(包括污油水舱)之间,用于油船的货物区域与机器处所的分隔。比如中国大连新船重工有限责任公司建造的30万吨VLCC船,在货舱区域为双壳结构,有 双层底、双层壳和两道纵舱壁,燃油深舱设置了双壳保护;上海外高桥造船有限公司17.7 万吨散货船,充分考虑了当今世界对环保的要求,在总体设计中将传统设计中的燃油舱从机舱区域搬到了顶边舱,并在舷侧设立隔离空舱,有效地减少了燃油泄露的 可能性。

    2)有利于压载水更换和沉积物清除的设计。压载水更换方法是目前船舶能够安全有效管理船上压载水的唯一有效途径,新建船舶应最大限度地减少沉 积物的积聚,并为沉积物的清除和取样提供安全通道。如上海外高桥造船有限公司17.7 万吨散货船在压载系统的设计中也考虑在海上交换压载水的最新要求,既保证了交换压载水,又满足了船舶的性能要求(稳性、盲区、结构应力等),取得了ABS 船级社“绿色入级符号”,同时该船也是能进入法国敦刻尔港的最大载重量船舶。

    3)船舶机舱舱底水系统布置设计。从源头上减少机舱舱底含油污水的产生,避免油类和清洁水的混合,并减轻滤油设备的工作负荷。比如设置相互分 隔的集油槽和集水槽,将泄漏油类收集到油渣柜,干净的泄漏水收集到清洁水柜;清洁水放残柜排放布置应和含油污水系统分开,清洁水柜里的水直接排到舷外;设 置预处理单元,将机舱污水阱中的含油舱底水先驳至预处理单元,通过重力预先进行油/水分离,再将预处理过的舱底污油水驳至舱底水储存柜等。

    4 标准化和互换性设计。建立绿色设计维修的概念,利用计算机技术,对船舶及其设备进行标准化、模块化、互换性虚拟设计。通过计算机虚拟现实技术,实现设计过 程的可视化,并且对虚拟产品通过仿真试验,确认其性能要求,采用功能多样化与复合化的零件以及简单的连接方法,使整体装置的零件数减少;合理地设计产品中 零件、支撑、载荷的布置,确定适当的整体尺寸,提高材料利用率;设计结构符合工艺性与加工性,以减少加工过程中的材料损耗与能源消耗;设计的结构便于回 收,实现资源的重复利用;设计的结构便于维修,延长产品使用寿命,从而提高船舶及其设备的维修性。

    5 远程协同设计。通过互联网,根据并行工程的思想,由设计者、制造者和环保工程师参与船舶产品的初步设计、详细设计和生产设计整个过程, 通过相互协调,综合考虑船舶产品由初步设计到报废拆解的整个生命周期中影响资源利用与环境污染的所有因素,优化各个设计环节,减少产品生产的往复过程,提 高整个制造系统的资源利用率,降低废品率,节约资源。另外,还应综合考虑产品的结构设计、材料选择、制造环境设计、工艺设计、回收处理设计等各个方面,实 现并行式绿色制造设计。

    2、绿色制造技术

    1)非传统加工技术

    非传统加工技术包括净成形制造技术、绿色干式加工技术和数控加工技术等。其中净成形制造技术包括超塑性成形、等温成形、粉末冶金等技术。净成形 制造技术正从接近零件形状向直接制成工件形状即精密成形或净成形方向发展。成形的零件有些可以直接或稍加处理即可用于组成产品,这可以大大减少原材料和能 源的消耗。绿色干式加工技术、电火花、线切割、高能束加工(激光加工、电子束加工、电解加工、超声波加工、虚拟轴机床加工),干式加工简化了工艺、减少了 成本,而且消除了冷却液所带来的一系列问题,如废液处理和排放等。目前,干式加工在国外已经得到局部应用,如美国、日本、德国等国采用干车削、干磨削、干 镗削等都取得一定的成果。而中国才刚开始研究,主要应用领域是机械加工行业。这些作为新型的加工工艺,有望在船舶产品制造中发挥其应有的作用。数控加工包 括超高速切削技术、多功能化配有自动换刀机构、自适应控制技术等。

