1、本科毕业论文（20届）船舶污底的防控研究所在学院专业班级轮机工程学生姓名学号指导教师职称完成日期年月摘要简述了船舶污底中船体材料的腐蚀和水生物的寄生两大污底分类以及污底对船舶性能的影响；分析了产生污底的原因；总结了当代国内外船舶机械除污、抛丸除污、水磨除污等各种去除污底的技术，分析各种方法的利弊；阐述了物理方法、化学方法、电化学方法、生物方法等预防船舶污底的应对措施；提出了船舶防控污底的发展设想。指出船舶污底的去除必不可少，而污底的预防和延缓更为重要。认为加强环保的意识，生产和发展高效环保且抵御船舶污底产生的船舶涂料应是世界当代造船界解决船舶污底问题的热点。关键词船舶污底；阻力；预防；防污漆A
2、BSTRACTDESCRIBESTHESHIPHULLMATERIALSINTHEDIRTOFCORROSIONANDAQUATICLIFETWOCORRUPTBOTTOMPARASITICCLASSIFICATIONANDCORRUPTBOTTOMONTHESHIPSPERFORMANCEINFLUENCETHEPAPERANALYSESTHECAUSEOFDIRTREASONS，EXPOUNDSTHEPHYSICALMETHOD,CHEMICALMETHOD,ELECTROCHEMICALMETHOD,BIOLOGICALMETHODSTOPREVENTSHIPCORRUPTBOTTOMM
3、EASURESPUTSFORWARDTHEDEVELOPMENTOFPREVENTINGTHESHIPALLOWEDIDEASTHEREMOVALOFSHIPPOLLUTIONPOINTEDOUTTHEESSENTIAL,ANDCORRUPTBOTTOMISMOREIMPORTANTTOPREVENTANDDELAYTHINKSTRENGTHENINGENVIRONMENTALCONSCIOUSNESS,PRODUCTIONANDDEVELOPMENTOFEFFICIENTANDENVIRONMENTALLYFRIENDLYANDRESISTTHESHIPPOLLUTIONGENERATEDM
4、ARINEPAINTSHOULDBEWORLDCONTEMPORARYSHIPBUILDINGBOUNDEDSOLVETHEPROBLEMOFSHIPPOLLUTIONHOTSPOTKEYWORDSSHIPBOTTOMFOULINGRESISTANCEPREVENTIONMETHODANTIFOULINGPAINTII目录目录II0引言11概述211船舶污底分类2111船体材料的腐蚀2112海生物的寄生212船舶污底的影响2121增加船舶阻力2122案例分析413防污底现状514防污底意义52清除污底技术621船舶合理调度622机械除锈6221小型风动或电动除锈6222喷砂（丸）除锈6223抛
5、丸除锈6224高压水磨料除锈723其他方法73船舶污底的预防措施831物理方法832化学方法8321防污漆的发展和应用8322相关法律法规9323电化学的应用1033生物方法114船舶防污底的发展与设想1241防污底系统的发展1242防污底系统的替代产品1243发展高效环保船用涂料135结语1致谢错误未定义书签。参考文献2附录错误未定义书签。10引言人类造船已有悠久的历史，从史前刳木为舟，在漫长的时期内，人类使用和制造的都是以风力或人力推进的木船。1807年，美国人富尔顿建成世界上第一艘蒸汽机船，当时采用明轮推进。1879年，世界上第一艘钢船问世。从此船舶进入了以钢船为主、以机器为动力的时代。
6、20世纪五十年代起，船舶推进装置以汽轮机和柴油机逐步取代了蒸汽机，更有新型以核动力推动的船舶。由于航运业的发展和军事需要，造船技术迅猛发展，造船业已成为世界上重要的重工业部门。船舶以钢结构为主，建造工业复杂，涉及机械、电气、冶金、建筑、化学以至工艺美术等多项领域。当一条船加工成型整体装焊之后，最后一道工序就是涂装。没人愿意看到辛辛苦苦，巨资打造的船舶还未下水就已锈迹斑斑。“千里之堤，溃于蚁穴”即使这个道理。因此，船舶防腐蚀一直是造船，修船工业着重考虑的问题之一。国际IMO组织针对船舶防腐有严格的环保要求，幸运的是目前国内外企业已开始重视这个问题，积极研发全套防腐涂料和涂装解决方案。除了船舶下水
