本文介绍了各类船舶涂料的检测方法，并对船体防锈漆、防污漆、船舶压载舱漆及原油油船货油舱漆检测方法等进行重点探讨。展望了船舶涂料检测方法的发展方向。
船舶在海上行驶，受到各种腐蚀环境的影响。在水线以上，甲板及上层建筑受到海洋大气的高盐度、高湿度、高辐照等影响；在水线以下，船体不仅受到海水腐蚀，还受到各种海生物（如藤壶、牡蛎、海藻等）附着，这不仅极大增加航行阻力、降低航行速度，也造成了更多的燃油消耗，甚至引起海难事故；装载各种腐蚀介质的液舱，如海水压载舱、原油油船货油舱、化学品舱等，由于长期处于海水、原油、强腐蚀性化学品等环境中，其腐蚀及防护问题也历来为造船及航运部门所关注。对于液压天然气船，防火材料的防火性能是首先要考虑的，但防止液压天然气泄漏造成的极端低温（低至-198℃）冲击也至关重要。目前，涂装涂料是船舶进行防腐、防污、特种防护等的最主要措施之一。随着科学技术不断发展，船舶涂料性能也得到了很大提高，如高耐候性面漆、高固体分通用型环氧防锈漆已广泛用于船壳、船体等部位［1］。另外，随着环保法规的不断完善，船舶涂料也越来越注重环境保护。2015年国税总局出台了关于征收涂料消费税的规定，全国涂料标准化技术委员会也正在编制《船舶涂料中有害物质限量》的国家标准，降低挥发性有机化合物（VOCs）含量、减少有毒有害防污剂的使用已成为船舶涂料发展的重要趋势［2］。
船舶涂料的发展离不开检测技术的支撑，同时先进的检测技术对提高船舶涂料产品的研发效率、质量等具有重要作用。各种国际法规、公约中都提出了在实验室模拟加速检测船舶涂料性能的方法。如国际海事组织IMOMSC.215（82）及IMOMSC.288（87）决议规定，所有类型船舶压载舱及散货船双舷侧处保护涂层需通过模拟压载舱试验、原油油船货油舱涂层需通过模拟原油舱气密柜及浸没试验；《2001年国际控制船舶有害防污底系统公约》（ASF公约）要求防污漆提供无有机锡报告；《2009年香港国际安全与环境无害化拆船公约》（香港公约）将石棉、重金属含量等纳入检测要求［3］等等。另外，目前船舶涂料正在向长效化发展，防腐期限往往达到十几年甚至更长。因此，如何快速评定船舶涂层的使用性能，为涂装设计获得数据支撑便显得十分重要。目前船舶涂料的性能测试分别为自然环境暴露试验及室内加速模拟试验。自然环境暴露试验数据可靠，但试验周期太长；而室内加速模拟试验通过设置适当的试验条件、确定加速因子，可大大缩短试验周期，且能很好地反映涂层实际的使用性能［4］。根据船舶涂料特点，以下介绍了现行各类船舶涂料的检测方法，重点探讨了船体防锈漆耐阴极剥离性、防污漆性能测试、压载舱及货油舱保护涂层性能标准（PSPC）等检测方法。
根据船舶部位的不同，国家标准对船舶涂料进行了分类，对使用用途进行了说明，并制定了相应的产品标准，目前我国船舶涂料相关标准规范见表1。
2.1船体防污防锈漆体系的检测方法
船体防污防锈漆体系，是指船体设计水线以下部位外表面的船体防污漆及防锈漆体系，产品标准为GB/T6822—2014《船体防污防锈漆体系》。与2007版相比，2014版取消了防锈漆体系分类的使用期效和类别，增加了连接漆分类。对船体防锈漆而言，除闪点、黏度、体积分数、挥发性有机化合物含量等常规指标外，主要考察漆膜的抗起泡性、耐浸泡性、耐阴极剥离性等功能指标，其中，耐阴极剥离性是船体防锈漆的关键指标之一。