Общий Профиль

Отдельные сегменты автомобильной промышленности и транспортного оборудования производят:

• легковые и легкие грузовики
• средние и тяжелые грузовики
• автобусы
• сельскохозяйственная и строительная техника
• промышленные грузовики
• мотоциклы.

Характерная сборочная линия для готового автомобиля поддерживается отдельными производственными мощностями для различных деталей и компонентов. Компоненты транспортных средств могут производиться на головном предприятии или приобретаться у отдельных юридических лиц. Промышленности сто лет. Производство в североамериканском, европейском и (после Второй мировой войны) японском секторах промышленности было сосредоточено в нескольких корпорациях, которые поддерживали филиалы по сборке в Южной Америке, Африке и Азии для продаж на этих рынках. Международная торговля готовыми автомобилями увеличилась с 1970-х годов, и все большее значение приобретает торговля оригинальным оборудованием и сменными автозапчастями с предприятий в развивающихся странах.

Производство тяжелых грузовиков, автобусов, сельскохозяйственного и строительного оборудования отличается от производства автомобилей, хотя некоторые производители автомобилей производят продукцию для обоих рынков, а сельскохозяйственное и строительное оборудование также производится одними и теми же корпорациями. В этой линейке продуктов используются большие дизельные двигатели, а не бензиновые двигатели. Темпы производства обычно ниже, объемы меньше, а процессы менее механизированы.

Типы оборудования, производственные процессы и типичные компоненты производства автомобилей показаны в таблице 1. На рисунке 1 представлена ​​блок-схема этапов производства автомобилей. Стандартные отраслевые классификации, используемые в этой отрасли, включают: сборка автомобилей и кузовов, сборка кузовов грузовиков и автобусов, запчасти и аксессуары для автомобилей, литейное производство чугуна и стали, литейное производство цветных металлов, автомобильные штамповки, поковки из чугуна и стали, двигатели. электрооборудование, отделка автомобилей и одежды и др. Количество людей, занятых в производстве деталей, превышает число занятых в сборке. Эти процессы поддерживаются средствами для проектирования транспортных средств, строительства и обслуживания машин и оборудования, канцелярскими и управленческими функциями, а также функцией дилера и ремонта. В Соединенных Штатах автомобильные дилеры, станции техобслуживания и предприятия оптовой торговли автозапчастями нанимают примерно в два раза больше рабочих, чем производственные функции.

Таблица 1. Производственные процессы для производства автомобилей.  

Рисунок 1. Технологическая схема производства автомобилей. 

Персонал преимущественно мужской. В Соединенных Штатах, например, это около 80% мужчин. Занятость женщин выше в отделке и других более легких производственных процессах. Существует ограниченная возможность перевода работы с почасовой работы на канцелярскую работу или на техническую и профессиональную работу. Однако начальники сборочных линий часто приходят из производственных и ремонтных подразделений. Около 20% почасовых работников заняты в квалифицированных профессиях, хотя доля работников на любом конкретном предприятии, занимающихся квалифицированными профессиями, сильно различается: от менее 10% в сборочных операциях до почти 50% в штамповочных операциях. Из-за сокращения уровня занятости за десятилетие 1980-х годов средний возраст рабочей силы в конце 1990-х годов превышает 45 лет, а наем новых работников начался только с 1994 года.

Основные секторы и процессы

Черное литье

Литье или литье металла включает заливку расплавленного металла в полость внутри жаропрочной формы, которая является внешней или отрицательной формой рисунка желаемого металлического объекта. Форма может содержать стержень для определения размеров любой внутренней полости в конечном металлическом объекте. Литейные работы состоят из следующих основных этапов:

• изготовление выкройки желаемого изделия из дерева, металла, пластика или другого материала
• изготовление формы путем насыпания песка и связующего вокруг шаблона и уплотнения или установки его
• удаление шаблона, вставка любого стержня и сборка формы
• плавка и рафинирование металла в печи
• заливка расплавленного металла в форму
• охлаждение металлической отливки
• удаление формы и стержня из металлической отливки методом «выдавливания» (для мелких отливок), виброгрохотом (выбивкой) или гидроструйной очисткой
• удаление лишнего металла (например, металла в литнике — путь для поступления расплавленного металла в форму) и пригоревшего песка с готовой отливки (зачистки) путем дробеструйной обработки стальной дробью, ручной зачистки и шлифования.