7、前的防护工作外，运营中船舶防腐蚀、污底也不容忽视。船舶在水中航行时，在船体在遭受海水腐蚀的同时，航洋水生物，藤壶、海藻等会持续在船体上寄生，导致船体水线以出现严重的腐蚀和污底。船舶航行时的阻力主要来自空气和水，大多数情况下，水的阻力远远大于空气阻力，是整个阻力的主要部分。根据船模或实船试验表明，水对船体的总阻力约为与船速的平方成正比，即2VARR式中R一水对船体的总阻力。V一船速。AR一阻力系数，与船体线型、排水量、污底程度、海情等因素有关。其中，因污底产生的阻力称为污底阻力，它是由于污底使船体湿表面变得更粗糙，导致船体摩擦阻力及涡流阻力增加所构成的阻力。由此可见船舶污底对船体总阻力有直接的影
8、响。而总阻力的增大，又意味着船舶要保持正常航速就需要更大的推力，间接加重了船舶主机的负荷，引发能耗，环境污染，经济效益下降等一系列问题。21概述11船舶污底分类船舶在海中航行，船体水线以下部分由于长期浸泡在水中，致使船体生锈，同时海水中的生物，如贝类、海藻、浮游生物等附着咋船体上，使船体表面脏污和粗糙，船舶术语称之为污底。船舶污底会导致船体摩擦阻力、涡流阻力增大，从而影响船体总阻力的大小。111船体材料的腐蚀海水中影响金属腐蚀的主要因素有由于海水中含盐量高,这就使海水成为一种导电性很强的电解质溶液,对电化学腐蚀的发生具有重要的促进作用海水中含量最多的盐类是氯化物,其次是硫酸盐。船体金属的腐蚀可
9、以分为电化学腐蚀、化学腐蚀、生物腐蚀等几种,而船舶在航行中的大部分腐蚀都是电化学腐蚀。船体上的大部分腐蚀的腐蚀电池反应为阳极FEFE22E阴极O22H2O4E4OH由于在阴极部位产生碱性的OH离子,会使油脂型、醇酸型漆膜皂化剥落,使涂膜失效，进而加速腐蚀。船体水下部分，根据腐蚀介质的作用条件可以分为艏部、艉部、船舷、和船底四个部分，其中以船体水线部分及水下部分所处条件最为苛刻，这个区域由于各种漂浮物和系泊条件，港区水面上的石油产物都会促使涂层破坏，引起腐蚀。船体水下部分，焊缝部位常常发生严重的腐蚀。当焊缝金属的电位低于船体壳板的电位时，焊缝金属成为腐蚀电池的阳极，而面积较大的外壳板成为有效地阴
10、极，这导致焊缝金属腐蚀速率大大增加。112海生物的寄生贝类、海藻、浮游生物等常寄生在船底。它们的生长因气候、海区的不同而不同，温度越高，盐度越大，则生长越快。特别是船只停泊不动更易滋生。污底的产生在一定时间内按线性规律增加，经过一定时间后其增长速度逐渐减缓。在船底部位，由于海生物的附着，易产生氧浓差电池而引起坑蚀，同时，海生物的排泄物除助涨了腐蚀之外，随其积累还会侵入船底涂膜中，从而将涂膜损坏，造成严重后果。12船舶污底的影响船舶污底的影响是直接造成船体受损，表面粗糙度增大，使船体与水流摩擦力增大，导致船所受阻力增大，降低了船舶的推进效率，增大油耗。121增加船舶阻力船舶污底增加了船舶的航行阻
11、力。假设螺旋桨转速不变,则船速会相应减慢,引起螺旋桨进程比减小,扭矩系数增大,螺旋桨所需转距增加。这会使螺旋桨特性曲线变陡,如图1中曲线所示【1】。3在正常运行的情况下,主机转速与螺旋桨配合的工作点是A通常指满载静水全速航行,即柴油机在标定功率下的工作特点,当由于污底的原因阻力增加时,在主机油门不变的情况下即供油量不变,曲线与全负荷速度特性曲线1交于B点,主机转速降至N2N2NH,功率也降至P2。如果要保持标定转速不变,而加大油门格数,则柴油机超负荷运转,这是主机操作所不允许的。而且柴油机的燃油耗量将大大地增加,这是不经济的。如果推进器功率储备较小,主机长时间在超负荷状态下运行会加速柴油机的磨
12、损,使主机的有效功率下降,主机的工作状况恶化。图1污底时的配合特性因此，当船舶存在一定程度的污底而船舶航行阻力增大时，应避免主机在超负荷状态下长时间运行，空载控制主机的油门，重载控制主机的排温，使其速度特性适应螺旋桨特性的变化，减少主机燃油消耗。期间应加强对主机的维修保养，提高主机的有效功率，使主机处于比较稳定的工况。对此，我们再做如下分析在图2中【6】曲线1是船舶主机的外特性曲线，在设计工况下，船是处于满载状态以设计航速航行，选定的螺旋桨的效率最大，对应的是该螺旋桨的最佳进速系数J1，在图2中对应的螺旋桨特牲曲线为曲线I，曲线I与曲线1的交点NH就是主机的额定工况点，额定转速为NH，额定功率