船舶服役期间，由于涂层损坏使底材暴露于海水等腐蚀介质中，阴极保护技术可有效保护金属底材延缓腐蚀，但涂层会因阴极作用失去附着力与底材剥离，从而丧失保护金属的能力。因此，提高涂层耐阴极剥离性至关重要。耐阴极剥离性检测方法为GB/T7790—2008《色漆和清漆暴露在海水中的涂层耐阴极剥离性能的测定》（ISO15711—2003），采用外加电流法或牺牲阳极法，试样与饱和甘汞参比电极间的电位为-1050mV，耐阴极剥离性试验时间长达6个月，要求试验后被剥离涂层距离人工漏涂孔外缘的平均距离不超过8mm。
只有试验结束后对涂层进行剥离才能得到试验结果，但试验后样板不可恢复，试验过程中涂层鼓胀或与底材剥离等现象不明显，也很难发现涂层在哪个周期发生老化或发生变化的量。耐阴极剥离性的试验条件苛刻、试验周期长，通过率不高，且往往需要多次试验才能通过。为此，开发涂层阴极剥离的原位无损检测方法已成为目前行业的一个研究热点。其中，电化学交流阻抗谱法（EIS）因所施加的扰动信号很小，不会对样品体系的性质造成不可逆的影响，可原位测定涂层电容、涂层电阻、涂层/金属界面双电层电容、反应电阻等与涂层体系性能及涂层失效过程有关的电化学参数，成为研究金属体系有机涂层的最主要的方法之一，可用于预测防锈漆阴极剥离的发展程度。通过电化学阻抗法（EIS法）测得的某防锈漆阴极剥离不同试验周期、距离人工漏涂孔外缘不同位置的涂层电化学阻抗谱图见图1和图2。
从保护海洋环境和防止海洋污损生物两个功能来看，表明防污漆本身特殊性和评定的难度。目前对防污漆的评定主要分为防污性能及毒性检测，主要检测项目有浅海浸泡、动态模拟、藤壶剪切力试验、防污剂渗出率、防污涂层磨蚀率、降阻性能等。
浅海浸泡是防污漆体系最基本的性能检测方法，也是评定防污漆体系防污能力的最可靠检测方法，但试验周期较长，最少需要一个完整海生物生长旺季。检测方法为GB/T5370—2007《防污漆样板浅海浸泡试验方法》，推荐样板尺寸为350mm×250mm×3mm，海水浸泡深度为0.2~2m，根据防污漆使用期效设定浸泡周期。短期效（3a以下）防污要求至少浸泡1个海生物生长旺季；中期效（3~5a）防污要求至少浸泡2个海生物生长旺季；长期效（5a以上）防污要求至少浸泡3个海生物生长旺季。试验后对防污漆的防污性能及漆膜物理状态进行综合评定打分，要求综合分数≥85分。另外，动态模拟通过模拟船舶航行与停泊的实际工作状态，可以在较短时间内对防污漆的防污性能进行评估。检测方法为GB/T7789—2007《船舶防污漆防污性能动态试验方法》，样板运转线速度为20节，连续运行200h后移入实海浮筏浸泡1个月为一个周期。短期效防污漆的试验周期为3个，中期效为5个，长期效为8个，要求最后一个周期应在海生物生长旺季浸泡。对Ⅲ型污损释放型防污漆，动态模拟以浅海浸泡开始，根据产品技术特点，浸泡周期从10d到2个月，浸泡后主要考察硬壳海生物（如藤壶、硬壳苔藓虫等）的附着情况。ASTMD5618—94（2011）《测量藤壶剪切强度的标准试验方法》通过测量将藤壶从涂层附着面剥离所需的剪切力以及藤壶附着面积，从而计算藤壶剪切强度，是考察防污漆，特别是污损释放型防污涂层防硬壳海生物污损性能的一项重要方法。
