月曜日、07月2011 18:43

船舶およびボートの建造と修理

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造船

船の建造は高度な技術と複雑なプロセスです。 これには、一次請負業者の管理下で働く多くの熟練労働者と契約社員の混合が含まれます。 造船は、軍事目的と商業目的の両方で行われます。 これは国際的なビジネスであり、世界中の主要な造船所がかなり限られた量の仕事をめぐって競争しています。

1980 年代以降、造船業は根本的に変化しました。 以前は、ほとんどの建造物は建造物または採掘ドックで行われ、船はほぼ一から一個一個組み立てられていました。 ただし、技術の進歩とより詳細な計画により、ユーティリティとシステムが統合されたサブユニットまたはモジュールで船を構築することが可能になりました。 したがって、モジュールは比較的容易に接続することができる。 このプロセスはより速く、より安価で、より優れた品質管理を提供します。 さらに、このタイプの建設は、自動化とロボット工学に役立ち、お金を節約するだけでなく、化学的および物理的危険への暴露を減らします。

造船プロセスの概要

図 1 に造船の概要を示します。 最初のステップは設計です。 さまざまなタイプの船の設計上の考慮事項は大きく異なります。 船舶は、物資や人を輸送する場合があり、水上艦または潜水艦である場合があり、軍用または商業用である場合があり、原子力または非原子力を動力源とする場合があります。 設計段階では、通常の建設パラメータを考慮するだけでなく、建設または修理プロセスに関連する安全および健康上の危険を考慮する必要があります。 さらに、環境問題にも対処する必要があります。

図 1. 造船のフローチャート。  

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  ニューポートニュース造船

造船の基本部品は鋼板です。 プレートは、設計によって指定された望ましい構成に切断、成形、曲げ、またはその他の方法で製造されます (図 2 および図 3 を参照)。 通常、プレートは自動フレーム切断プロセスによってさまざまな形状に切断されます。 次に、これらの形状を一緒に溶接して、I ビームと T ビーム、およびその他の構造部材を形成することができます (図 4 を参照)。

図 2. 製造工場での鋼板の自動フレーム切断。 

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アイリーン・マーシュ

図 3. 鋼板の曲げ。

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ニューポートニュース造船

図 4. 船体の一部を形成する溶接鋼板。

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ニューポートニュース造船

その後、プレートは製造工場に送られ、そこでさまざまなユニットやサブアセンブリに結合されます (図 5 を参照)。 この時点で、配管、電気およびその他のユーティリティ システムが組み立てられ、ユニットに統合されます。 ユニットは、自動溶接または手動溶接、またはその XNUMX つの組み合わせを使用して組み立てられます。 いくつかのタイプの溶接プロセスが採用されています。 最も一般的なのは棒溶接で、消耗電極を使用して鋼を接合します。 他の溶接プロセスでは、不活性ガス シールド アークや非消耗電極を使用します。

図 5. 船のサブアセンブリでの作業

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 ニューポートニュース造船

ユニットまたはサブアセンブリは、通常、さらに大きなユニットまたはブロックを形成するために組み立てまたはアセンブリの接合が行われる屋外プラテンまたはレイダウン領域に移されます (図 6 を参照) ここで、追加の溶接および取り付けが行われます。 さらに、ユニットと溶接部は、X線撮影、超音波、その他の破壊的または非破壊的なテストなどの品質管理検査とテストを受けなければなりません。 欠陥が見つかったこれらの溶接部は、研削、アークエアグルーピング、または彫刻によって除去してから交換する必要があります。 この段階で、ユニットは適切なプロファイリングを確実にするためにブラストされ、塗装されます (図 7 を参照してください。塗料はブラシ、ローラー、またはスプレーガンで塗布できます。スプレーが最も一般的に利用されます。塗料は可燃性または有毒であるか、環境に脅威を与える可能性があります)。 . この時点で、ブラスト作業と塗装作業の管理を行う必要があります。

図 6. 船のサブアセンブリを結合してより大きなブロックにする

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ニューポートニュース造船

図 7. 塗装前の船舶ユニットの研磨ブラスト。

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 ジュディ・ボールドウィン

完成した大型ユニットは、引き揚げドック、船道、または最終組立エリアに移動されます。 ここでは、より大きなユニットが結合されて容器を形成します (図 8 を参照)。ここでも、多くの溶接と取り付けが行われます。 船体が構造的に完成し、水密になったら、船は進水します。 これには、船舶が建設された船道から水に滑り込むこと、建設されたドックが浸水すること、または船舶を水中に降ろすことが含まれる場合があります。 打ち上げには、ほとんどの場合、盛大なお祝いとファンファーレが伴います。

図 8.船の船首を船の残りの部分に追加します。

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ニューポートニュース造船

進水後、艤装段階に入ります。 多大な時間と設備が必要です。 この作業には、ケーブルと配管の取り付け、ギャレーと宿泊施設の設置、絶縁作業、電子機器と航法補助装置の設置、推進および補助機械の設置が含まれます。 この作業は、さまざまな熟練した職業によって行われます。

艤装段階の完了後、船はドックと海上試験の両方を受け、その間に船のすべてのシステムが完全に機能し、操作可能であることが証明されます。 最後に、すべてのテストと関連する修理作業が行われた後、船は顧客に引き渡されます。

鋼の製造

鉄鋼製造プロセスの詳細な説明は次のとおりです。 これは、切断、溶接、および塗装のコンテキストで説明されています。

切断

造船所の「組み立てライン」は鋼材保管エリアから始まります。 ここでは、さまざまな強度、サイズ、厚さの大型鋼板が保管され、製造の準備が整っています。 次に、鋼は研磨剤でブラストされ、建設のさまざまな段階で鋼を保護する建設用プライマーで下塗りされます。 その後、鋼板は製造施設に運ばれます。 ここでは、鋼板を自動バーナーで目的のサイズに切断します (図 2 を参照)。 得られたストリップを溶接して、容器の構造部品を形成します (図 4)。

溶接

ほとんどの船舶の構造フレームワークは、さまざまなグレードの軟鋼および高強度鋼で構成されています。 鋼は、必要な成形性、機械加工性、溶接性を提供し、外航船に必要な強度を兼ね備えています。 アルミニウムやその他の非鉄材料が一部の上部構造 (デッキ ハウスなど) や船内のその他の特定の領域に使用されていますが、ほとんどの船の建造にはさまざまなグレードの鋼が使用されています。 ステンレス鋼、亜鉛メッキ鋼、銅-ニッケル合金など、船舶に使用されるその他の材料は、さまざまな耐食性を目的として使用され、構造の完全性を向上させます。 ただし、非鉄材料の使用量は鉄鋼に比べてはるかに少なくなっています。 船上システム (換気、戦闘、ナビゲーション、配管など) では通常、より「エキゾチックな」素材が使用されます。 これらの材料は、船の推進システム、バックアップ電源、キッチン、燃料移送用のポンプ場、戦闘システムなど、さまざまな機能を実行するために必要です。

建設に使用される鋼は、軟鋼、高強度鋼、高合金鋼の 80 種類に分類できます。 軟鋼は貴重な特性を持ち、製造、購入、成形、溶接が容易です。 一方、高強度鋼は、軟鋼よりも優れた機械的特性を提供するために穏やかに合金化されています。 非常に高強度の鋼は、造船用に特別に開発されました。 一般に、高強度高降伏鋼は、HY-100、HY-130、HY-XNUMX と呼ばれます。 それらは、商用グレードの高強度鋼を超える強度特性を備えています。 高強度鋼は、特性の劣化を防ぐため、より複雑な溶接工程が必要です。 高強度鋼には特定の溶接棒が必要であり、通常は溶接継手の加熱 (予熱) が必要です。 鋼の XNUMX 番目の一般的なクラスである高合金鋼は、ニッケル、クロム、マンガンなどの合金元素を比較的多量に含んで作られています。 ステンレス鋼を含むこれらの鋼は、貴重な耐食性を備えており、特別な溶接プロセスも必要とします。

鋼は造船目的の優れた材料であり、溶接電極の選択は、建設中のすべての溶接用途において重要です。 標準的な目標は、母材と同等の強度特性を持つ溶接を取得することです。 製造溶接では軽微な欠陥が発生する可能性が高いため、溶接はしばしば母材の特性を超える特性を持つ溶接を生成するように設計され、溶接電極が選択されます。