13、为PH，此时主机的燃油消耗率最低。当船满载航行而存在污底时，进速系数减小，假设此时的螺旋桨特牲曲线为图2中的曲线，与主机外特性曲线1相交于点B，此时相较于正常情况，对船舶性能影响有如下三个不利对应的螺旋桨转速NBNH，J2J1，航速将降低较多，造成对运营的不经济；J2J1，而J1是最佳进速比，此时螺旋桨的效率低，造成能源的不经济；对柴油机来说，工作在外特性的B点而非额定工况的A点，燃油消耗率更高，造成能源的不经济。下面简单分析一下船舶在压载或部分负载时的情况，当船无污低时，工作在E点，当船有污低，同样负载下工作在F点，虽然此时，螺旋桨的效率有污底时更高，但同样的转速，有污底时的J4J3,航速更
14、小，而且由图2可知有污底时柴油机处在的部分特性曲线3比无污底时处在的部分特性曲线2油门刻度更高，喷油量更多。总之，4在压载时，虽然有污底时效率更高，但却喷油更多，航速更低，这是由于有污底时阻力系数增加的缘故。图2螺旋桨负荷特性曲线122案例分析例如【3】，某公司轮船，总载重吨39817T的散货船。主机型号SULZER/6RND76,额定转速120RPM,额定功率8820KM。“XXX”于2002年一月进船厂坞修后至2003年11月已航行22个月，由于长时间在行上航行，很少有时间进入淡水港浸泡。从2003年5月下旬，也就是第11航次，有秦皇岛回厦门的途中，发现船舶航行时螺旋桨滑失率明显增大，航速
15、下降。在随后的几个航次，螺旋桨滑失率从1472增加到2824，甚至短时间高达32。经自查和综合分析，船舶主机在坞修时6个缸套已全部换新，燃气下窜的状况已经彻底消除，主机转速正常，因此判断，造成航速下降的原因是船舶污底严重。从船舶空载运行时船体水线以下已部分可见海生物已覆盖了船体，早已看不到首位水尺。2003年6月，船抵厦门时，请潜水员下船底探查，发现船底部分海蛎壳已经覆盖很厚，因此，船舶航行的阻力会大大增加，尤其是载重时船舶吃水将近114M，水下体积大且吃水深，相对运动时摩擦阻力大，造成航速大幅度下降。同时也导致主机油门控制杆在相同的油门刻度位置时，由于船舶航行阻力增加，而造成主机转速下降和高
16、压油泵实际供油尺刻度的增加，以及主机热负荷增加。由于主机的转速与燃油消耗的立方成一定比例，故油门加的很大，燃油消耗增加，而实际航速提高甚微。这样在航行中，主机润滑油消耗增加，磨损增大，直接导致船舶营运成本提高。从表中所提供的数据可以看出，2002年部分航次的高压油泵刻度约在5658左右，而2003年部分航次的高压油泵油门刻度约在6163左右。具体再看2002年9月24日一9月28日是2002年第20航次从秦皇岛装39383T煤回厦门，与2003年第20航次刚5好日期和航线、季节都基本相同，2003年第20航次少装721T。从这两个航次比较可以看出，2003年第20往返航次比2002年第20往返
17、航次多航行了2907H，燃油单航次重载航次就多消耗了37496。因此可见，造成船舶耗油量增加的主要原因是船舶污底，上述分析是正确的。表1部分航次有关数据日期航次航向海上定速航行时间（H）航次主机平均转速（R/M）航次主机高压油门刻度（格）主机理论航速（节）船舶航次平均航速（节）船舶平均滑失率（）航次船舶载重量（吨）主机海上定速共消耗燃油09/0709/11200219黄骅厦门92810241561324122971836477108509/180922200220夏秦902100385851298122457空载100409/2409/28200220秦夏9321012057130911829
18、739383102709/0309/20200319日照厦门92498266131270954249138598103309/1509/20200320夏秦102179866628127610971403空载121609/2409/28200320秦夏101071010763213071003232538662140213防污底现状目前为了避免船舶的严重污底，主要有如下几方面的措施（1）船舶坞修时船体表面进行光洁处理，涂漆均匀，使船体不易腐蚀生锈，海生物不易附着，但由于工业工艺和材料的限制，难以达到显著效果；（2）使用防锈漆和防污漆涂层，虽然能抑制海洋生物的寄生蔓延，但由于新型船体涂层的欠缺，