防污漆要起到防止海生物污损的效果，需要防污剂稳定渗出。防污剂的渗出率太大，则防污涂层使用寿命降低，也增大了环境风险；渗出率太小，则起不到防污作用。防污剂渗出率的检测方法主要依据ISO15181—6—2012，包括防污剂萃取方法，以及铜离子、代森锌（Zineb）、吡啶三苯基硼（PTPB）、甲苯氟磺胺和苯氟磺胺及灭钉螺剂（TRALopyril）等防污剂渗出率的检测方法。自抛光防污漆（SPC）和溶解型防污漆（CDP）铜离子渗出率比较见图3。由图3可见：SPC和CDP初期铜离子渗透率均较大，30d后趋于稳定。另外，无论是初期还是后期铜离子渗出率，CDP都比SPC大得多。根据环境保护部HJ/T2515—2012《环境标识产品技术要求船舶防污漆》，要求在稳定状态铜离子渗出率≤25μg/（cm2d）。
自抛光防污漆的防污机理是利用可水解的丙烯酸成膜物发生水解反应，释放出防污剂，同时防污涂层表面在一定流速海水的冲蚀作用下不断被消耗磨蚀，防污涂层持续保持新鲜的表面来达到防污的作用，因此考察防污涂层的磨蚀率对自抛光防污漆来说具有重要意义，也是自抛光防污漆的一项特性指标。磨蚀率检测方法主要有转鼓法及圆盘法，转鼓法测定在固定转速下的磨蚀率，而圆盘法由于不同位置涂层的线速度不同，可以测定在不同速度下的磨蚀率。对防污涂层厚度的磨蚀率表征一般通过激光平整度检测仪或显微镜进行测定，其中激光法操作简便，可以快速并无损测定涂层磨蚀前后的厚度；光学法需要包埋环氧树脂进行涂层磨蚀前后的参照，并通过光学或数码显微镜进行磨蚀厚度测量。自抛光防污漆磨蚀前后涂层厚度激光法检测结果见图4，黑色和蓝色分别表示磨蚀前后防污涂层的厚度。由图4可见：自抛光防污漆磨蚀效果良好，呈均匀磨蚀状态。目前我国船舶防污漆磨蚀速率测定的检测方法已经完成标准报批，预计将很快发布实施。
随着船舶节能减排及能效设计指数（EEDI）不断推进，人们意识到，表面状况良好的防污涂层也能有效地降低船舶航行阻力，即防污涂层的降阻性能。防污涂层的降阻性能可实海检测，也可以在实验室内进行模拟试验，但在实验室内可以稳定控制海水温度、盐度等，更便于不同防污漆进行对比。防污漆降阻性能检测方法依据GB/T7791—2014《防污漆降阻性能试验方法》，其原理是通过测定涂装有防污涂层的圆筒试样在海水湍流状态下的某一速度旋转时的扭矩，得出某一速度下防污涂层与海水界面的阻力，同时结合航行模拟试验，对比海水冲刷前后涂层在相同速度下阻力的变化，从而测定防污漆的降阻性能和降阻率。
2.3压载舱涂层的检测方法
船舶压载舱用于为船舶提供稳性及调整船舶吃水量，以满足船舶良好的操纵性能要求。船舶压载舱随航行的需要和海况的不同可能遭遇到的腐蚀环境主要有海水大气区、海水飞溅区、海水全浸区和舱底泥沙区。在整个航行过程中，船舶压载舱始终处于空舱/海水压载这样的干湿交替状态，而且难以维修，因此其腐蚀环境非常严酷，甚至引起海难事故，因此，压载舱涂层的防腐性能显得尤为重要。2006年国际海事组织（IMO）海上安全委员会（MSC）第82次会议通过了海上人命安全公约（SOLAS）修正案，其中作为公约的附件之一，专用船舶压载舱保护涂层性能标准（简称PSPC）也成为了强制性标准。PSPC是船舶压载舱涂层最关键的一项检测项目，主要包括模拟波浪舱、冷凝舱、高温、涂料类型鉴定等试验。
通过对PSPC试验结果进行分析发现，涂层附着力及电流需求均可满足规范要求，环氧涂层与车间底漆界面的划痕剥离和阴极剥离是影响PSPC试验的最重要因素，而且由于阴极产物的影响，阴极剥离往往要比划痕剥离严重得多，阴极剥离性能是涂层体系能否通过PSPC试验的关键。另外，在实际涂装作业中，压载舱焊缝处涂层往往达上千微米。这些涂层在受到热胀冷缩及海水压载/空载循环暴露冲击等影响时，很容易出现开裂等现象，从而严重影响涂层的防腐性能。近年来，也有不少涂料公司在进行压载舱超厚膜涂层的抗开裂试验方法研究，但目前船舶行业、国家标准及国际海事组织均未有统一的试验方法。