    2)快速原型技术与敏捷制造技术

    快速原型制造(RPM)是利用CAD 技术、数控技术、材料科学等集成从而实现零件从设计到三维实体原型制造一体化的系统技术。典型的RPM 技术包括:立体印刷、分层实体制造、选择性激光烧结、熔融沉积成形等。

    敏捷制造技术主要涉及如何虚拟企业、采用智能分解任务、如何虚拟设计、全面模块化设计和制造、以精益生产理论为指导的精细管理等方面技术。如虚 拟制造技术就是在真正产品生产之前在虚拟制造环境下生成软产品模型来代替传统的真实样品进行实验,一般采用高效、无弧光、无粉尘污染的焊接材料和方法。

    3)绿色焊接切割技术

    常用的高效绿色焊接方法主要有气体保护焊、 激光焊接、电子束焊接、 熔化极活性气体保护焊(MAG)和熔化极惰性气体保护焊(MIG)、埋弧焊、电渣焊、扩散焊接等。高效焊接是船舶产品制造中提高焊接生产效率和质量、 节约资源和降低对环境负面影响的重要技术之一。常用的高效绿色切割方法主要有:激光切割、等离子切割、超声切割和机器人切割等。

    4)绿色涂装工艺技术

    以系统工程的思想加以实施,深化涂装生产设计,实现船舶产品绿色涂装,注重钢材预处理质量、缩短分段制造周期、提高预舾装率和分段完整性、加强 涂装生产的动态管理,通过环保型的涂装工艺、涂装设施的应用,以及跟踪补涂等措施,实现环保型涂装作业的目标。主要包括:合理选择涂料、推广移动式涂装系 统和环保型分段涂装房、推进标准化和计算机辅助管理等。

    5)绿色热处理、绿色铸造技术、表面改性技术、绿色包装技术

    绿色热处理技术包括真空热处理、离子热处理、可控气氛热处理、激光表面合金化等技术;绿色铸造技术包括消失模铸造、挤压铸造等技术;表面改性技 术是采用某种工艺手段使材料表面获得与其基体材料不同组织结构和性能的技术,主要包括等离子体表面处理、离子渗氮、激光表面处理、电子束处理、高密度太阳 表面处理、离子注入表面改性、表面涂层、热喷涂、电火花表面涂敷、塑料涂敷、真空蒸馏、溅射镀膜、离子镀、化学气相沉积、分子束外延、离子束合成薄膜等技 术;绿色包装,许多地方把蜂窝纸板包装列为推广对象,为降低商品在流通过程中的破损率、提高包装产品质量起到了积极的作用。除此之外,还应进一步开发农作 物秸秆缓冲包装材料、聚乳酸发泡材料、废纸和淀粉制包装用泡沫填料等新型包装材料,应用于船舶工业中。

    3、绿色材料选用和使用

    在船舶产品全生命周期中, 对环境和人类影响最大的, 一是制造过程中的焊接、涂装作业;二是船舶产品拆解后废弃的各种绝缘材料。因此,实现船舶产品绿色制造,应最少地使用有害材料,尽可能使用能安全环保、易 分解清除、可回收的材料,重点研究和选择无毒、无害化高分子材料,研究废旧高分子材料回收的绿色技术,选用高分子过滤材料——功能膜材料,玻璃纤维毡增强 热塑性复合材料等,采用对现有材料的环境性能改进技术等,以降低环境污染,达到环保要求。