19、目前使用的船体防污漆以有机锡为原料附带重金属污染，人体一旦吸入，能影响7代人【16】，直接对海洋环境造成危害，难以突破“防污不环保，环保不防污”的难题。（3）适当安排船舶进入淡水港区，因为生长环境的变换，海生物的生成被减缓。（4）船舶污底比较严重时，安排进坞洗底或采取水下刮底，清除船舶污底。这种方法最传统最直接，但是工作量大，成本高。14防污底意义船舶污底对船舶的营运效率有着巨大的影响，找到合理而低成本的处理方法来解决污底问题，有着巨大的经济效益。影响船舶阻力的因素有很多，船舶污底不可忽视。船舶污底影响船舶主机的安全运行，增加船舶的营运成本。船舶污底的有效防治和处理，能在许多方面节省船东的费用
20、，降低营运成本节省燃油消耗；延长了船舶进坞周期，增加船舶营运时间。及时解决船舶污底对船舶的安全性、经济性都具有实际的意义。62清除污底技术21船舶合理调度船舶严重污底时，航行阻力大增，主机要保持航速就得加大油门，使得主机负荷过高，磨损加剧，滑油消耗增加，推进效率低下。必须及时采取正确措施，防止情况进一步恶化。根据船舶的营运情况，适当安排船舶进入淡水港区浸泡，由于海生物不适宜在淡水中栖息，舰船在淡水中一周，海生物便会死亡，缓解海生物的生成。这种方法简单易行，但并不能彻底解决问题。22机械除锈机械除锈的工具和工艺较多，其中主要的有以下四种221小型风动或电动除锈小型风动或电动除锈可在任何部位使用，
21、特别在修船过程中得到广泛应用。这种除锈工艺主要以电或压缩空气为动力，装配适当的除锈装置，进行往复运动或旋转运动，以适应各种场合的除锈要求。如角向磨光机、钢丝刷、风动针束除锈器、风动敲锈锤、齿型旋转除锈器等，属于半机械化设备，工具轻巧、机动性大，能较彻底去除锈、旧涂层等，能对涂层进行打毛处理，效率比手工除锈大大提高，但缺点是不能除去氧化皮，表面粗糙度较小，不能达到优质的表面处理质量，工效较喷射处理低。222喷砂（丸）除锈喷砂使用高压风作动力，主要以颗粒喷射冲蚀作用构成的以达到表面清洁和适宜的粗糙度，设备包括敞开式喷丸（砂）除锈机、密闭式喷丸（砂室）、真空喷丸（砂）机。敞开式喷丸（砂）机应用较为广
22、泛，能较为彻底地清除金属表面所有的杂质，如氧化皮、锈蚀和旧漆膜，除锈效率高，质量好。喷砂消耗的人力比较大，适合单个工件表面处理，效率相对较低，但是对于清理要求较高形状很不规则的工件必须采用喷砂。喷砂使用的材料多是高硬度的砂石如石英砂等或是铜矿渣,而且本身也是手工来操作完成,其速度与抛丸相比要慢,而且假如使用的是砂石,在喷砂的过程中砂石与构件的撞击会产生一些砂石粉末,这些粉未会粘附在构件表面,而且喷砂对构件的表面粗糙度低于抛丸但对由于磨料一般不能回收，对其他作业有影响，清理现场麻烦。所以环境污染较重，近来逐渐被限制使用。223抛丸除锈抛丸技术是目前国际上对船体以及各种机器零部件进行表面清理、强化
23、、光饰、去毛刺的一种先进工艺之一，该设备主要由抛丸器、耐磨橡胶环带、绞龙、提升、分离器、进料输送、除尘机、电器组合而成，目前已被很多行业广泛采用。该设备功能技术含量较高，可设计PC控制及电器自动控制，具有自动监控，自动保护及无级变频调速等装置，可达到一机多用的目的。其主要原理摒弃了压缩空气作动力做法，采用抛丸器、离心力的抛射，对工件表面进行高速投射特别对工件的内腔死角进行抛7丸清理，从而达到所需的光亮度、清洁度、粗糙度和强化工件表面的目的，大大提高零件的使用寿命和美观性。在封闭空间内,由多角度多点喷枪,向构件喷射金属颗粒,构件表面可以达到四级的除锈除油效果,其表面粗糙度经过防腐涂装后漆面的抓力
24、与保持时间都会达到一个很理想的效果。而抛丸相对来讲，效率较高，人工投入较少，适合大批量生产，效率往往是喷砂的几十倍，但是缺点是不易移动，地点相对固定。目前使用于五金、汽摩配件、铸造、造船、汽车、钢管防腐、型材除锈、不锈钢铝材喷砂等方面大量应用抛丸机。抛丸一般为高速旋转的飞轮利用离心力将钢砂高速抛射出去，不同于喷砂使用高压风作动力，喷丸得到的铸件表面质量没有喷砂的好，但比喷砂经济。而且能够去除一些铸件难以清理的粘砂，而喷砂不行。喷砂和抛丸是两种不同的表面硬化工艺，喷砂处理过的硬度比抛丸的低，所使用的工具也是不同的了喷砂喷丸根本区别就是两种喷射介质的差别。抛丸所用的钢丸和铁丸其实并不是真正意义上的
25、丸,准确的说它是小钢丝或小钢棍,只是使用了一段时间后才看起来象丸子的,所谓喷砂的砂说穿了,也就是河砂而已,和建筑用的没有什么两样,只是喷砂用的经过筛制,含泥少,颗粒大小规格而已。当然有的行业也有不同，如船舶行业的抛丸用的是真正的钢丸、喷砂用的是金属矿砂（不是河砂石英砂）。当然效果也有差别喷砂比较精细，轻易控制精度和平面度，喷丸比较经济实用，能轻易控制效率和成本，可以通过控制铁丸的直径来控制喷射效果224高压水磨料除锈高压水磨料除锈。利用高压水射流的冲击作用（加上磨料的磨削作用）和水撬作用破坏锈蚀和涂层对钢板的附着力。例如某船舶修造公司从德国引进的超高压清洗机，俗称“水刀”，用来给船舶除锈除漆，