2.4原油油船货油舱涂层的检测方法
随着各国对石油需求的日益增长及造船技术的不断发展，目前油船最大的吨位已超过50万t。由于原油成分的多样性和含有多种酸性腐蚀介质，以及造船工艺的复杂性和油船航行中的各种海况，装载原油的货油舱往往腐蚀严重，使得油船的寿命大大缩短，甚至威胁到原油运输的安全。自1990年代以来，国际海事组织（IMO）针对不断出现的海损和污染事件，推出了一系列改善油船结构、提高安全性的强制要求，如单壳改双壳。2010年国际海事组织通过了MSC.288（87）决议案，《油船货油舱保护涂料性能标准》（PSPC-COT）在2012年5月正式生效。这是国际海事组织在2001年通过《船底有害防污体系》公约和2006年通过《船舶专用海水压载舱保护涂料性能标准》后的第3个与船舶涂料直接有关的强制性标准。PSPC-COT是原油油船货油舱涂层最关键的一项检测项目，主要包括气密柜试验和浸没试验。
根据对多套PSPC-COT试验统计，气密柜试验相对容易通过，浸没试验腐蚀则严重得多，这也是货油舱涂层能否通过PSPC-COT的关键。浸没试验模拟原油由DMA级船用馏分型燃料油、环烷酸、苯、甲苯、通入硫化氢气体的海水等组成，试验温度高达60℃，且试验周期长达6个月，腐蚀环境十分严酷。在这种环境下，涂层受热膨胀、孔隙率增大，使得硫化氢或苯系物等小分子物质更容易渗入涂层中，从而引起起泡。由于PSPC-COT试验条件苛刻且试验周期长，船舶涂料生产厂家往往需要多次改进产品、不断试验才能通过，已经给涂料生产厂家带来极大影响。
2.5车间底漆的检测方法
车间底漆是船用钢板、型钢和成型件经抛丸（或喷砂）处理后涂装、暂时保护钢材的防锈底漆。由于船厂作业的特殊性，车间底漆需适应自动化流水线作业，应能在5min内干燥，且具有良好的焊接与切割性。目前国家标准GB/T6747—2008《船用车间底漆》对车间底漆的检测项目主要有干燥时间、附着力、耐海洋性气候、焊接与切割等。由于大多数车间底漆属于湿固化底漆，固化程度直接影响到漆膜的理化性能，如在相对湿度较低的环境下施工，车间底
漆将很难完全固化。因此，对车间底漆很有必要增加耐溶剂擦拭性测试，以检测车间底漆的固化程度。另外，随着压载舱及油船货油舱PSPC规范的相继实施，要求车间底漆为不含缓蚀剂的硅酸锌基含锌涂料，且与压载舱或货油舱主涂层具有良好的相容性，这可能也是未来车间底漆检测的重点。
2.6船壳漆、水线漆及甲板漆的检测方法
船壳漆是涂覆在船舶满载水线以上的建筑物外部用的涂料，亦可是桅杆和起重机械用涂料；甲板漆主要是船舶甲板及其它海洋设施的表面用漆；水线漆是船舶满载水线和轻载水线之间船壳外表面用漆（不具有防污作用）。国家标准GB/T6745—2008《船壳漆》对船壳漆的检测项目主要有附着力、冲击、盐雾、紫外/氙灯老化、海洋气候曝晒等；GB/T9260—2008《船用水线漆》对水线漆的要求与船壳漆类似，但增加了耐划水性2周期；GB/T9261—2008《甲板漆》根据甲板的环境特点增加了防滑性、耐磨性等指标。从使用环境可以看出，船壳漆、水线漆及甲板漆均暴露于海洋性气候中，受到盐雾、雨露、光照等交替变化的腐蚀，与采油平台或其它海上结构物的面漆相似。目前国家标准对这3种面漆分别进行盐雾、光老化或附着力等“静态”检测。NORSOKM-501：2012《表面处理和防护涂层》及ISO20340—2009《色漆和清漆海上平台及相关结构用防护涂料体系的性能要求》则将盐雾、光老化及温度冲击结合起来，进行循环老化，试验条件更苛刻，也更加符合实际环境。因此，未来船壳漆、水线漆及甲板漆的耐性检测可能会模拟更加符合海洋气候环境的多项目组合检测。