アルミニウムは、鋼と比較して強度と重量の比率が高いため、造船用金属としての用途が拡大しています。 船体にアルミニウムを使用することは限られていますが、アルミニウム製の上部構造は、軍用および商船の両方の建造物でより一般的になりつつあります。 アルミのみで造られた船舶は、主に漁船、遊覧船、小型客船、砲艦、水中翼船などの小型船です。 造船や修理に使用されるアルミニウムは、一般にマンガン、マグネシウム、シリコン、および/または亜鉛と合金化されています。 これらの合金は、優れた強度、耐食性、および溶接性を提供します。

造船所の溶接プロセス、より具体的には融接は、造船所環境のほぼすべての場所で実行されます。 このプロセスでは、隣接する表面を非常に高温にして、溶融フィラー材料と融合させることで金属を接合します。 熱源を使用してジョイントのエッジを加熱し、溶融した溶接充填金属 (電極、ワイヤ、またはロッド) と融合させます。 必要な熱は、通常、電気アークまたはガス炎によって生成されます。 造船所は、顧客の仕様、生産率、および政府の規制を含むさまざまな運用上の制約に基づいて、溶接プロセスのタイプを選択します。 通常、軍用船舶の基準は商用船舶よりも厳格です。

融接プロセスに関する重要な要素は、溶融池を保護するためのアーク シールドです。 溶融池の温度は、隣接する金属の融点よりも大幅に高くなります。 非常に高い温度では、大気中の酸素および窒素との反応が急速になり、溶接強度に悪影響を及ぼします。 大気中の酸素と窒素が溶接金属と溶融ロッド内に閉じ込められると、溶接部の脆化が発生します。 この溶接不純物から保護し、溶接品質を確保するために、大気からのシールドが必要です。 ほとんどの溶接プロセスでは、フラックス、ガス、またはこれら XNUMX つの組み合わせを追加することによって、シールドが実現されます。 フラックス材料が使用される場合、気化と電極先端での化学​​反応によって生成されるガスは、窒素と酸素の閉じ込めから溶接部を保護するフラックスとガス シールドの組み合わせになります。 シールドについては、次のセクションで説明し、特定の溶接プロセスについて説明します。

電気アーク溶接では、ワークピースと電極またはワイヤの間に回路が作成されます。 電極またはワイヤがワークピースから少し離れたところに保持されると、高温のアークが発生します。 このアークは、ワークピースのエッジと電極またはワイヤの先端を溶かして溶融溶接システムを生成するのに十分な熱を生成します。 造船での使用に適した多くの電気アーク溶接プロセスがあります。 すべてのプロセスで、溶接部を大気から遮断する必要があります。 それらは、フラックス シールド プロセスとガス シールド プロセスに細分することができます。

溶接装置および関連する消耗品と非消耗品の製造業者は、消耗電極を使用したアーク溶接が最も一般的な溶接プロセスであると報告しています。

シールドメタルアーク溶接(SMAW)。 フラックス シールド電気アーク溶接プロセスは、主に手動または半自動の性質と、使用する消耗電極のタイプによって区別されます。 SMAW プロセスでは、乾式フラックス コーティングが施された消耗電極 (長さ 30.5 ~ 46 cm) を使用し、ホルダーに保持され、溶接機によってワークピースに供給されます。 電極は、金属粉末のシースで覆われた引き抜きまたは鋳造材料から作られた固体金属フィラーロッドコアで構成されています。 SMAW は「スティック溶接」や「アーク溶接」とも呼ばれます。 電極金属は、溶接が進行するにつれて溶融するフラックスに囲まれ、堆積した溶融金属をスラグで覆い、保護ガスの雰囲気で隣接領域を包み込みます。 手動 SMAW は、ダウンハンド (フラット)、水平、垂直、および頭上溶接に使用できます。 SMAW プロセスは、重力溶接機を使用して半自動で使用することもできます。 重力マシンは、電極とホルダーの重量を使用して、ワークピースに沿って移動します。

サブマージアーク溶接(SAW) 多くの造船所で使用されている別のフラックス シールド電気アーク溶接プロセスです。 このプロセスでは、粒状化されたフラックスのブランケットがワークピース上に堆積され、続いて消耗可能な裸の金属ワイヤ電極が堆積されます。 一般的には電極が充填材として機能しますが、場合によってはフラックスに金属粒子が添加されます。 フラックスのブランケットに沈められたアークはフラックスを溶かし、溶接部に保護絶縁溶融シールドを生成します。 高い熱集中により、比較的高速で大量の溶接デポジットが可能になります。 溶接後、溶融金属は溶融したフラックスの層によって保護されます。フラックスはその後除去され、回収される場合があります。 サブマージ アーク溶接は下向きに行う必要があり、パネル ライン、プラテン領域、および架台領域でプレートを突き合わせ溶接するのに理想的です。 SAW プロセスは、一般に完全に自動化されており、機器は可動台車または工作物の上部にある自走式プラットフォームに取り付けられています。 SAW プロセスは主に自動化されているため、溶接ジョイントと機械の位置合わせにかなりの時間が費やされます。 同様に、SAW アークは粒状フラックスの被覆下で動作するため、ヒューム発生率 (FGR) またはヒューム形成率 (FFR) は低く、適切なフラックス被覆があれば、さまざまな動作条件下で一定のままです。

ガスメタルアーク溶接 (GMAW)。 電気アーク溶接のもう XNUMX つの主要なカテゴリには、ガス シールド プロセスが含まれます。 これらのプロセスは、一般に、不活性、活性、またはその XNUMX つの組み合わせである可能性のある外部供給シールド ガスを伴う裸線電極を使用します。 一般に GMAW とも呼ばれます。 金属不活性ガス (MIG) 溶接では、消耗品で自動供給される小径ワイヤ電極とガス シールドを使用します。 GMAW は、電極交換を中断することなく連続的に溶接できるという、長年求められていた方法に対する答えです。 自動ワイヤ送給装置が必要です。 ワイヤースプーリングシステムは、一定の速度で電極/ワイヤー充填率を提供します。または、速度は電圧センサーで変動します。 電極が溶接アークと出会う点で、シールド ガスとして使用されるアルゴンまたはヘリウムが溶接ガンによって供給されます。 鋼を溶接する場合、CO2 および/または不活性ガスを使用することができる。 多くの場合、コストと溶接品質を最適化するためにガスの組み合わせが使用されます。

ガス タングステン アーク溶接 (GTAW)。 ガス シールド溶接プロセスの別のタイプは、ガス タングステン アーク溶接です。 タングステン不活性ガス (TIG) 溶接または Heliarc という商品名。当初はヘリウムがシールド ガスとして使用されていたためです。 これは棒溶接に約 25 年間続いた「新しい」溶接プロセスの最初のものでした。 アークはワークピースとタングステン電極の間で発生し、消費されません。 不活性ガス (通常はアルゴンまたはヘリウム) がシールドを提供し、クリーンで低煙のプロセスを提供します。 また、GTAW プロセス アークはフィラー メタルを移動せず、単に材料とワイヤを溶かすだけで、よりきれいな溶接が得られます。 GTAW は、造船所でアルミニウム、板金、および小径のパイプとチューブを溶接するため、またはより大きなパイプと継手のマルチパス溶接に最初のパスを配置するために最もよく使用されます。

フラックスコアアーク溶接(FCAW) ワイヤがアークに連続的に供給されるという点で、GMAW と同様の装置を使用します。 主な違いは、FCAW 電極がフラックス コア センターを備えた管状電極ワイヤであり、溶接環境での局所的なシールドに役立つことです。 一部のフラックス入りワイヤは、フラックス コアだけで十分なシールドを提供します。 ただし、造船環境で使用される多くの FCAW プロセスでは、造船業界の品質要件のためにガス シールドを追加する必要があります。

FCAW プロセスは、従来の SMAW プロセスよりも高い生産速度と溶接効率で高品質の溶接を実現します。 FCAW プロセスでは、頭上溶接や垂直溶接など、あらゆる生産要件に対応できます。 多くの場合、品質と生産性の向上には投資する価値がありますが、FCAW 電極は SMAW 材料よりも少し高価になる傾向があります。