26、清洗污底。水刀有个旋转头，刚起动时转速不快，能清楚地看到三股水流，但两三秒钟之后，水压大增，转速也加快，水流射到铁板上，铁沫四溅，现场呈现出蒙蒙水雾。水刀经过之处，船板上的油漆、铁锈被去除干净。高压水磨料除锈技术的特点是无粉尘污染，不损伤钢板，大大提高除锈效率，除锈质量好，效果不亚于喷砂，但比喷砂更节约资源更环保。但除锈后的钢板易返锈，须涂装专门的带湿除锈涂料，对一般性能涂料的涂装有较大影响。23其他方法化学除锈主要是利用酸与金属氧化物发生化学反应，从而除掉金属表面的锈蚀产物的一种除锈方法，即通常所说的酸洗除锈，只能在车间内操作。在船体除锈，除污底方面化学产品有少量应用，此处不再指赘述。新型的
27、水下防污底系统避免了船舶必须进坞清除海洋生物寄生造成的污底。此外，超声波、电解装置也被用于去除船舶污底物。83船舶污底的预防措施31物理方法物理方法主要指的是船体钢材在涂装前的表面预处理，其处理质量对于图层的质量和保护效果起着关键性的作用。在现代造船中，加工以前对钢材的原材料先进行处理，出去表面的氧化皮和锈蚀，涂上车间底漆以确保钢材在加工过程中不继续腐蚀，这一阶段称之为钢材的表面处理。另一阶段的处理则是在钢材加工成分段或进而合拢成船舶整体时，要进行涂装所作的钢材表面预处理，成为“二次除锈”。船舶修造工艺中主要利用喷砂除锈，抛丸除锈等工艺对船体表面做处理。为避免或限制船舶的污底、普通粗糙度、局部
28、粗糙度对船舶阻力和推进性能的影响，在船舶制造、维修和运营中应采取如下一些措施。对于严重污底的船必须定期进坞除污或采取水下刮底，清除海生物，消除船舶污底的影响。但水下刮底将使油漆损失，刮底后应适时坞修。坞修时，船体喷沙除锈应使表面光洁，要避免过度铲除造成表面粗糙。在局部粗糙度中，横向焊缝影响较大，在修造船时要注意船体表面焊缝的平整光滑。船体表面油漆时要均匀，并应先在表面敷涂两遍防锈漆，然后再涂一二遍防污漆，以利用防污漆中的毒素，杀死幼小的贝类、海草，避免污底形成。32化学方法化学方法预防船舶污底主要是利用船体涂料的应用来防止或抑制船体材料的腐蚀和海生物的寄生，也是目前应用最广泛最有效的方法。32
29、1防污漆的发展和应用防污漆的作用原理就是涂覆在船底的防污漆涂层释放出毒素，在靠近船底的水下形成薄薄一层有毒的水区，起到驱赶幼虫和孢子，不让其附着和“定居”生长在船壳表面的效果。远在帆船时代，船舶就开始使用石灰及含砷和汞的化合物和DDT联合国在1973年禁止使用充当防污系统用作船体涂层。20世纪60年代，随着化学工业的快速发展，开发出了作用效果好、价格低廉的金属化合物防污底漆，最具代表性的就是有机锡化合物TBT，到20世纪70年代，因其防污底效果在当时已经显著，成本又低，大部分远洋船舶已广泛使用这种防污底漆。早期的有机锡防污底漆【5】，其作用机理是，其中的活性成份不断从油漆中渗出，杀死藤壶和其它
30、吸附在船体上的海洋生物。但其明显的不足是这些自由结合的漆层中的杀虫剂渗出率是无序的，初期的渗出速度往往较快，等杀虫剂完全渗出漆层后，毒性要再过18至24个月才能消失。很明显，这种防污底漆作用时效短，却对环境有较长时间的危害。防污底漆有突破性发展是20实际60年代自光漆的出现。在自光漆中，有机锡化合物以特殊的化学方式与聚合体结合，克服了之前防污漆的缺点，这种漆的渗出率是有序的。一旦表面层消失，杀虫剂的反应再从下一层开始，杀虫剂的渗出率在整个作用期间都是均匀的。因此效果好，持续久，可使船舶能在60个月中不需重新涂装。含有TBT的自光漆在船舶工业中取得了巨大的成功，但这种漆很快就9被发现具有致命的缺
31、陷，环境研究表明在水中和沉淀物中的有机锡化合物除了杀死附着在船体上的海洋生物外，还可能进入食物链，其附带重金属污染，人体一旦吸入，能影响7代人。特别是能引起牡砺壳体变形、海螺性变异，在其它海洋生物中出现免疫反应、神经中毒和基因影响。1988年，这个问题引起国际海事组织IMO的海洋环境保护委员会MEPC的重视，随后便催生了国际控制有害防污底系统公约，公约禁止船舶防污漆使用有机锡。防污漆从基料组成和作用机理进行分类【16】，可简单地归纳为5个类型传统长效型防污漆、释放型防污漆、接触型防污漆、自抛光防污漆、自释型防污漆。当前主要使用和发展如下涂料无锡自抛光防污涂料；含氟或硅聚合物的低表面自由能防污涂
