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船舶涂料检测方法探讨
陶乃旺，江水旺，许春生，吴兆敏（中国船舶重工集团公司第七二五研究所厦门分部，福建厦门 361101）
0 引言
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。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。
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IMO MSC.215（82）及IMO MSC.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。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。
1 我国现行船舶涂料相关标准规范
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。
我国船舶涂料相关标准规范
2 船舶涂料检测方法
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/T 6822—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/T 7790—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》（ISO 15711—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-1 050 mV，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8 mm。
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。
某防锈漆阴极剥离不同试验周期涂层的EIS 图
某防锈漆距离漏涂孔外缘不同位置涂层的EIS 图
由图1、图2 可见：在不同试验周期及人工漏涂孔外缘不同位置，涂层的阻抗模值显著不同，这也为阴极剥离的无损检测提供了技术依据。