プラズマアーク溶接 (PAW)。 シールドガス溶接プロセスの最後は、プラズマ金属不活性ガス溶接です。 PAW は、ワークピースに到達する前にアークが強制的に制限を通過することを除いて、GTAW プロセスに非常に似ています。 その結果、非常に高温で高速移動するプラズマのジェット ストリームが発生します。 プラズマは、トーチの小さなオリフィスを通過するようにアークを収縮させることによって生成されるアークを運ぶガスの電離流です。 PAW により、より集中した高温アークが発生し、これにより、より高速な溶接が可能になります。 オリフィスを使用してガスを加速する以外は、PAW は GTAW と同じであり、非消耗タングステン電極と不活性ガス シールドを使用します。 PAW は一般的に手動で、造船ではほとんど使用されませんが、フレーム スプレー用途に使用されることもあります。 これは、主に造船環境での鋼の切断に使用されます (図 9 を参照)。

図 9. 鋼板の水中プラズマ アーク切断

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キャロライン・キーナー

ガス溶接、ろう付け、はんだ付け。 ガス溶接は、ガス燃料を燃焼させて発生する熱を利用するもので、溶着金属には溶加材を使用するのが一般的です。 最も一般的な燃料はアセチレンで、酸素と組み合わせて使用​​されます (オキシアセチレン ガス溶接)。 ハンドヘルド トーチは、接合部に付着した溶加材を同時に溶かしながら、ワークピースに炎を向けます。 ワークピースの表面が溶けて溶融溜まりが形成され、隙間や溝を埋めるために充填材が使用されます。 トーチが加工物に沿って進むにつれて、溶融金属、主に溶加材が固化します。 ガス溶接は比較的遅く、自動または半自動装置での使用には適していません。 その結果、造船所での通常の生産溶接に使用されることはめったにありません。 装置は小型で持ち運び可能で、薄板 (最大約 7 mm) の溶接や、小径パイプ、暖房、換気、空調 (HVAC) トランク (板金)、電気ケーブルの溶接に役立ちます。方法とろう付けまたははんだ付け。 切断には同一または類似の装置が使用されます。

はんだ付けとろう付けは、母材金属を溶かさずに 450 つの金属面を接合する技術です。 450 つの面の間の空間に液体を流し込んで満たし、固化させます。 溶加材の温度が XNUMXºC 未満の場合、このプロセスははんだ付けと呼ばれます。 XNUMX℃を超える場合、プロセスはろう付けと呼ばれます。 はんだ付けは、一般に、はんだごて、炎、電気抵抗、または誘導による熱を使用して行われます。 ろう付けは、炎、抵抗、または誘導からの熱を使用します。 ろう付けは、部品を浴に浸して行うこともできます。 はんだ付けおよびろう付け接合部には、溶接接合部の強度特性がありません。 その結果、ろう付けとはんだ付けは、主に小径のパイプ接合部、板金加工、小規模でまれなジョイナー作業とメンテナンス機能を除いて、造船と修理での用途が限られています。

その他の溶接プロセス。 さまざまな理由で、造船所環境で少量使用される追加のタイプの溶接があります。 エレクトロスラグ溶接 ワークピースと溶加材を溶かす溶融スラグを介して熱を伝達します。 使用される装置は電気アーク溶接に使用されるものと似ていますが、スラグは、電極とワークピースの間を流れる電流に対する抵抗によって溶融状態に維持されます。 したがって、それは電気抵抗溶接の一形態です。 多くの場合、ワークピースの後ろに冷却されたバッキング プレートを使用して、溶融プールを封じ込めます。 電気ガス溶接 同様のセットアップを採用していますが、フラックス コーティングされた電極と COを使用します。2 ガスシールド。 これらのプロセスは両方とも、垂直突合せ溶接を自動的に行うのに非常に効率的であり、より厚いプレートには非常に有利です。 これらの技術は、造船においてかなり幅広い応用が期待されています。

テルミット溶接 過熱された液体金属を使用してワークピースを溶かし、溶加材を提供するプロセスです。 液体金属は、溶融酸化物とアルミニウムの間の化学反応から生じます。 液体金属はキャビティに注がれて溶接され、キャビティは砂型で囲まれています。 テルミット溶接は、鋳造にやや似ており、主に鋳造や鍛造品の修理、または船尾フレームなどの大きな構造部分の溶接に使用されます。

レーザー溶接 は、レーザービームを使用してワークピースを溶かして接合する新しい技術です。 レーザー溶接の実現可能性は証明されていますが、コストの問題からこれまでの商用利用は妨げられていました。 効率的で高品質な溶接の可能性により、レーザー溶接は将来の造船にとって重要な技術になる可能性があります。

別の比較的新しい溶接技術は、 電子ビーム溶接. 溶接は、不活性ガスに囲まれたワークピースにオリフィスを通して電子の流れを発射することによって行われます。 電子ビーム溶接は、材料の熱伝導率に依存せずに金属を溶かします。 その結果、エネルギー要件の低下と鋼への冶金学的影響の低減の両方が、この技術の大きな利点です。 レーザー溶接と同様に、高コストが大きな問題です。

スタッド溶接 スタッド自体が電極である電気アーク溶接の一種です。 スタッド溶接ガンは、アークが形成され、プレートとスタッドの端が溶融する間、スタッドを保持します。 次に、ガンがスタッドをプレートに押し付け、スタッドがプレートに溶接されます。 シールドは、スタッドを囲むセラミック フェルールを使用することによって得られます。 スタッド溶接は、断熱材などの非金属材料を鋼の表面に取り付けるのを容易にするために、造船で一般的に使用される半自動プロセスです。

塗装と上塗り

塗装は造船所のほぼすべての場所で行われます。 造船と修理の性質上、さまざまな用途に使用するために数種類の塗料が必要です。 塗料の種類は、水性塗料から高性能エポキシ塗料までさまざまです。 特定の用途に必要な塗料の種類は、コーティングがさらされる環境によって異なります。 塗装機器は、単純な刷毛やローラーから、エアレス スプレーや自動機までさまざまです。 一般に、船舶用塗料の要件は次の領域に存在します。

  • 水中(船底)
  • 喫水線
  • 上部構造物
  • 内部スペースとタンク
  • ウェザーデッキ
  • ゆるい装備。

 

これらの場所ごとにさまざまな塗装システムが存在しますが、海軍の船では、軍事仕様 (Mil-spec) を通じて、用途ごとに特定の種類の塗装が必要になる場合があります。 塗料を選択する際には、環境条件、環境暴露の厳しさ、乾燥時間と硬化時間、塗布機器と手順など、多くの考慮事項があります。 多くの造船所には、塗装が行われる特定の施設とヤードの場所があります。 密閉された施設は高価ですが、より高い品質と効率が得られます。 野外での塗装は一般的に転写効率が低く、天気の良い日に限られます。

造船所用塗料塗装システム。 塗料は船舶のさまざまな場所でさまざまな目的で使用されています。 防錆、防汚、耐アルカリ性など、XNUMXつの塗料ですべての機能を果たすことはできません。 塗料は、顔料、ビヒクル、溶剤の XNUMX つの主要な成分で構成されています。 顔料は、コーティングに関連する多くの特性だけでなく、色も一般的に決定する小さな粒子です。 顔料の例は、酸化亜鉛、タルク、炭素、コールタール、鉛、雲母、アルミニウム、および亜鉛末である。 車両は、塗料の顔料を一緒に保持する接着剤と考えることができます。 多くの塗料は、バインダーの種類 (エポキシ、アルキド、ウレタン、ビニル、フェノールなど) で表されます。 バインダーは、コーティングの性能特性 (柔軟性、耐薬品性、耐久性、仕上げなど) を決定するためにも非常に重要です。 溶剤を加えて塗料を薄くし、表面に流れるように塗布できるようにします。 塗料が乾燥すると、塗料の溶剤部分が蒸発します。 代表的な溶剤には、アセトン、ミネラルスピリット、キシレン、メチルエチルケトン、水などがあります。 防食塗料と防汚塗料は通常、船体に使用され、造船業界で使用される主な XNUMX 種類の塗料です。 の 防食塗料 ビニール、ラッカー、ウレタン、または新しいエポキシベースのコーティングシステムです。 エポキシ系は現在非常に人気があり、海洋環境が必要とするすべての品質を示しています。 防汚塗料 船舶の船体での海洋生物の成長と付着を防ぐために使用されます。 銅系塗料は、防汚塗料として広く使用されています。 これらの塗料は、船体のすぐ近くに微量の有毒物質を放出します。 さまざまな色を実現するために、ランプブラック、赤色酸化鉄、または二酸化チタンを塗料に加えることができます。