32、料；以碱性硅酸盐为防污剂的防污涂料；含生物活性物质的涂料；表面植绒型防污涂料；含纳米无机填料的防污涂料；添加天然硅晶体的防污材料；含植物提取物的防污涂料。船体表面油漆时要均匀，先在表面涂防锈漆，然后再涂一两遍防污漆，以利用防污漆中的毒素，杀死幼小的贝类、海草，避免污底形成，注意防污漆和防锈漆的相容性。正确应用防污剂同时具有较高的经济效益和环境效益。图3自抛光防污涂层示意图有机锡系统的替代产品包括铜基涂层和硅基系统，它们可使船体表面光滑，船舶航行时极易冲刷掉海洋生物。防污底装置的开发也正在进行中，水下清洁系统避免了船舶必须进坞清除船体海洋生物，同时，超声波或电解装置也有助于去除船舶污底物。已投入
33、使用和正在研究的替代产品有铜基防污漆，无锡防污漆，光滑涂层等等。322相关法律法规10从1988年环保会第26届会议提出有机锡的污染问题开始，国际海事组织IMO不仅仅针对有机锡（TBT）,还有要解决所有防污底系统的问题，起草一份强制性文件，直到2001年10月5日，在IMO总部伦敦举行的为期五天的IMO外交大会上通过了国际控制船舶有害防污底系统公约。该公约禁止船舶防污漆使用有机锡并建立机构防止在今后防污底系统中使用其它有害物质，要求公约当事国禁止或限制悬挂本国国旗的船舶以及没有悬挂本国国旗但营运于其管辖区域、进入其港口、船厂或近岸码头的船舶使用有害防污底系统。IMO2L届大会同时也敦促有关工业
34、避免使用、买卖本公约控制的物质。新公约将在合计商船总吨位不少于世界商船总吨位25的至少25个国家核准L2个月后生效。公约附件L规定，2003年1月1日，所有船舶不得施涂或重新施涂含有机锡化合物的防污底系统。到2008年1月1日生效日期，在船体、外部构件或表面上不得使用该类化合物，或应有一个阻挡防污底系统渗出此类化合物的隔离层。本公约允许建立包含有关专业群体的技术组审议在防污底系统中禁止或限制使用的其它物质。我国是2001年公约的签字国，并于于2011年3月3日向国际海事组织递交了加入控制船舶有害防污底系统国际公约的加入书，同时声明如下本公约适用于中华人民共和国澳门特别行政区；在另行通知之前，本
35、公约不适用于中华人民共和国香港特别行政区。我国作为一个海运大国，近年来环境保护意识不断增强，环境保护的法律法规不断完善，对该公约的积极加入和施行，不仅是对国家和世界环境保护所作出的贡献，也是促进我国航运事业科学发展的必要举措。323电化学的应用电化学保护是利用电化学原理对船舶进行保护防止电化学腐蚀（原理图4A）的一种方法，它的基本原理是使腐蚀原电池的电位差减小或此傲视，可分为阳极保护和阴极保护两大类。（1）阳极保护是指将被保护的金属与外加的直流电源的阳极相连，使其阳极极化至稳定的钝态电位，从而减小金属腐蚀速度的一种电化学方法，原理如图4B。所谓“钝态”是指金属和合金在特殊条件下失去电化学活性，
36、阳极过程首先受到由阻滞而引起的高耐蚀状态，一些重要的结构材料，如铁、铬、镍、钛及其合金仅具有活化向钝化双向转变的行为。（2）阴极保护的作用原理如图4C，即通过对被保护结构物施加阴极电流使其阳极腐蚀溶解速度降至最低。如果由外加电源向金属输送阴极电流，则称为外加电流阴极保护法；如果阴极电流有其他一种电位更负的金属来提供，则称为牺牲阴极保护法。金属电化学腐蚀的根本原因是金属表面电化学性质的不均一性。当金属与腐蚀介质接触时，表面上存在许多微阴极和微阳极，其中微阴极电位较正，11图4电化学腐蚀及防护原理图而微阳极电位较负，它们组成了电位差达50100MV的腐蚀微电池，使微阳极区发生腐蚀。当对金属进行阴极
37、保护时，中微阴极电流集中到微电池中电位较高的阴极上，使得微阴极的电位负移，于是原来腐蚀微电池中微阴极和微阳极的电位差变小，甚至变成等电位的，微阳极的溶解过程也就减缓或停止了。对金属结构物实施阴极保护必须具备以下条件（1）腐蚀介质必须导电，并且又足以建立完整阴极保护电回路的体积量。（2）金属材料在所处介质中应易于进行阴极极化，即阴极极化率要打，但在阴极极化过程中化学性质稳定。（3）被保护设备的形状、结构不宜太复杂，否则会由于遮蔽现象使得表面电流分布不均匀，有些部位电流过大，有些部位电流过小，达不到保护的目的。33生物方法海洋生物的生长习性无疑也对船舶污底防控具有重要意义。海洋中的海藻、贝类等的生