Чернолитейные производства производственного типа являются характерным процессом автомобильной промышленности. Они используются в автомобильной промышленности для производства блоков цилиндров, головок и других деталей. Существует два основных типа литейных цехов черных металлов: литейные цеха серого чугуна и литейные цеха ковкого чугуна. Литейные заводы по производству серого чугуна используют железный лом или передельный чугун (новые слитки) для изготовления стандартных чугунных отливок. В литейных цехах по производству ковкого чугуна добавляют магний, церий или другие добавки (часто называемые ковшовые добавки) в ковши жидкого металла перед заливкой для изготовления отливок из шаровидного или ковкого чугуна. Различные добавки мало влияют на воздействие на рабочем месте.

Типичные автомобильные литейные заводы используют вагранки или индукционные печи для плавки чугуна. Вагранка представляет собой высокую вертикальную печь, открытую вверху, с откидными дверцами внизу. Он загружается сверху чередующимися слоями кокса, известняка и металла; расплавленный металл удаляется снизу. Индукционная печь плавит металл, пропуская сильный электрический ток через медные катушки снаружи печи. Это индуцирует электрический ток на внешней кромке металлической шихты, который нагревает металл из-за высокого электрического сопротивления металлической шихты. Плавление идет снаружи шихты внутрь.

В металлургических цехах формы традиционно изготавливают из зеленого песка (кремнеземного песка, угольной пыли, глины и органических вяжущих), который насыпают по шаблону, обычно состоящему из двух частей, а затем уплотняют. Это можно сделать вручную или механически на конвейерной ленте в производственных литейных цехах. Затем шаблон удаляется, а форма собирается механически или вручную. Форма должна иметь литник.

Если металлическая отливка должна иметь внутреннюю полость, в форму необходимо вставить стержень. Сердечники могут быть изготовлены из термореактивных фенолоформальдегидных смол (или аналогичных смол), смешанных с песком, который затем нагревают (горячая коробка методом) или из смесей уретан/песок, отвержденных амином, которые отверждаются при комнатной температуре (холодная коробка метод). Смесь смолы и песка заливается в стержневой ящик, который имеет полость желаемой формы стержня.

Изделия, изготовленные из отливок из серого чугуна, обычно имеют большие размеры, например, блоки цилиндров. Физический размер увеличивает физическую опасность на работе, а также создает более сложные проблемы с пылеудалением.

Атмосферные загрязнения в литейных процессах

Кремнийсодержащие пыли. Кремнийсодержащие пыли встречаются при отделке, выбивке-выбивке, формовании, изготовлении стержней, а также в работах по обслуживанию песочных систем и плавильных отделений. Исследования проб воздуха в 1970-х годах обычно обнаруживали многократное превышение воздействия кремнезема, причем самые высокие уровни наблюдались при отделке. Воздействие было выше в механизированных литейных цехах, чем в мастерских. Усовершенствованные меры контроля, включая ограждение и отвод песочных систем, а также встряхивание, механизация и периодические измерения промышленной гигиены, позволили снизить уровни. Стандартные конструкции вентиляции доступны для большинства литейных операций. Воздействия, превышающие текущие пределы, сохраняются при чистовых операциях из-за недостаточного удаления песка после выбивки и пригорания кремнезема на поверхностях отливок.

Монооксид углерода. Остро опасные уровни угарного газа возникают при ремонте вагранки и при нарушениях технологической вентиляции в плавильном отделении. Чрезмерные уровни также могут быть обнаружены в охлаждающих туннелях. Воздействие угарного газа также было связано с плавлением вагранки и сжиганием углеродного материала в формах из сырого песка. Воздействие диоксида серы неизвестного происхождения также может иметь место, возможно, из-за примесей серы в плесени.

Металлические пары. Металлические пары обнаруживаются при плавке и разливке. Необходимо использовать компенсирующие колпаки над разливочными станциями для отвода как паров металлов, так и дымовых газов. Чрезмерное воздействие паров свинца иногда встречается на чугунолитейных заводах и широко распространено на латунных заводах; пары свинца в сером чугуне возникают из-за загрязнения свинцом исходных материалов железного лома.