造船所のプライマーコーティング。 生の鋼板や部品に適用される最初のコーティングシステムは、一般に「ショッププライマー」と呼ばれることもあるプレコンストラクションプライマーです。 このコーティングは、建設プロセス全体で部品の状態を維持するために重要です。 建設前のプライミングは、鋼板、形状、配管のセクション、および換気ダクトで実行されます。 ショッププライマーには、(1)最終製品の鋼材を保護する、(2)建設の生産性を高めるというXNUMXつの重要な機能があります。 ほとんどの建設前プライマーは、有機または無機結合剤を含むジンクリッチです。 ケイ酸亜鉛は、無機亜鉛プライマーの中で優勢です。 亜鉛コーティングシステムは、亜鉛メッキとほぼ同じ方法でコーティングを保護します。 亜鉛がスチールにコーティングされている場合、酸素が亜鉛と反応して酸化亜鉛を形成し、水や空気がスチールに接触することを許さないタイトな層を形成します。

塗装設備。 造船業界で使用される塗料塗布装置には多くの種類があります。 使用される 65 つの一般的な方法は、圧縮空気噴霧器とエアレス噴霧器です。 圧縮空気システムは、空気と塗料の両方を噴霧するため、意図した表面に到達する前に一部の塗料が急速に霧化 (乾燥) します。 エアアシスト スプレー システムの塗着効率は、80 ~ XNUMX% です。 この低い転写効率は、主にオーバースプレー、ドリフト、およびエアスプレーの非効率性によるものです。 これらの噴霧器は、転写能力が低いため、時代遅れになりつつあります。

造船業界で最も広く使用されている塗装方法は、エアレス スプレーです。 airless 噴霧器は、塗料を油圧ラインで単純に圧縮し、最後に噴霧ノズルを備えたシステムです。 空気圧の代わりに静水圧が塗料を運びます。 オーバースプレーとこぼれの量を減らすために、造船所はエアレス塗装機の使用を最大限に活用しています。 Airless 噴霧器は、システムに必要な圧力が少ないため、圧縮空気噴霧器よりも操作がはるかにクリーンで、漏れの問題が少なくなります。 エアレス噴霧器は、条件にもよりますが、90% 近くの移送効率があります。 airless 噴霧器に追加できる新しい技術は、大容量低圧 (HVLP) と呼ばれます。 HVLP は、特定の条件でさらに高い転送効率を提供します。 転写効率の測定値は推定値であり、塗装時に発生する可能性のある滴りやこぼれを考慮しています。

溶射、金属またはフレームスプレーとも呼ばれ、長期的な腐食保護のために鋼にアルミニウムまたは亜鉛コーティングを施すことです。 このコーティング プロセスは、さまざまな商用および軍事用途で使用されています。 特殊な設備と比較的遅い生産速度のため、従来のコーティング手法とは大きく異なります。 熱コーティング機には、燃焼ワイヤーとアークスプレーの XNUMX つの基本的なタイプがあります。 燃焼ワイヤータイプは、可燃性ガスとワイヤーフィードコントローラーを備えた火炎システムで構成されています。 可燃性ガスは、部品に吹き付けられる材料を溶かします。 の 電気アーク溶射機 代わりに電源アークを使用して、溶射された材料を溶かします。 このシステムには、空気圧縮およびろ過システム、電源アーク供給およびコントローラー、アーク火炎溶射ガンが含まれます。 溶射された材料が適切に接着するように、表面を適切に準備する必要があります。 最も一般的な表面処理技術は、細かいグリット (酸化アルミニウムなど) を使用したエア ブラストです。

通常、溶射は塗装に比べて初期費用が高くなりますが、ライフサイクルを考えると溶射の方が経済的に魅力的です。 多くの造船所には独自の溶射機があり、他の造船所は溶射作業を外注します。 溶射は、ショップまたは船内で行うことができます。

塗装の練習と方法。 塗装は、鋼の初期下塗りから船の最終塗装まで、造船所のほぼすべてのエリアで行われます。 塗装方法は工程によって大きく異なります。 塗料の混合は手作業と機械の両方で行われ、通常はバームまたは二次収容パレットに囲まれたエリアで行われます。 これらの一部はカバーされたエリアです。 造船所では屋内塗装と同様に屋外塗装も行われます。 スチール、プラスチック、または布でできたシュラウド フェンスは、塗料のしぶきを封じ込めたり、風を遮断して塗料の粒子を捕らえたりするためによく使用されます。 新しい技術は、浮遊粒子の量を減らすのに役立ちます。 オーバースプレーの量を減らすと、使用する塗料の量も減り、造船所の費用を節約できます。

造船所の表面処理および塗装エリア

造船および修理業界における塗装および表面処理の慣行を説明するために、慣行を XNUMX つの主な分野で一般的に説明することができます。 次の XNUMX つの領域は、造船所で塗装がどのように行われるかを説明するのに役立ちます。

ハル ペインティング。 船体塗装は、修理船と新造船の両方で行われます。 修理船の船体表面の準備と塗装は、通常、船が完全に乾ドックに入っているとき (つまり、フローティング ドライドックのグレイビング ドック) に行われます。 新規建設の場合、船体は、上記の技術のいずれかを使用して建物の位置で準備および塗装されます。 ミネラルグリットを使用したエアおよび/またはウォーターブラストは、船体の表面処理の最も一般的なタイプです。 表面処理には、プラットフォームまたはリフトからの表面のブラストが含まれます。 同様に、塗装は、噴霧器や、マンリフト、シザーリフト、携帯用足場などの高所作業装置を使用して塗布されます。 船体塗装システムは、必要な塗装の数が異なります。

上部構造塗装。 船の上部構造は、露出したデッキ、デッキハウス、およびメインデッキの上のその他の構造で構成されています。 多くの場合、足場は船内でアンテナ、家屋、その他の上部構造物に到達するために使用されます。 塗料や発破材が隣接する水域に落下する可能性がある場合は、シュラウドが設置されます。 修理中の船では、船の上部構造は主に停泊中に塗装されます。 表面はハンドツールまたはエアノズルブラストのいずれかを使用して準備されます。 表面が準備され、関連する表面材料とグリットがきれいにされて処分されると、塗装を開始できます。 塗装システムは通常、エアレス塗装機で塗装されます。 塗装工は、既存の足場、はしご、および表面処理中に使用されたさまざまな吊り上げ装置を使用して、上部構造にアクセスします。 爆風封じ込めに使用されたシュラウド システム (該当する場合) は、塗料のオーバースプレーを封じ込めるために所定の位置に留まります。

内装タンクとコンパートメントの塗装。 船内のタンクとコンパートメントは、船の寿命を維持するためにコーティングと再コーティングを行う必要があります。 修理船タンクの再塗装には、塗装前に大量の表面処理が必要です。 タンクの大部分は船底にあります (バラストタンク、ビルジ、燃料タンクなど)。 タンクは、溶剤と洗剤を使用してグリースと油の蓄積を除去することにより、塗装の準備ができています。 タンクの洗浄中に発生した廃水は、適切に処理して廃棄する必要があります。 タンクが乾燥した後、ブラスト処理が行われます。 ブラスト作業中は、タンク内の空気を再循環させ、グリットを吸引する必要があります。 使用される真空システムは、液封式または回転スクリュー式のいずれかです。 これらのバキュームは、タンクからグリットを除去するために非常に強力でなければなりません。 真空システムと換気システムは通常、ドックの表面に配置され、タンクへのアクセスは船体の穴から行われます。 表面をブラストしてグリットを取り除いたら、塗装を開始できます。 すべてのタンクとコンパートメントの表面の準備と塗装には、適切な換気と人工呼吸器が必要です (つまり、密閉された空間または密閉された空間で)。

建設の段階として表面処理を塗装します。 ブロック、または複数のユニットが組み立てエリアを離れると、ブロック全体が塗装のために準備される爆破エリアに頻繁に運ばれます。 この時点で、通常、ブロックは爆破されて地金に戻ります (つまり、建設プライマーが除去されます) (図 7 を参照)。 ブロック表面処理の最も一般的な方法は、エア ノズル ブラストです。 次の段階は塗装段階です。 塗装業者は通常、アクセス プラットフォームでエアレス スプレー装置を使用します。 ブロックのコーティング システムが適用されると、ブロックはオンブロック ステージに運ばれ、艤装材が取り付けられます。