2.7船用防锈漆、船用货舱漆及机舱舱底涂料的检测方法
船用防锈漆主要用于船体设计水线以上及内部结构（液舱除外）用防锈漆；货舱漆主要用于干货舱或其他舱内防护漆；机舱舱底涂料主要用于主机、辅机及泵舱舱底。这三种涂料主要考察耐盐雾、耐磨、耐机油等指标，检测项目相对简单。对于货舱漆而言，由于载运物质差别很大，如煤炭、矿砂、谷物等。不同物资对漆膜造成的磨损是不同的，因此，未来针对运输货物的不同、设计更合理的模拟磨损试验可更有效地反映货舱漆的耐磨性能。
2.8其他船舶涂层体系的检测方法
目前我国关于船舶涂料的检测已经比较全面，覆盖船舶各个部位，但某些舱室（如空舱、化学品舱）防护涂层、甲板热反射涂层、舱室防火涂层、液化天然气船（LNG）耐低温泄漏涂层等检测标准均尚未制定。这需要检测机构、船舶业主、涂料厂家等各方共同参与制定，也是未来船舶涂料检测的一大重点。
随着人们对健康、环保的日益重视，船舶涂料也向低毒、无毒方向发展。2001年国际海事组织通过的《2001年国际控制船舶有害防污底系统公约》（ASF公约），规定所有船舶不得施涂含有机锡化合物作为杀生物剂的防污底系统或任何其他AFS公约禁止施涂或使用的防污底系统；2009年通过的《2009年香港国际安全与环境无害化拆船公约》（简称香港公约），禁止使用石棉，对铅、铬、镉、汞等重金属有害物质的限量也作了严格的规定，对多氯联苯（PCB）、臭氧消耗物质等及某些短链氯化石蜡的含量都进行了限定。2015年，国家税务总局涂料消费税政策及全国涂料标准化技术委员会正在编制的《船舶涂料中有害物质限量》国家标准，也对船舶涂料检测提出了新的要求。特别是石棉，由于其是一级致癌物，一旦被吸入人体就会附着并沉积在体内，会对人的生命健康造成巨大危害。国际海事组织及中国船级社多次紧急规定，所有船舶材料石棉检出阈值应为0，即不得检出。目前《船舶涂料中石棉含量测定》国家标准已经完成报批，预计将很快实施。标准提出以X射线衍射仪（XRD）及偏光显微镜（PLM）对温石棉、青石棉等6种石棉进行定性定量检测。大多数热稳定性良好的小分子（一般相对分子质量<1000）有机物检测主要依靠气相色谱质谱联用仪（GCMS）；对热稳定性差或大分子有机物（如代森锌等有机防污剂）一般采用高效液相色谱仪（HPLC）进行检测；金属元素含量一般采用电感耦合等离子体光谱仪（ICP-OES）或原子吸收光谱仪（AAS）等分析设备进行检测。
船舶涂料检测是为了确保船舶在海上更安全航行、更好地保护海洋环境和人类健康。由于海洋环境的复杂性，特别要求未来船舶涂料检测方法是加速模拟方法，能更好地模拟船舶实际航行的各种条件，这也对船舶涂料检测提出了更高的要求。另外，我国关于船舶涂料的检测虽然已经比较全面覆盖船舶各个部位，但某些舱室（如空舱、化学品舱）防护涂层、甲板热反射涂层、舱室防火涂层、液化天然气船（LNG）耐低温泄漏涂层等标准均尚未制定，这也需要各方去开发相应的检测方法。
联系客服