Другие химические и физические опасности. Формальдегид, пары аминов и продукты пиролиза изоцианатов могут быть обнаружены в продуктах изготовления и выгорания активной зоны. Высокопроизводительное изготовление стержней характерно для автомобильной промышленности. Изготовление стержней из фенолформальдегида в горячих камерах заменило керны из нефтеносного песка в середине 1960-х годов и привело к значительному воздействию формальдегида, что, в свою очередь, увеличило риск раздражения дыхательных путей, нарушений функции легких и рака легких. Для защиты требуется местная вытяжная вентиляция (LEV) на стержневой машине, станциях проверки стержней и конвейере, а также смолы с низким уровнем выбросов. Когда производство стержней из фенолформальдегида было заменено полиуретановыми системами с аминовым отверждением в холодных камерах, необходимо эффективное техническое обслуживание уплотнений в стержневых ящиках и LEV, где стержни хранятся до помещения в форму, для защиты сотрудников от воздействия на глаза пары амина.

Работники, занятые в этих сферах, должны проходить предварительные и периодические медицинские осмотры, в том числе рентгенографию органов грудной клетки под наблюдением опытного читателя, исследование функции легких и опросник по симптомам, которые необходимы для выявления ранних признаков пневмокониоза, хронического бронхита и эмфизема. Необходимы периодические аудиограммы, так как защита органов слуха часто неэффективна.

Высокие уровни шума и вибрации возникают при таких процессах, как загрузка печи, механическое удаление керна, зачистка и выбивка отливок, а также зачистка пневматическими инструментами.

Литейные процессы являются теплоемкими. Лучистая тепловая нагрузка при плавлении, заливке, выбивке, выбивке сердцевины и удалении литника требует специальных защитных мер. Некоторые из этих мер включают увеличенное время отдыха (время отсутствия на работе), что является обычной практикой. Также обычно предоставляется дополнительное облегчение в жаркие летние месяцы. Рабочие должны быть обеспечены теплозащитной одеждой и средствами защиты глаз и лица во избежание образования катаракты. Климатизированные зоны отдыха вблизи рабочей зоны повышают защитное значение сброса тепла.

Алюминиевое литье

Алюминиевое литье (литейное и литье под давлением) используется для изготовления головок цилиндров, картеров трансмиссии, блоков цилиндров и других автомобильных деталей. Эти предприятия обычно отливают изделия в постоянные формы с песчаными сердечниками и без них, хотя был введен процесс потери пены. В процессе потери пены рисунок пенополистирола не удаляется из формы, а испаряется расплавленным металлом. Литье под давлением включает заливку расплавленного металла под давлением в металлические формы или штампы. Он используется для изготовления большого количества мелких и точных деталей. За литьем под давлением следует удаление обрезков на кузнечном прессе и некоторые отделочные работы. Алюминий может быть расплавлен на месте или доставлен в расплавленном виде.

Опасности могут возникнуть из-за значительного пиролиза активной зоны. Воздействие кремнезема может быть обнаружено в литейных цехах с постоянными формами, где присутствуют большие стержни. Местная вытяжка при встряхивании необходима для предотвращения опасных уровней воздействия.

Другое цветное литье

Другие процессы литья цветных металлов под давлением и гальванического покрытия используются для производства отделки автомобильных изделий, фурнитуры и бамперов. Гальванопокрытие — это процесс, при котором металл наносится на другой металл с помощью электрохимического процесса.

Блестящая металлическая отделка традиционно отливалась под давлением из цинка, последовательно покрывалась медью, никелем и хромом, а затем полировалась. Детали карбюратора и топливной форсунки также отлиты под давлением. Ручное извлечение деталей из машин для литья под давлением все чаще заменяется механическим извлечением, а яркие металлические детали заменяются деталями из окрашенного металла и пластика. Бамперы изготавливались путем штамповки стали с последующим покрытием, но эти методы все чаще заменяются использованием полимерных деталей в легковых автомобилях.