細かなパーツの塗装箇所。 船を構成する多くの部品は、設置前にコーティングシステムを適用する必要があります。 たとえば、配管スプール、通気ダクト、土台、ドアは、ブロックに取り付ける前に塗装されます。 小さな部品は通常、造船所の指定された場所で塗装のために準備されます。 小型部品の塗装は、生産ニーズに最適な造船所内の別の指定された場所で行うことができます。 いくつかの小さな部品はさまざまなショップで塗装されますが、他の部品は塗装部門が運営する標準的な場所で塗装されます。

ブロックおよびボード上での表面処理および塗装

船の最終塗装は船上で行われ、タッチアップ塗装はブロックで頻繁に行われます (図 10 を参照)。 オンブロックのタッチアップ ペインティングは、いくつかの理由で発生します。 場合によっては、塗装システムがブロック上で損傷しており、再表面化する必要があるか、間違った塗装システムが適用されており、交換する必要がある場合があります。 オンブロック塗装では、オンブロックの艤装エリア全体で携帯用ブラストおよび塗装装置を使用します。 船上塗装は、建設ブロック間の境界部分の準備と塗装、および溶接、再加工、船上艤装およびその他のプロセスによって損傷した領域の再塗装を含みます。 表面は、手工具、やすりがけ、ブラッシング、溶剤洗浄、またはその他の表面処理技術のいずれかによって処理できます。 塗料は、携帯型エアレス スプレー、ローラー、ブラシで塗布されます。

図 10. 船体のタッチアップ塗装。

SHP20F10

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艤装

建設ブロックの事前建設艤装は、世界中のすべての競争力のある造船所で使用されている現在の造船方法です。 艤装とは、組み立て時にブロックを一緒に接合する前に、部品やさまざまなサブアセンブリ (配管システム、換気装置、電気部品など) をブロックに取り付けるプロセスです。 造船所全体のブロックの艤装は、造船への組立ラインアプローチの形成に役立ちます。

建設の各段階での艤装は、造船所全体のプロセスの流れをスムーズにするために計画されています。 簡単にするために、ブロックの鉄骨構造が組み立てられたら、艤装を XNUMX つの主な建設段階に分けることができます。

  1. ユニット艤装
  2. オンブロックの艤装
  3. 船内装備。

 

ユニット艤装 船体ブロックとは別に、付属品、部品、基礎、機械、およびその他の艤装材料が組み立てられる段階です (つまり、ユニットは鋼構造ブロックとは別に組み立てられます)。 ユニット艤装により、労働者は機械やワークショップに簡単にアクセスできる地上で船上のコンポーネントやシステムを組み立てることができます。 ユニットは、オンボードまたはオンブロックの建設段階で設置されます。 ユニットには、さまざまなサイズ、形状、複雑さがあります。 場合によっては、ユニットは、プレナムとコイルに接続されたファン モーターと同じくらい単純です。 大型で複雑なユニットは、主に機械室、ボイラー、ポンプ室、および船のその他の複雑な領域のコンポーネントで構成されています。 ユニット艤装とは、配管スプールなどの部品を組み立て、部品同士をつなぎ合わせてユニット化する作業です。 機械室とは、機械が設置されている船内の領域 (機関室、ポンプ場、発電機など) であり、そこでの艤装が集中的に行われます。 地上にユニットを装備することで、条件がより困難な、より狭いスペースでのオンブロックまたはオンボード作業に割り当てられる作業時間を短縮することにより、安全性と効率性が向上します。

オンブロック艤装 ほとんどの艤装材がブロックに取り付けられる建設段階です。 ブロックに取り付けられる艤装材は、換気システム、配管システム、ドア、照明、はしご、手すり、電気アセンブリなどで構成されます。 オンブロックステージにも多くのユニットが設置されています。 ブロック上での艤装段階全体で、ブロックを持ち上げたり、回転させたり、移動したりできるため、天井、壁、床に艤装材を効率的に取り付けることができます。 造船所のすべてのショップとサービスは、材料が適切な時間と場所に設置されるように、オンブロック段階で通信する必要があります。

船内装備 ブロックが建設中の船に持ち上げられた後(つまり、建設後)に実行されます。 この時点で、船は建物の位置(建物のウェイまたは建物のドック)にあるか、桟橋に停泊している可能性があります。 ブロックはすでに大部分が装備されていますが、船の運用準備が整うまでにはさらに多くの作業が必要です。 船上艤装とは、大型のユニットやブロックを船内に設置する作業です。 設置には、新しい船に搭載された大きなブロックとユニットを持ち上げ、それらを所定の位置に溶接またはボルトで固定することが含まれます。 船上艤装には、船上システム (配管システム、換気システム、電気システム) の接続も含まれます。 すべての配線システムは、船上段階で船全体に引き込まれます。

テスト

建設の運用およびテスト段階では、設置されたコンポーネントとシステムの機能を評価します。 この段階では、システムの操作、検査、およびテストが行​​われます。 システムが何らかの理由でテストに失敗した場合は、システムが完全に動作するまで、システムを修復して再テストする必要があります。 船に搭載されているすべての配管システムは、システムに存在する可能性のある漏れを特定するために加圧されています。 タンクには構造試験も必要です。これは、タンクに流体 (すなわち、塩水または淡水) を満たし、構造の安定性を検査することによって達成されます。 換気、電気および他の多くのシステムがテストされます。 ほとんどのシステムのテストと操作は、船が桟橋に停泊している間に行われます。 ただし、建設の初期段階でテストを実行する傾向が強まっています (たとえば、生産工場での予備テスト)。 建設の初期段階でテストを実行すると、システムへのアクセスが容易になるため、障害の修正が容易になりますが、完全なシステム テストは常に船上で行う必要があります。 すべての予備的な桟橋でのテストが実行されると、船は所有者に引き渡される前に、一連の完全な運用テストと海上試運転のために海に送られます。

船の修理

鋼船修理の慣行とプロセス

船舶の修理には、通常、すべての船舶の改造、オーバーホール、メンテナンス プログラム、重大な損害の修理、および軽微な機器の修理が含まれます。 船舶修理は、海運および造船業界の非常に重要な部分です。 ほとんどの民間造船所では、労働力の約 25% が修理および改造作業を行っています。 現在、安全および環境要件を満たすために更新および/または改造が必要な船舶が多数あります。 世界中のフリートが古くなり非効率になり、新造船のコストが高騰する状況は、海運会社に負担をかけています。 一般に、米国の造船所での改造および修理作業は、新規建造よりも収益性が高くなります。 新築造船所では、修理契約、オーバーホール、および改造も、限られた新規建造期間中の労働力を安定させるのに役立ち、新規建造は修理労働の作業負荷を増大させます。 船舶の修理プロセスは、一般的に規模が小さく、より速いペースで行われることを除いて、新しい建造プロセスによく似ています。 修理プロセスには、よりタイムリーな調整と船舶修理契約の積極的な入札プロセスが必要です。 修理作業の顧客は、通常、海軍、商船の所有者、およびその他の海洋構造物の所有者です。

顧客は通常、契約仕様書、図面、および標準アイテムを提供します。 契約は 確定価格 (FFP)、 確定報酬報酬 (FFPAF)、 費用プラス固定料金 (CPFF)、 費用プラス賞金 (CPAF) または 緊急修理 契約。 プロセスは、造船所に依頼されたときにマーケティングエリアで始まります 提案依頼 (RFP) または 入札募集 (IFB). 最低価格は通常、IFB 契約を獲得しますが、RFP 賞は価格以外の要因に基づく場合があります。 修理見積グループは、見積書と修理契約の提案書を作成します。 入札の見積もりには、通常、労働時間と賃金率、資材、間接費、特別サービス費用、下請け業者のドル、残業代とシフトの割増金、その他の料金、設備費用、およびこれらに基づく契約の見積もり価格が含まれます。 契約が成立したら、生産計画を策定する必要があります。

