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1、船舶绿色制造技术初探
2、第11 前言制造业在为人类提供巨大财富的同时,也在不断地产生污染物,对环境造成严重的负面影响。船舶在制造过程中也同样存在材料的选用和利用不当而造成资源的浪费,以及对空气、土壤和水体等环境的污染问题。船舶绿色制造技术,是综合考虑环境因素和资源利用效率的现代制造模式。要求最大限度地减少对环境的负面影响,要求原材料和能源的利用效率达到最高。2 船舶绿色制造技术的定义、要求和前景2.1 船舶绿色制造技术的定义在给船舶绿色制造技术定义之前,先对绿色船舶(产品)定义,以区别两者之间的关系。绿色船舶(产品),是指在其全寿命周期中(包
3、括设计、制造、营运、报废拆解),通过采用先进技术,能经济地满足用户功能和使用性能的要求,并节省资源和能源,减少或消除环境污染,且对劳动者(生产者和使用者)具有良好保护的产品。船舶绿色制造技术,是力求船舶制造过程对环境影响最小,对资源利用率最高的生产技术。在船舶设计和制造过程中,废弃物和有害排放物最少,以减少对空气、水和土地的污染;并节约资源,从而提高制造活动的经济效益和社会效益。船舶是一种特殊产品,其营运寿命终止时,一般不回原船厂拆解,因此,船厂在制造绿色船舶时,重点应放在设计和生产两个环节上,以保证船舶的绿色度。2.2 船舶绿色制造技术对
4、设计和制造提出的要求开展绿色造船,设计是先导,设计人员的环境意识决定了船舶产品的绿色度。因此,设计人员必须具备良好的环境意识。设计中应广泛采用绿色材料、标准化和模块化零部件或单元,充分考虑加工制造过程中的材料利用率,同时还必须考虑船舶产品在营运寿命终止后,报废、拆解不对环境造成负面影响,以及部分材料、零部件和设备能够再生利用;尽量简化工艺,优化配置,提高整个制造系统的运行效率,使原材料和能源的消耗最少;减少不可再生资源和短缺资源的使用量,尽量采用各种替代物资和技术。2.3 船舶绿色制造技术的前景发达国家的造船业对绿色制造技术较为重视,这与其
5、高环保标准和保护施工人员的要求有关。他们对此技术的应用与开发力度较大。相比之下,发展中国家对该技术的应用多处于一种不自觉的状态。丰富、廉价的劳动力和成本相对较低的原材料,影响了对该项技术开发与应用的积极性。当前,船舶绿色制造技术还不会对造船竞争力构成很大影响,但是,工业发达国家的多个行业,已经开始重视绿色制造技术,并在造船业的前瞻性项目和新一代造船技术研究中,给予了充分的考虑。由于环境和资源的约束,绿色制造将会变得越来越重要,而造船的焊接、切割、涂装等大量作业,已严重不符合环境保护的要求。因此,这项制造技术的应用前景将是非常美好的。3 船舶
6、的绿色设计传统的船舶设计仅从结构和功能、外观造型、加工制造、生产管理等角度考虑,设计概念是以市场需求为基础,技术方案也是重点考虑设计与制造两个领域的问题,设计过程中缺乏环境保护的意识。船舶的绿色设计是从产品需求、设计、制造、营运到回收再生整个寿命周期一起考虑的,把产品、环境与人类一起,并行考虑寿命周期内每一阶段的相互影响。3.1 材料的选择3.1.1 选择要点材料的绿色特性对船舶的绿色性能具有重要的影响,在材料选择时应注意下述几点。(1)选用便于回收、生产过程简便、易于加工的材料,产生的废料不污染环境;(2)选用无毒无害材料,避免生产过程对
7、人体健康造成危害和对环境造成污染;(3)选用可再生的材料;(4)选用较少种类的材料,简化设计。尽可能少用复合材料;(5)选用工艺性能优良的材料,以降低零件加工的难度与废品率,节约加工过程的能源消耗。3.1.2 选择重点在船舶全寿命周期中,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,二是船舶拆解后废弃的舱室绝缘材料,因此材料的选择尤其重要。(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,设计人员在生产设计上,应首先选用高效焊接工艺和低毒、低烟焊丝(焊条)。(
8、2)舱室绝缘材料。由于具有防火、隔音、保温等优良性能和可加工性,矿棉、玻璃棉被用于船舶舱室的内装。在船舶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。由于矿棉、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。研制一种高效、环保的绝缘材料也将成为完善绿色造船技术的一项重要工作。(3)涂装材料的选择。船舶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
9、,而且生产效率大大提高。我国在引入区域造船方法的同时,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
