集装箱涂装技术

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
①、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。

表二、常规的集装箱涂料配套
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%，
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（Food and Drmg Adinistration）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240 m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
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：
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
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（volatile organic compoccnd）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
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
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
喷漆处于最佳环境条件中，保证了漆膜质量。

④、集装箱涂装工艺的发展方向一使用水性涂料。

众所周知，集装箱生产是快节奏、大批量的流水线作业，在喷漆工艺中，使用的有机溶剂会放出大量的溶剂废气。

若废气处理设备不过关或设备故障，溶剂废气会排入大气，造成污染，危害环境和人体健康；另外过量的碳氢化合物也可能导致火灾和爆炸。

因此，研究和开发新型水性集装箱涂料具有重大的现实意义和长远意义，是新世纪涂料发展的方向。

早在1992年2月，国际集装箱租箱者协会为保护涂料生产和涂装作业环境，召开了专门会议。

会上散发了有关水性集装箱涂料的开发、生产和应用的建议书。

随后，HEMPEL涂料公司等，研制出相应的产品，并不断改进提高。

研制的集装箱涂料包括水性环氧富锌底漆，水性环氧中间漆和丙烯酸分散体面漆。

HEMPEL的水性面漆也可以与溶剂型底漆，中间漆配套使用。

意大利Mega也研制出水性集装箱漆料。

前几年，美国CENSTAR箱业主已指定部分集装箱可采用水溶性配套涂料。

HEMPER公司的水性集装箱涂料也曾经在中国的箱厂做过样箱。

由于水性涂料在成膜特性，干燥性能都与溶剂型涂料有较大的差别。

（见表一）因此，要发展水性集装箱涂料，关键在于发展水性集装箱涂料的涂装技术。

目前美国Graco、德国WIWA等，公司研制出水性涂料专用的高压天气喷漆机，为水性涂料的应用奠定了基础，相信不久，与水性集装箱涂料相配备的涂装工艺技术、设备会得到迅速的发展。

表三溶剂涂料和水性涂料的特性比较
4、集装箱涂装具有先进、规范性：
与船舶、钢结构涂装工艺相比，集装箱涂装工艺具有明显的先进性和规范性。

①、表面处理：表面处理质量是决定涂层质量的因素。

因此制造ISO国际标准集装箱用的钢板、型钢全部经过预处理机的抛丸除锈，质量较好。

它的清洁度标准可达到ISO8501的Sa2.5级；粗糙度标准可达ISO8503的Ｒz=35—50μm，并将此条款到入订货的合同文本中，更需要的是各集装箱厂等设了喷砂房，集中对焊缝进行喷砂处理，使焊缝部位的清洁度和粗糙度也能达到上述指标，抓住了集装箱涂装工艺的关键。

②、车间底漆的作用：同船舶钢结构涂装相同，集装箱的车间底漆有工序防锈作用，但集装箱的环氧富锌，车间底漆无需进行二次除锈，车间底漆成了防锈底漆的一部份。

这对涂装工艺节能、降耗、减排起了积极的作用。

③、涂装工艺先进、自动化程度高。

以喷漆工艺为例。

我国在上世纪八十年代发展集装箱制造业时，就对所有配套体系中的集装箱涂料采用无气喷漆法。

根据不同的涂料类型，配备不同的天气喷漆机。

如对锌粉含量较高的环氧富锌底漆，配套Graco BULLDOG33：１或重庆长洒江机械厂QPT9C32：1等富锌涂料专用泵，以保证漆膜质量，延长设备的使用寿命。

对于单组份的丙烯酸、乙烯等外面漆则采用Graco公司的PREMIER45：1或QPT6258C.K等无气喷漆机，以保证外面漆的膜厚。

为提高面漆的流平性，减少稀释剂的用量，以利环保，单组分外面漆可采用热喷漆，温度为35—500C。

目前，除了对箱底局部死角、自动喷漏喷部位和箱底沥青漆外，其余环氧富锌底漆、环氧磷酸锌中层漆、环氧内面漆、丙烯酸面漆均采用自动喷漆。

在2—3分钟内就可完成内外侧喷漆工艺。

④、涂装质量检验规范化
ISO国际标准集装箱涂料质量检验规范化。

钢板原始状态调查IS08501A B
B、表面处理清洁度IS08501Sa2.5级；
C、粗糙度IS08503Ｒz=35—50mm；
D、灰尘沾污程度IS08502 3级；
E、干漆膜附着力（划格法）IS02507 0—1级（2mm）
F、漆膜外观状态检验，无流挂、针孔、泡气等。