修理の計画、エンジニアリング、製造

契約の提案段階でいくつかの事前計画が実行されますが、契約をタイムリーに計画および実行するには、まだ多くの作業が必要です。 次の手順を実行する必要があります。すべての契約仕様を読んで理解し、作業を分類し、作業を論理的な生産計画に統合し、クリティカル パスを決定します。 計画、エンジニアリング、材料、下請け、および修理生産部門は、最もタイムリーかつ費用対効果の高い方法で修理を行うために緊密に連携する必要があります。 多くの場合、配管、換気、電気およびその他の機械の事前製作は、船の到着前に行われます。 修理ユニットの事前艤装と事前梱包は、生産工場と協力してタイムリーに作業を行います。

一般的な修理作業の種類

船舶は、頻繁なメンテナンスを必要とし、場合によっては完全なオーバーホールを行って運用を維持する必要があるという点で、他のタイプの機械と似ています。 多くの造船所は、頻繁な保守作業を特定する船会社、船舶および/または船種と保守契約を結んでいます。 保守および修理業務の例としては、次のようなものがあります。

  • 船体、乾舷、上部構造、内部タンク、作業エリアの発破と再塗装
  • 主要な機械の再構築と設置 (例: ディーゼル エンジン、タービン、発電機、ポンプ場)
  • システムのオーバーホール、メンテナンス、および設置(配管システムのフラッシング、テスト、および設置など)
  • 新しいシステムの設置。新しい機器の追加または時代遅れのシステムの交換 (例: 航法システム、戦闘システム、通信システム、更新された配管システム)
  • プロペラと舵の修理、改造、調整
  • 船舶の新しい機械スペースの作成 (例: 既存の鉄骨構造のカットアウトと、新しい壁、補強材、垂直サポート、およびウェビングの追加)。

 

多くの場合、修理契約は警告がほとんどない緊急事態であり、船舶の修理は迅速で予測不可能な環境になります。 通常の修理船は造船所に 3 日から 2 か月滞在しますが、大規模な修理や改造は XNUMX 年以上かかることがあります。

大規模な修理および改造プロジェクト

船舶修理業界では、大規模な修理契約と大規模な改造が一般的です。 これらの大規模な修理契約のほとんどは、船を建造する能力を持つ造船所によって行われますが、一部の主に修理ヤードでは大規模な修理や改造が行われます。

主な修理契約の例は次のとおりです。

  • 補給船の病院船への転換
  • 船を半分に切断し、新しいセクションを取り付けて船を長くする (図 11 を参照)
  • 座礁した船舶のセグメントの交換 (図 12 を参照)
  • 完全なリッピング、構造の再構成、および戦闘システムの装備
  • 船内または船外の大規模な改造 (例: 旅客クルーズ船の完全なオーバーホール)。

 

ほとんどの大規模な修理や改造には、大規模な計画、エンジニアリング、および生産作業が必要です。 多くの場合、大量の鉄骨工事を行う必要があります (例: 既存の船体構造の大幅なカットアウトと新しい構成の設置)。 これらのプロジェクトは、撤去、新しい構造の構築、機器の設置、およびテストの XNUMX つの主要な段階に分けることができます。 ほとんどの大規模および小規模な修理および改造には、下請け業者が必要です。 下請け業者は、特定の分野の専門知識を提供し、造船所の作業負荷を均等にします。

図 11. 新しいセクションを取り付けるために船を半分に切る。

SHP20F11

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図 12. 座礁した船の船首を交換する。

SHP20F12

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 下請け業者が行う作業には、次のようなものがあります。

  • 船舶修理のサポート

  • 主要な戦闘システムのインストール (技術)

  • ボイラーの再配管と再構築

  • エアコンプレッサのオーバーホール

  • アスベストの除去と処分

  • タンククリーニング

  • ブラストと塗装

  • ポンプシステムのオーバーホール

  • 小さな構造製作

  • ウインチオーバーホール

  • 主蒸気システムの変更

  • システムの製作 (すなわち、配管、換気、基礎など)。

 

新築の場合と同様に、船が所有者に返還される前に、設置されたすべてのシステムをテストして動作させる必要があります。 テスト要件は通常、契約に由来しますが、テスト要件の他のソースが存在します。 テストはスケジュールを立て、適切に完了するように追跡し、適切なグループ (造船所の内部品質、船舶運航、政府機関、船主など) によって監視する必要があります。 システムが設置され、適切にテストされると、エリア、コンパートメント、および/またはシステムは船に売却されたと見なすことができます (つまり、完成した)。

新築と修理のプロセスには多くの類似点があります。 主な類似点は、両者が基本的に同じ製造方法、プロセス、設備、およびサポート ショップのアプリケーションを使用していることです。 船舶修理および新規建造作業の多くは自動化の可能性が限られているため (特に船舶修理)、高度な熟練労働者が必要です。 どちらも優れた計画、エンジニアリング、および部門間のコミュニケーションを必要とします。 修理プロセスの流れは、一般的に次のとおりです。作業を見積もり、計画し、設計します。 はぎ取り作業; 鉄骨構造の修理; 修理生産; テストと試行; そして船を届けます。 多くの点で、船舶修理プロセスは造船と似ていますが、新規建造は、労働力の規模、作業負荷の規模、部品の数、および通信の複雑さ (生産計画とスケジュール) のために、より多くの組織を必要とします。 )造船ワークフローを取り巻く。

危険と注意事項

造船と修理は、最も危険な産業の XNUMX つです。 限られたスペースやかなりの高さなど、非常に危険なさまざまな状況で作業を行う必要があります。 重機や材料を含む多くの手作業が行われます。 作業は非常に相互に関連しているため、あるプロセスの結果が別のプロセスに関与する人員を危険にさらす可能性があります。 さらに、作業の大部分は屋外で行われ、異常気象の影響により、危険な状況が発生したり悪化したりする可能性があります。 さらに、多くの化学薬品、塗料、溶剤、コーティングを使用する必要があり、従業員に重大なリスクをもたらす可能性があります。

健康被害

化学的危険 造船所の従業員に健康上のリスクをもたらすものには、次のものがあります。

  • ブラスト作業による粉塵
  • 断熱工事でのアスベストと鉱物繊維への暴露
  • 塗料、コーティング剤、溶剤、シンナーからの蒸気やスプレーミスト
  • さまざまな溶接、燃焼、はんだ付け、およびろう付け作業からの煙
  • さまざまな溶接、燃焼、および加熱プロセスで使用されるガスへの暴露
  • エポキシ樹脂、有機スズおよび銅防汚塗料、鉛塗料、油、グリース、顔料などの特定の有毒化学物質への暴露。

    物理的な危険 作業の手作業の性質により、次のものが含まれます。

    • 屋外での作業に伴う極端な気温と天候
    • 電気的危険
    • 大きくてかさばる材料を繰り返し取り扱うことによって引き起こされる人間工学関連の問題
    • 電離放射線と非電離放射線
    • 騒音と振動
    • タンク、二重底などに関連する酸素欠乏の可能性およびその他の密閉空間の危険
    • 同じレベルでの作業からの転落やつまずき、および高所からの作業。

    予防策

    造船および修理は非常に危険な産業ですが、これらの危険による人員へのリスクは最小限に抑えることができ、また最小限に抑える必要があります。 ハザード低減の基礎は、経営陣と労働組合または従業員との間の良好なパートナーシップに根ざした十分に根拠のある健康と安全のプログラムです。 造船所のハザードが特定されたら、それを防止または最小限に抑えるために利用できるアプローチがいくつかあります。 これらのアプローチは、いくつかの戦略に大きく分けることができます。 エンジニアリングコントロール 発生時点でハザードを除去または制御するために使用されます。 これらのコントロールは、最も信頼できるため、さまざまなタイプの中で最も望ましいものです。

    • 置換または消去。 可能であれば、危険物または有毒物質を生成するプロセスを排除するか、より危険性の低いプロセスまたは物質に置き換える必要があります。 これは最も効果的な制御方法です。 例としては、アスベスト断熱材の代わりに発がん性のない材料を使用することが挙げられます。 もう XNUMX つの例は、重い材料を手動で持ち上げる代わりに、油圧式の持ち上げテーブルを使用することです。 溶剤系塗料を水性塗料に置き換えることは、多くの場合可能です。 自動化またはロボット工学を使用して、プロセスの危険を排除できます。

    • 分離。 置き換えや排除が困難なプロセスは、被ばくを最小限に抑えるために、従業員から分離できる場合があります。 多くの場合、高騒音源を移動して作業員と騒音源との距離を広げ、曝露を減らすことができます。