38、长因气候、海区不同而异，温度越高，盐度越大，则生长越快。停泊不动的海船容易生长。污底的产生在一定时期内按线性规律增加，超过一定时期后其增长速度逐渐减缓3。在淡水中航行的船舶要好一些，但油漆的脱落、船体的锈蚀及附着污泥等，也将使船体表面的粗糙度增加。污底的影响程度与涂料、水的温度和盐度等周围环境条件有关，目前仍靠积累有关经验数据作大致估算。因此根据船舶营运情况，如果有可能，适当安排船舶进入淡水港区，使船舶浸泡淡水，海生物会因环境的改变而死亡脱落或减少生成。相对来说这是一种简单易行的方法。另外，依靠海洋生物如珊瑚和海绵保持船体无污底。应用天然化合物的研究还处在初级阶段，人工合成新杀虫剂如酶能破坏船
39、体细菌的粘性，以此抑制污底产生，这种方法对环境无任何危害，是理想的防污底方法。124船舶防污底的发展与设想41防污底系统的发展早在帆船时代，船舶习惯使用石灰及含砷和汞的化合物和DDT联合国在1973年禁止使用充当防污系统用作船体涂层。20世纪60年代，化学工业开发了作用效果好、价格低廉的金属化合物防污底漆，特别是有机锡化合物TBT，到20世纪70年代，大部分远洋船舶已使用这种防污底漆。早期的有机锡防污底漆，活性成份不断从油漆中渗出，杀死藤壶和其它吸附在船体上的海洋生物，但是这些自由结合的漆层中的杀虫剂渗出率是无序的，初期速度往往较快，杀虫剂完全渗出漆层后，18至24个月毒性才能消失。20世纪6
40、0年代末，随着自光漆的出现，防污底漆有了突破进展。在自光漆中，有机锡化合物以化学方式与聚合体结合，因为杀虫剂在漆层表面与海水发生反应时而分散，所以这种漆的渗出率是有序的。一旦表面层消失，杀虫剂的反应再从下一层开始。杀虫剂的渗出率在防污漆使用全过程中是一样的，因而使船舶可能在60个月中不需要重新涂漆。含有TBT的自光漆在船舶工业中取得了巨大的成功。但不久，环境研究表明，在水中和沉淀物中的有机锡化合物除了杀死附着在船体上的海洋生物外，还可能进入食物链。特别是能引起牡砺壳体变形、海螺性变异，在其它海洋生物中出现免疫反应、神经中毒和基因影响。1988年，这个问题引起国际海事组织IMO的海洋环境保护委员
41、会MEPC的重视，并催生了国际控制船舶有害防污底系统公约。公约要求【10】，不得应用或重新应用含有作为生物灭杀剂的有机锡化合物的防污底漆；船舶防污底系统不得含有作为生物灭杀剂的有机锡化合物，或者用一个密闭涂层覆盖不符合防污底公约要求的防污底系统。公约还规定，缔约国应开发有效且对环境安全的防污底系统，对其所属水域内使用的防污底系统予以批准、登记或发证。这就促使化工领域积极研发新产品，开发出多种防污底系统的替代产品，以满足当前需要。42防污底系统的替代产品当前化工领域，有机锡系统的替代产品包括铜基涂层和硅基系统，它们可使船体表面光滑，船舶航行时极易冲刷掉海洋生物。防污底装置的开发也正在进行中，水下
42、清洁系统避免了船舶必须进坞清除船体海洋生物，同时，超声波或电解装置也有助于去除船舶污底物。已投入使用和正在研究的替代产品和方法有以下几种【5】1铜基防污漆该产品已经存在，比TBT对海生环境毒性小，但仅对动物有效，抵抗海草须添加对环境有危害的除草剂。2光滑涂层不含杀虫剂，但具有相当光滑的表面，即使发生污底也容易清除。适用于最低航速为30节的船舶。涂层损失难以修复。易发生轻度污底但每年进坞检查时很容易用高压水枪去除。3无锡防污漆已证实对北海的客渡船有效，通常第35年或更长时间进坞一次。从事特殊工作的船舶，如拖船、引水船、科研船，如果每年使用超过100天，那至少每三年进坞一次；如使用不13够频繁，须
43、每年进坞一次。4清洁定期清洁船体，潜水员用旋转毛刷或高压水枪清洁。5天然杀虫剂依靠海洋生物如珊瑚和海绵保持船体无污底。应用天然化合物的研究还处在初级阶段，人工合成新杀虫剂如酶能破坏船体细菌的粘性。6亲水材料海洋生物粘不到亲水“湿”的表面。在欧盟资助下的油漆行业和研究机构，正参与山茶花项目，研究使用天然化合物。7电流无渗出化学物质的过程，在防止污底中比非锡漆更有效。但系统易于损坏，价格昂贵，并能加速锈蚀，能量消耗高。8多刺涂层包含显微镜下可见的刺。作用效果取决于刺的长度和分布情况。可防止海藻和藤壶附着，对环境没有危险性，但刺能增大船舶阻力，适用于静态物体，如浮简和冷却水进口。不久的将来，可作为一