G、干漆膜厚度的测定：按IS012944－５标准。

设计适合集装箱结构的检测表。

判定办法：测点的平均膜厚大于规定膜厚；90%测点膜厚值超过规定膜厚，不到规定膜度测点值超过规定膜厚的90%。

Ｈ：漆膜使用寿命判定：
3年、IS04637 R：3级、10%。

涉及涂装质量检验的机构与部门有：各集装箱业主或委托的验箱公司、各国船级社（如CCS、ABS、BV、GL、LR……）、涂料公司的技术服务部、集装箱厂的质检部。

三、集装箱涂装工艺参数
集装箱涂装工艺均在车间里进行，严格控制工艺技术参数是保证涂装质量的关键。

由于各集装箱厂生产流水线不同，设备各异，工艺条件也各不相同。

现以上海宝山太平集装箱制造有限公司的涂装流水线为例加以说明。

1、钢板预处理机
主要设置有抛丸、喷车间底漆、烘干三个工位。

各工位间用链式点接触型或八字型轨道结构形式输送钢板。

轨道传输钢板的速度可根据钢板锈蚀程度等作无级调速。

由于制造集装箱用的钢板较薄，多为1.6~1.5，传输速度较快，一般控制在5~7米/分钟。

（1）抛丸抛丸在抛丸室里完成。

抛丸室有抛丸器（俗称抛头）。

抛丸器由叶轮、护罩、定向套、分丸轮、轴承座及电动机组成。

目前集装箱厂抛丸机中安装的多为双叶盘型抛丸器。

磨料粒度大，质量大，粗糙度就高。

鉴于集装箱表面粗糙度的要求，按有关国际标准应使用G25的棱角钢砂，砂粒大小应在1.85~1.18范围内；地于钢丝切丸，颗粒直径为0.8mm，线粒长度为0.8±0.2mm。

磨料生产厂家应提供钢砂或钢丸化学成份中主要技术指标。

在磨料质量检验中，硬度是一个重要的指标。

它关系到使用中磨料的组合度、破碎率和粉尘含量，按ASTME1170标准，棱角钢砂的硬度指标为：80~550HV±60HV，相当于洛氏硬度48~52HRC±2HRC。

由于钢丝切丸是用旧钢丝切制而成，在进料时，必须经过认真检验，保证
磨料无油才能投入使用。

值得一提的是抛丸机中磨料循环系统、清理装置，通风除尘装置等均应处于正常工作状态，特别是抛丸室通风量折合与容积的换气次数为300~350次/小时。

建厂初期，“宝山太平”公司进口的美国Pangbon公司抛丸机，只有4只抛头，它的主要技术参数见表
表四Pangbon公司抛丸机工艺参数
提高抛丸的速度和质量，有不小集装箱厂已将抛丸机的抛头增加到8只和12只。

根据有关研究单位测试，8只抛头的最大抛丸量比4只抛丸量仅提高20%。

抛丸器的工作状态是通过操作台上的电流表值来显示。

按设备的使用说明，电流表值额定在规定范围中，一但发现异常，应查找原因检修设备。

在集装箱钢板预处理机中，常用的磨料是棱角钢砂或钢丝切段。

目的是使钢材表面形成较高的波谷、波峰，增加与车间底漆的附着力。

（2）喷车间底漆
在装备上，车间底漆整个喷漆工艺以自动化方式进行。

为防止环氧富锌底漆沉淀，必要需边搅拌，边喷漆。

由于集装箱均用采用环氧富锌车间底漆，所以无气喷漆机应采用Graco、WIWA等专用富锌喷漆机，或国产重庆长江机械厂生产的QPTQC、QPT3256C富锌泵，既可保证漆质量，又可延长漆泵的使用寿命。