    • エンクロージャー。 プロセスまたは人員は、ばく露をなくしたり減らしたりするために密閉できる場合があります。 機器のオペレーターには、騒音、熱、寒さ、さらには化学的危険性への暴露を最小限に抑えるために、密閉されたブースを提供できます。 プロセスを囲むこともできます。 塗料スプレー ブースと溶接ブースは、潜在的に有毒な物質への暴露を減らすプロセス エンクロージャの例です。

    • 換気。 有毒物質を生成するプロセスは、発生時点で物質を捕捉するために換気することができます。 この技術は、造船所や造船所で広く使用されており、特に溶接の煙やガス、塗料の蒸気などを制御するために使用されています。 多くのファンと送風機は船の甲板に配置されており、危険への暴露を減らすために、空気が空間から排出または吹き込まれます。 多くの場合、送風モードでファンを使用して新鮮な空気をコンパートメントに送り込み、許容可能な酸素レベルを維持します。


    管理制御 潜在的に危険な状況で人員が費やす時間を管理上制限することにより、暴露を最小限に抑えるために使用されます。 これは一般に、比較的危険度の低い仕事から危険度の高い仕事に人員をローテーションすることによって達成されます。 人への暴露時間の総量は変化しませんが、個々の労働者の暴露は減少します。

    管理統制には、マイナス面がないわけではありません。 労働者は両方の仕事を知っている必要があり、より多くの労働者が危険にさらされる可能性があるため、この手法には追加のトレーニングが必要です。 また、法的観点から危険にさらされる人員の数が XNUMX 倍になったため、潜在的な責任が増大する可能性があります。 ただし、適切に適用すれば、管理制御は効果的な方法になります。

    個人用保護コントロール。 造船所は、さまざまな形態の個人保護に大きく依存する必要があります。 船舶の建造と修理の性質上、従来の工学的アプローチには向いていません。 船は、アクセスが制限された非常に限られたスペースです。 修理中の潜水艦には、直径 1 m のハッチが 3 ~ 76 個あり、人や装備が通過する必要があります。 通過できる換気チューブの量は非常に限られています。 同様に、大型船では、作業は船内の奥深くで行われ、目的の作業に到達するためにさまざまなレベルである程度の換気が行われる場合がありますが、その量は限られています。 さらに、通気管を介して空気を押したり引いたりするファンは、通常、新鮮な空気の中にあり、通常はメインデッキにあり、容量も多少制限されています。

    さらに、船舶の建造と修理は組立ラインではなく、別の作業現場で行われるため、定常的な工学的制御は実際的ではありません。 さらに、船は数日間修理中である可能性があり、工学的制御を利用できる範囲は再び制限されます。 このような状況では、個人用保護具が広く使用されています。

    店舗では、従来のエンジニアリング制御アプローチをより広範に使用することができます。 工場や組立プラテンのほとんどの機器や機械は、従来のガード、換気、およびその他のエンジニアリング アプローチに非常に適しています。 ただし、これらの状況でも、いくつかの個人用保護具を使用する必要があります。

    造船所で使用される個人用保護具のさまざまな用途の説明は次のとおりです。

    溶接、切断、研削。 船の建造と修理の基本的なプロセスには、鋼やその他の金属の切断、成形、接合が含まれます。 その過程で、金属煙、粉塵、微粒子が発生します。 換気を利用できる場合もありますが、より頻繁に、溶接作業者は溶接の微粒子や煙から保護するためにマスクを使用する必要があります。 さらに、紫外線や赤外線の照射、その他の目や顔の物理的な危険に対して適切な目の保護具を使用する必要があります。 火花やその他の形態の溶融金属から保護するために、溶接機は溶接用手袋、長袖の衣服、その他の物理的保護具で保護する必要があります。

    ブラストと塗装。 船舶の建造や修理では多くの塗装が行われます。 多くの場合、塗料やコーティングは船主によって指定されます。 塗装の前に、良好な接着と保護を保証する特定のプロファイルになるまで、機器を研磨剤でブラストする必要があります。

    小さな部品の研磨ブラストは、グローブ ボックスなどの閉鎖システムで実行できます。 ただし、ほとんどの大型コンポーネントは手動でブラストされます。 爆破は屋外で行われることもあれば、この目的のために指定された建物や店舗の大きなベイで行われることもあれば、船や船のセクション自体の中で行われることもあります。 いずれの場合でも、研磨ブラストを行う担当者は、全身保護具、聴覚保護具、空気呼吸保護具を使用する必要があります。 呼吸可能な空気 (少なくともグレード D の呼吸用空気) を十分に供給しなければなりません。

    一部の国では、結晶シリカの使用が禁止されています。 その使用は一般的に推奨されません。 ブラストでシリカ含有材料を使用する場合は、予防保護措置を講じる必要があります。

    ブラスト処理後は、表面の「瞬間錆」を防止するために材料をすばやく塗装する必要があります。 水銀、ヒ素、およびその他の非常に有毒な金属は塗料に使用されなくなりましたが、造船所で使用される塗料には一般に溶剤や亜鉛などの顔料が含まれています。 その他の塗料はエポキシ系です。 これらのコーティングを施す塗装業者は保護されなければなりません。 ほとんどの画家は、全身のカバーオール、手袋、靴カバー、目の保護に加えて、保護のために陰圧または陽圧のマスクを使用する必要があります. 限られたスペースや密閉されたスペースで塗装を行う必要がある場合があります。 このような場合、空気供給による呼吸保護具と全身保護具を使用する必要があり、許可が必要な適切な密閉空間プログラムが必要です。

    オーバーヘッドの危険。 造船所には多くのクレーンがあり、大量の頭上作業が行われます。 一般に、造船所のすべての生産エリアでハードハット保護が必要です。

    I断熱工事。 配管システムやその他のコンポーネントは、コンポーネントの温度を維持し、船内の熱を下げるために断熱する必要があります。 場合によっては、ノイズ低減のために絶縁が必要になります。 船舶修理では、既存の断熱材を配管から取り外して修理作業を行う必要があります。 これらの場合、アスベスト材料が頻繁に遭遇します。 新しい作品では、ファイバーグラスとミネラルファイバーが頻繁に使用されています。 いずれの場合も、適切な呼吸保護具と全身保護具を着用する必要があります。

    ノイズ源。 造船所での作業はうるさいことで有名です。 ほとんどのプロセスには、金属を扱う作業が含まれます。 これにより、通常、許容可能な安全限界を超える騒音レベルが発生します。 工学的制御を利用してすべての騒音源を安全なレベルに制御できるわけではありません。 したがって、個人保護を使用する必要があります。

    足の危険。 造船所には、足元に危険をもたらす多くの操作とプロセスがあります。 施設を足が危険なエリアと足が危険でないエリアに分けることは、多くの場合困難であり、実際的ではありません。 通常、造船所の生産エリア全体で安全靴/ブーツが必要です。

    目の危険。 造船所には、目に危険を及ぼす潜在的な原因が数多くあります。 例としては、溶接アークによるさまざまな紫外線および赤外線の危険、さまざまな金属加工の粉塵や粒子による物理的な危険、研磨ブラストグリット、さまざまな酸洗いや金属浴での作業、腐食剤や塗料スプレーなどがあります。 これらの危険はどこにでもあるため、実用的および管理上の簡素化のために、造船所の生産エリア全体で安全メガネが必要になることがよくあります。 特定の個々のプロセスでは、特別な目の保護が必要です。

    鉛。 何年にもわたって、鉛ベースのプライマーとコーティングが船舶建造に広く利用されてきました。 現在、鉛を含む塗料やコーティングはめったに使用されていませんが、原子力造船所では放射線遮蔽材としてかなりの量の鉛元素が使用されています。 さらに、船舶の修理作業では、しばしば鉛を含む古いコーティングを除去する必要があります。 実際、修理作業には、以前に適用または使用された材料に対する多大な感受性と関心が必要です。 鉛を扱う作業には、カバーオール、手袋、帽子、靴カバー、呼吸保護具を含む全身の保護が必要です。

    ボートビル

    いくつかの点で、ボートは比較的小さな船と考えることができます.ボートの建造と修理に使用されるプロセスの多くは、船の建造と修理に使用されるプロセスと非常に似ていますが、規模が小さいだけです. 一般に、ボートの船体の建設には、鋼、木材、および複合材が選択されます。