44、个现实的选择。43发展高效环保船用涂料在回顾船舶污底防控技术的发展历史和仔细研究当前防污底系统的现状后，个人觉得今后的船舶污底防控技术发展方向依然是高效环保，坚持预防为主，防控结合的原则，积极从多方位、多领域开发研究新产品，并着重从生物、化学、材料几方面取得突破，比如利用无污染的生物技术，人工合成酶来抑制水生物污底的产生；通过电化学手段，开发节能高效的船体防腐蚀系统；研究开发新型抗锈蚀，抗水生物寄生的船体材料来避免污底的发生。15结语本文分析了船舶污底分类和污底对船舶正常营运的影响污底直接导致船舶航行阻力的增大，使船舶主机负荷加重，长期超负荷，会导致内部机械零件磨损加剧，燃油消耗增加，航速减慢
45、，运输成本增大。随后考查了当前船舶清除污底的几种基本方法的优缺点1、通过船舶合理的调度，使海船有机会进入淡水航区，船底海生物则会因为环境的不适应而死亡或生长受到抑制，相对来说这是清除污底的初步措施，也是最简单有效地方法。2、机械方法一般适用于船舶进坞维修时，利用特有的机器设备清除污底。小型风动或电动除锈可在任何部位使用，但处理效果不佳，工效比喷砂低。喷砂使用高压风作动力，主要以颗粒喷射冲蚀作用构成的以达到表面清洁和适宜的粗糙度，除锈效率高，但人力消耗大，且存在环境污染的问题。抛丸技术是目前国际上对船体以及各种机器零部件进行表面清理、强化、光饰、去毛刺的一种先进工艺之一，技术含量高，效率高，能达
46、到四级除锈效果，但设备庞大，不易移动。抛丸除锈技术比较成熟，被广泛应用。3、高压水磨料除锈。利用高压水射流的冲击作用（加上磨料的磨削作用）和水撬作用破坏锈蚀和涂层对钢板的附着力。该设备俗称“水刀”，是一种清洁高效的，较新的除锈技术，应该极力推广应运。船舶污底清除不易，得出以预防为主的结论，并对几种方法的优缺点进行比较1物理方法。主要指的是船体钢材在涂装前的表面预处理，良好的制造和维修工艺有利于改善钢材表面的防污防锈性能。这是预防污底的第一步骤，应受到重视。2、化学船体涂料的使用，是当前应用最广泛、最有效的方法。但其最大的不足是含有对环境有害的有毒物质。因此开发无毒船体涂料是船舶污底防控技术发展
47、的最主要方向。3、电化学防污底系统效果好，但因其成本高，难以广泛应用。发展低成本的电化学防污底系统也是当前可行方案之一。4、靠海洋生物如珊瑚和海绵保持船体无污底，应用天然化合物，人工合成新杀虫剂如酶能破坏船体细菌的粘性，以此抑制污底产生，这种生物方法对环境无任何危害，是理想的防污底方法，但有待科技的发展。综上所述，船舶污底防控始终要坚持预防为主，防治结合的基本原则，在符合国际公约的前提下，发展高效环保的船体涂料，开发先进的船舶防污底系统，从多项科技领域着手来解决船舶污底问题，是我门今后努力的方向。2参考文献1吴艳茹许献岐，船舶污底与处理措施，河北交通科技，2006年01期2黄跃明，从某轮实况谈
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49、期11段学民，段祥云，船舶污底的危害及治理方法，中国水产，1999年06期12崔朗然，舰船柴油机动力装置。北京国防工业出版社，198013罗晓亮，船舶防污涂层动态性能研究D大连大连海事大学，200714尚同来，王玲，尚永春，船底附着海生物及防涂J船舶，2001（4）5415满一新，余宪海，船机维修技术大连海事大学出版社，200916陈贻明，陶鑫，泛谈船舶防污漆，上海涂料，2007年2月17LTAKATA,MFALKNERANDSGILMORE,COMMERCIALVESSELFOULINGINCALIFORNIA,CALIFORNIASTATELANDSCOMMISSIONMARINEFACILITIESDIVISION,APRIL200618ALANHTAYLORALANHTAYLORANDASSOCIATESPTYLIMITEDANDDRGEOFFRIGBYRENINNAPTYLIMITED,THEIDENTIFICATIONANDMANAGEMENTOFVESSELBIOFOULINGAREASASPATHWAYSFORTHEINTRODUCTIONOFUNWANTEDAQUATICORGANISMS,REPORTPREPAREDFORTHEDEPARTMENTOFAGRICULTURE,FISHERIESANDFORESTRY,