Гальваническое покрытие хромом, никелем, кадмием, медью и т. д. обычно выполняется в отдельных цехах и включает в себя воздействие, вдыхание или контакт с парами кислотных ванн. Повышенная заболеваемость раком была связана как с туманами хромовой кислоты, так и с туманами серной кислоты. Эти туманы также чрезвычайно разъедают кожу и дыхательные пути. Гальванические ванны должны иметь маркировку содержимого и быть оборудованы специальными двухтактными местными вытяжными системами. В жидкость следует добавлять антивспениватели поверхностного натяжения, чтобы свести к минимуму образование тумана. Рабочие должны носить средства защиты глаз и лица, средства защиты рук и рук и фартуки. Рабочие также нуждаются в периодическом медицинском осмотре.

Установка и извлечение компонентов из резервуаров с открытой поверхностью являются очень опасными операциями, которые все больше механизируются. Полировка и полировка деталей с покрытием на войлочных лентах или дисках требует больших усилий и влечет за собой воздействие хлопковой, конопляной и льняной пыли. Эту опасность можно свести к минимуму, предоставив приспособление или механизировав полировальные машины переносного типа.

Ковка и термическая обработка

Горячая и холодная штамповка с последующей термической обработкой используются для изготовления деталей двигателя, трансмиссии, подвески и других узлов.

Исторически сложилось так, что автомобильная ковка включала нагрев железных заготовок (прутков) в отдельных мазутных печах, установленных рядом с кузницами с паровым молотом с индивидуальным управлением. В этих кузницах с ударным молотом нагретое железо помещается в нижнюю половину металлического штампа; верхняя половина матрицы прикреплена к отбойному молотку. Утюгу придают желаемый размер и форму путем многократных ударов молотка. В настоящее время такие процессы вытесняются индукционным нагревом заготовок, которые обрабатываются на ковочных прессах, использующих давление вместо удара для формообразования металлической детали, и кузнечно-молотовыми кузницами (высадками) или холодной ковкой с последующей термической обработкой.

Процесс ковки очень шумный. Воздействие шума можно уменьшить, заменив масляные печи устройствами индукционного нагрева, а паровые молоты - ковочными прессами и высадочными машинами. Процесс также дымный. Масляный дым можно уменьшить, модернизировав печь.

Ковка и термическая обработка являются теплоемкими операциями. Точечное охлаждение с использованием подпиточного воздуха, который циркулирует над рабочими в производственных зонах, необходимо для снижения теплового стресса.

обработка

Для автомобильной промышленности характерна высокопроизводительная обработка блоков двигателей, коленчатых валов, трансмиссий и других компонентов. Процессы механической обработки используются на различных предприятиях по производству деталей и являются доминирующими в производстве двигателей, трансмиссий и подшипников. Такие компоненты, как распределительные валы, шестерни, шестерни дифференциала и тормозные барабаны, изготавливаются в процессе механической обработки. Станции обработки, выполняемые одним человеком, все чаще заменяются станками с несколькими станциями, обрабатывающими ячейками и линиями передачи, длина которых может достигать 200 метров. Растворимые масла и синтетические и полусинтетические охлаждающие жидкости все больше преобладают над чистыми маслами.

Повреждения инородным телом распространены при механической обработке; Ключевыми предупредительными мерами являются усиленное механическое обращение с материалами и средства индивидуальной защиты. Увеличение степени автоматизации, особенно длинных линий передачи, увеличивает риск тяжелых острых травм; улучшенная защита машины и блокировка энергии являются превентивными программами.

Самый высокий уровень мер по борьбе с туманом охлаждающей жидкости включает полное ограждение обрабатывающих станций и систем циркуляции жидкости, местную вытяжку, направленную наружу или рециркулирующую только через высокоэффективный фильтр, контроль системы охлаждающей жидкости для уменьшения образования тумана и техническое обслуживание охлаждающей жидкости для борьбы с микроорганизмами. Добавление нитрита в жидкости, содержащие амины, должно быть запрещено из-за риска образования нитрозаминов. Запрещается использовать масла со значительным содержанием полиядерных ароматических углеводородов (ПАУ).