    コンポジット 一般に、繊維強化金属、繊維強化セメント、鉄筋コンクリート、繊維強化プラスチック、ガラス強化プラスチック (GRP) などの材料が含まれます。 1950 年代初頭に、ガラスで強化された常温硬化ポリエステル樹脂を使用したハンド レイアップ方法が開発されたことで、GRP ボート構造が急速に拡大し、4 年代の 1950% から 80 年代には 1980% を超え、現在はそれ以上になっています。

    長さが 40 m 程度を超える船では、木材ではなく鋼が GRP の主な代替手段となります。 船体のサイズが小さくなると、鋼構造の相対的なコストが増加し、長さが 20 m 未満の船体では一般的に競争力がなくなります。 腐食マージンの必要性は、小型のスチール ボートの重量過多につながる傾向もあります。 ただし、40 m を超える船舶の場合、重溶接鋼構造の低コストは、通常、決定的な利点となります。 想像力豊かな設計、改良された材料、および自動化された製造がコストの大幅な削減をもたらさない限り、しかしながら、特別な要件が存在する場合を除いて、長さ約 40 m を超える船の建造において、ガラスまたは繊維強化プラスチックが鋼と競合する可能性は低いようです (例えば、非磁性の船体が必要な場合、または性能上の理由から大幅な軽量化が必要な場合など、腐食性または極低温のばら積み貨物の輸送など)。

    GRP は現在、スピードボート、沿岸および外航ヨット、作業船、パイロットおよび乗客の打ち上げ、漁船など、非常に幅広い船体用途に採用されています。 木材が伝統的な素材である漁船での同社の成功は、次のことに起因しています。

    • 競争力のある初期コスト、特に多くの船体が同じ設計で構築されている場合、木材のコストの上昇と熟練した木工職人の不足によって強化されています

    • GRP船体の漏れ防止、腐敗防止の品質、海洋ボーリング生物に対する耐性、および修理の低コストによるトラブルのない性能と低メンテナンスコスト

    • 流体力学的および構造上の目的、または美的理由で必要となる可能性のある複雑な形状を容易に製造できること。

    製造方法

    大型および小型の GRP 船体のシェル、甲板、隔壁の最も一般的な構造は、必要に応じて補強材で補強されたシングルスキン ラミネートです。 シングルスキンおよびサンドイッチ船体の構築には、さまざまな製造方法が採用されています。

    コンタクト成形. あらゆるサイズのシングルスキン GRP 船体の最も一般的な製造方法は、冷間硬化ポリエステル樹脂と E ガラス補強材を使用した開放型またはネガ型での接触成形です。

    製造プロセスの最初のステップは、金型の準備です。 小型および中程度のサイズの船体の場合、金型は通常 GRP で製造されます。この場合、通常は GRP で仕上げられた木製構造のポジティブ プラグが最初に組み立てられ、その外面が必要な船体形状を正確に定義します。 金型の準備は、通常、ワックス研磨とポリビニル アルコール (PVA) または同等の離型剤のフィルムの適用によって完了します。 ラミネート加工は通常、高品質の樹脂の着色ゲルコートを塗布することから始まります。 次に、ゲルコートが完全に硬化する前に、次のいずれかのプロセスを使用してラミネート加工を続けます。

    • スプレーします。 ガラス繊維ロービングまたは補強材はポリエステル樹脂と同時に噴霧され、後者はスプレーガンで触媒および促進剤と混合されます。

    • ハンドレイアップ。 触媒と促進剤を混合した樹脂は、ブラシ、ローラー ディスペンサー、またはスプレー ガンを使用して、ゲル コートまたは含浸強化材の前層に自由に堆積されます。

     

    上記のプロセスにより、非常に重い補強材 (最大 4,000 g/m の生地) を効率的に適用できます。2 1,500 ~ 2,000 g/m の大規模な生産では、布の重量は問題なく使用されていますが、2 が好まれています)、低い人件費で迅速なラミネート速度を実現します。 同様のプロセスは、フラットまたはほぼフラットな甲板および隔壁パネルの迅速なレイアップにも適用できます。 甲板と隔壁の設置を含む特定の 49 m 船体のバッチ生産は、船体あたり 10 週間の完成時間で達成されました。

    圧縮成形。 圧縮成形では、未硬化のラミネートの表面に圧力を加え、場合によっては熱を加えて、繊維含有量を増やし、余分な樹脂と空気を絞り出すことでボイドを減らします。

    真空バッグ成形。 このプロセスは、接触成形の精緻化と見なされる場合がありますが、金型の上に柔軟な膜を配置し、PVA、ポリエチレン、または同等の材料のフィルムによって未硬化のラミネートから分離し、端をシールし、膜の下のスペースを真空にすることを伴います。ラミネートが最大XNUMXバールの圧力を受けること。 硬化は、袋に入れられたコンポーネントをオーブンに入れるか、または加熱した金型を使用することによって加速することができます。

    オートクレーブ成形。 オートクレーブ(加圧オーブン)内でバッグ成形プロセスを実施することにより、より高い圧力(例えば、5~15バール)と高温とを組み合わせて、繊維含有量を増加させ、それにより優れた機械的特性を得ることができる。

    マッチした金型成形。 ボートの船体などの大きなコンポーネントでは、樹脂とチョップド ストランド ガラスのスプレー プレミックス、または事前に含浸されたガラス繊維の仕立てられたプレフォームである可能性が高い、未硬化の成形材料は、通常、対応する陽型と陰型の間で圧縮されます。金属構造で、必要に応じて加熱します。 金型の最初のコストが高いため、このプロセスは大量生産の場合にのみ経済的である可能性が高く、ボートの船体製造にはほとんど使用されません.

    フィラメント巻き。 このプロセスでの製造は、強化用繊維を連続ロービングの形で巻き上げることによって行われます。連続ロービングは、巻き取る直前に樹脂を含浸させたり (湿式巻き取り)、部分的に硬化した樹脂を事前に含浸させたりすることができます (乾式巻き取り)。内部形状を定義するマンドレルに取り付けます。

    サンドイッチ構造。 サンドイッチ船体、甲板、および隔壁は、単層構造とほぼ同じ方法で、室温硬化ポリエステル樹脂を使用して、接触成形によって製造することができます。 外側の GRP スキンは、最初にネガ型に配置されます。 コア材料のストリップは、ポリエステルまたはエポキシ樹脂の層に埋め込まれています。 その後、内部の GRP スキンをレイアップすることで製造が完了します。

    ポリエステルおよびエポキシ樹脂。 不飽和ポリエステル樹脂は、海洋構造用ラミネートに最も一般的に使用されるマトリックス材料です。 それらの有効性は、適度なコスト、ハンドレイアップまたはスプレーアップ製造プロセスでの使いやすさ、および海洋環境での一般的な優れた性能に由来します。 主に次の XNUMX つのタイプがあります。

    1. オルトフタル酸ポリエステル、 無水マレイン酸と無水フタル酸をグリコール (一般的にはプロピレングリコール) と組み合わせて作られ、小型ボートの製造に最も安価で最も広く使用されているマトリックス材料です。

    2. イソフタルポリエステル、 無水フタル酸の代わりにイソフタル酸を含むものは、より高価ですが、機械的特性と耐水性がいくぶん優れており、一般的に高性能のボート構造と船舶用ゲル コートに指定されています。

    3. ビスフェノールエポキシ系、 フタル酸または無水フタル酸を部分的または完全にビスフェノール A に置き換えたものは、(かなり高いコストで) 大幅に改善された耐水性および耐薬品性を提供します。

    安全と健康への危険

    造船における化学的、物理的、生物学的危険の多くは造船に共通していますが、主な懸念事項は、ボート製造プロセスからのさまざまな溶剤蒸気やエポキシ粉塵への暴露です。 これらの危険物に無防備にさらされると、それぞれ中枢神経系の障害、肝臓と腎臓の損傷、感作反応を引き起こす可能性があります。 これらの潜在的な危険に対する管理は、基本的に造船のセクションで説明したものと同じです。つまり、技術管理、管理管理、および個人保護管理です。

     

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    読む 31237 <font style="vertical-align: inherit;">回数</font> 最終更新日 18 年 2022 月 00 日土曜日 59:XNUMX

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    造船および修理に関する参考文献

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