同样也应用耐磨的富锌漆专用喷嘴和喷枪的。

自动喷漆机中喷枪的移动用链条传动以行程开关来控制喷枪的
启动和停止。

喷枪在钢板的上下两边各置一把，两者运行的方向相反。

喷枪与钢板之间的距离通常为300mm左右，下喷枪的距离略小于上喷枪的距离。

在自动喷漆过程中，存在着两个运动，即钢材的运动和喷漆往复运动。

根据这两个运动速度和钢材规定涂膜厚度，可以计算出自动喷漆装置所需要的各个工艺参数。

（见表五）
为了防止污染环境，喷漆室应安装吸风管道、漆雾处理装置、风机及排气管道。

排风量大小取决于车间底漆的溶剂挥发量和允许排放的溶剂气体浓度。

表五车间底漆无气喷漆技术条件
（3）烘干
这是钢板预处理机的最后一个工位。

集装箱厂的钢板预处理机多无预热装置，钢板薄，热容量小，环氧富锌底漆应具有快干性。

在钢板预处理中，钢板经3~5分钟烘干，即能干燥装运，以适应集装箱制造流水线的连续生产。

烘房设置在自动喷漆工位以后，一般的长度为8~12m。

烘房的温度可视具体情况进行调节，一般控制在65℃左右。

在钢板预处理机房前，还设有挥发室（流平室），天冷时，挥发室温度控制在35℃，天热时，仅开启通风装置。

挥发室与烘干室均采用蒸汽加热，目前也有不少集装箱制造厂采用远红外加热和燃油加热。

2、焊缝喷砂
箱体焊缝喷砂又称箱体打砂。

集装箱各种部件和波形板焊接成箱体后，爆裂缝两侧的车间底漆严重烧损；电焊过程中也会造成焊缝部位有较多的“飞溅”、“焊瘤”等弊；加上高温焊接后，焊缝部位极易锈蚀，必须重点进行预涂装；因此，焊缝部位在喷漆前的表面处理也必须达到Sa2.5级清洁度标准，焊缝喷砂也是进行涂装工艺的重要环节之一。

另外，预处理后喷上车间底漆的钢板在贮存，装运，电焊组成装箱体的工序过程中，受到机械等损伤，造成第二次锈蚀。

在焊缝喷砂的同时，应将这部分锈斑用喷砂方式进行二次除锈。

喷砂处理和抛丸处理不同。

抛丸处理属离心式喷射除锈，而喷射处理则是以压缩空气为动力。

将砂粒（磨料）以一定速度喷向被处理的钢材表面，以磨料对钢材表面的冲击和磨削作用，将钢材表面的锈斑、烧损的车间底漆涂膜及其他污物除去的一种高效率的表面处理办法。

在焊缝喷砂前，应对箱体表面油脂等污物，用二甲苯等有机溶剂涂刷擦干，同时用钢丝刷、砂轮机、气（风）铲等工具去除严重锈斑和“飞溅”、“焊瘤”后，才能进入喷砂房进行喷缝处理。

喷砂房用磨料，一般亦为钢丸、钢丝段、棱角钢砂，按一定比例掺和混合磨料。

颗粒直径比抛丸工艺中采用的磨料略大，颗粒大小改
为1.0~1.2mm为宜。

专用的喷砂房由牵引装置、喷砂、磨料回收、通风除尘、配电照光五大系统组成。

其中喷砂机是焊缝喷砂工艺的主体设备，是连续高速度输送磨料的压力容器，它的性能关系到焊缝处理的质量与效率。

大多数集装箱厂仍采用单缸压送式喷砂机。

一只缸带一把枪。

如上海八达涂装设备厂生产的莎贝珂喷砂机工作参数。

见表六
表六莎具王可喷砂机工作参数
随着集装箱制造量的增加，箱体焊缝喷砂工艺成了“瓶颈口”难以适应流水线作业。

各箱厂纷纷改造喷砂房，增添了大型喷砂机，由于功率较大，一只喷砂机可带3~4把喷枪，提高了喷砂速度。

焊缝喷砂系人工作业，操作工人必须有高度的责任性，掌握好每一个工艺参数。

见表七
表七焊缝喷砂工艺参数
3、预喷涂
在集装箱涂装工艺中“预喷涂”是保证涂装质量的一个重要环节，目前许多箱业主和验箱师加强了对预喷涂部位涂装质量的检查。

按既定的工艺流程，箱体焊缝喷砂后，需立即进入预喷涂工位。