    1)焊接材料

    焊丝(焊条) 的添加助焊药剂,在电弧高温燃烧下,随焊接烟尘一起向空气中扩散,对操作人员和环境构成危害。因此,应首先选用高效焊接工艺和低毒、低烟焊丝(焊条)。目 前,日本、美国、瑞典等发达国家研制出金属粉型药芯焊丝,就是在药芯焊丝中添加脱氧剂(硅、铝、钛、硼等),用于降低熔池金属中的含氧量,且增加粘度,增 强熔池金属的张力,减少烟尘和飞溅物,降低船舶焊接时对环境的污染,同时也具有高效节能特性。该型焊丝非常适用于自动化焊接,广泛用于造船业。如日本船厂 对于海洋工程结构物、液化气船等低温材料的焊接,广泛采用金属粉型药芯焊丝,尤其是机器人和全位置焊接。在焊接时飞溅物可减少30~40%,焊接烟尘减少 30~35%,而且具有良好的焊接工艺性,接头牢固。

    2)船舶产品绝缘材料

    由于矿棉、玻璃棉具有防火、隔音、保温等优良性能和可加工性,目前被广泛用于船舶产品的内装。在船舶产品营运寿命结束后的拆解过程中,这些保温 材料由于没有再生利用价值而被大量抛弃,而且矿棉、玻璃棉的不可降解性,这些废弃的材料直接导致周围的水质和土质的恶化。因此,选用保温材料,不仅要考虑 其技术性能,还应考虑环保性能。研制高效、环保的复合绝缘材料也将成为完善绿色船舶产品技术的一项重要工作。

    3)涂装材料的选择

    船舶产品涂装工艺分为钢板预处理(在钢材预处理车间完成) 和二次除锈涂装(在涂装房内进行)。先进造船国家一般较少进行二次除锈涂装,这不仅减少了资源浪费,而且生产效率大大提高。中国在引入区域船舶产品装备方 法的同时,也在尝试减少二次除锈涂装,采用跟踪补涂技术。跟踪补涂一般在露天平台完成,这对涂料提出了更高要求。传统溶剂型涂料因其对人体的危害和对空气 的污染已无法满足绿色海洋装备和物流装备的要求,取而代之的应是一些无污染、省资源、省能源的绿色涂料。其中具有代表性的绿色船舶涂料有:环保型固体含量 80%以上的高固份涂料、无溶剂型的环氧涂料、水溶性环氧涂料和聚氨酯涂料、环保型的饮水及环境友好型船舶防污涂料等。不仅如此,各种快速造船所需要的 涂料也相继问世,如耐高温的车间底漆、通用型的环氧底漆和低表面处理要求的防锈涂料。据媒体报道,国外业界正在研制光催化氧化钛涂料和智能型涂料等。由于 绿色造船是世界造船业发展趋势,而环保、高性能的船舶涂料是绿色涂装、绿色造船必备条件之一,从而成为国际上研发的重点。

    4)广泛采用纳米材料

纳米材料已被应用于环境保护等领域。当物质被“粉碎”到纳米级细小并制成的“纳米材料”时,不仅材料的物理、化学、力学等性能发生变化,而且会 出现辐射、吸收、吸附等许多新特性。由于纳米技术导致产品微型化,使所需资源减少,可达到“低消耗、高效益”的可持续发展目的,而且其成本极为低廉,其互 相撞击、摩擦产生的交变机械作用力将大为减小,噪声污染会得到有效控制。运用纳米技术开发的润滑剂,既能在物体表面形成半永久性的固态膜,产生极好的润滑 作用,大大降低机器设备运转时噪声,又能延长它的使用寿命,如用在船用主机、大型船用设备上。此外,纳米材料涂层能大大提高遮挡电磁波和紫外线的性能。

 

另外,还有几点比较重要的差距:

 

1 高科技设备全部依靠进口

船舶系统管理混乱,国内船厂普遍严重缺乏专长性人才

3 大批劳务工福利保障不周全,熟练工严重流失,如此造出来的东西工艺肯定与先进国家有一定差距

4遇到技术性难题,不善于创新,一般采取中国式的中庸思想,一面忽悠船东与船检,一面搞关系

5对国外技术依赖性强,缺乏技术专才,没有创新。

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