При цементации, отпуске, азотно-солевых ваннах и других процессах термической обработки металлов с использованием печей и контролируемой атмосферы микроклимат может быть угнетающим, и могут встречаться различные переносимые по воздуху токсичные вещества (например, окись углерода, двуокись углерода, цианиды).

Обслуживающий персонал и рабочие, работающие со стружкой и центрифугирующим смазочно-охлаждающую жидкость перед фильтрацией и регенерацией, подвергаются риску дерматита. Рабочие, подвергающиеся воздействию, должны быть обеспечены маслостойкими фартуками и должны тщательно мыться в конце каждой смены.

Шлифовка и заточка инструментов могут представлять опасность болезни твердых металлов (интерстициальное заболевание легких), если воздействие кобальта не измеряется и не контролируется. Шлифовальные круги должны быть снабжены экранами, а шлифовщики должны носить средства защиты глаз и лица, а также средства защиты органов дыхания.

Обработанные детали обычно собираются в готовый компонент с сопутствующими эргономическими рисками. На двигателестроительных предприятиях испытания и обкатку двигателей должны проводиться на испытательных станциях, оснащенных оборудованием для удаления отработавших газов (окись углерода, двуокись углерода, несгоревшие углеводороды, альдегиды, оксиды азота) и средствами шумоизоляции (кабинами со звукопоглощающими материалами). стены, утепленные плиты). Уровни шума могут достигать от 100 до 105 дБ с пиками от 600 до 800 Гц.

чеканка

Прессование листового металла (стали) в панели кузова и другие компоненты, часто в сочетании с подсборкой сваркой, выполняется на крупных предприятиях с большими и малыми механическими прессами. Индивидуальные загрузочные и разгрузочные прессы были последовательно заменены механическими устройствами извлечения, а теперь и механизмами челночной передачи, которые также могут загружаться, что привело к созданию полностью автоматизированных прессовых линий. Изготовление подузлов, таких как капоты и двери, осуществляется с помощью прессов контактной сварки и все чаще выполняется в ячейках с роботизированной передачей деталей.

Основным процессом является прессование стальных листов, полос и легких профилей на механических прессах мощностью от 20 до 2,000 тонн.

Современная безопасность пресса требует эффективной защиты оборудования, запрета на использование штампов руками, средств контроля безопасности, включая двуручное управление, предотвращающее привязывание, неполные оборотные муфты и тормозные мониторы, автоматические системы подачи и выброса, сбор обрезков пресса и использование средств индивидуальной защиты. такие как фартуки, защита ног и ступней и защита рук и рук. Устаревшие и опасные полнооборотные муфты сцепления и устройства обратного хода должны быть устранены. Перемещение стального проката с помощью кранов и погрузка разматывателей перед вырубкой в ​​головной части прессовых линий представляет серьезную угрозу безопасности.

Операторы прессов подвергаются значительному воздействию тумана из-за составов для волочения, которые по составу аналогичны рабочим жидкостям, таким как растворимые масла. На производстве присутствует сварочный дым. Шумовые воздействия высоки при штамповке. Меры контроля шума включают глушители на воздушных клапанах, футеровку металлических желобов с виброгасящим оборудованием, тележки с глушителями и изоляцию прессов; место работы пресса не является основным местом генерации шума.

После прессования детали собираются в подгруппы, такие как капоты и двери, с помощью прессов для контактной сварки. К химически опасным веществам относятся сварочные дымы, главным образом от сварки сопротивлением, и продукты пиролиза поверхностных покрытий, включая волочильные составы и герметики.

Пластиковые панели кузова и детали отделки

Металлические детали отделки, такие как хромированные полоски, все чаще заменяются полимерными материалами. Твердые части корпуса могут быть изготовлены из систем полистирола, армированного стекловолокном, термореактивных систем акрилонитрил-бутадиен-стирол (АБС) или полиэтилена. Полиуретановые системы могут быть высокой плотности для частей тела, таких как носовые обтекатели, или пены низкой плотности для сидений и внутренней обивки.

Формование пенополиуретана вызывает серьезные проблемы с респираторной сенсибилизацией из-за вдыхания диизоцианатного мономера и, возможно, катализаторов. Жалобы сохраняются в операциях, которые соответствуют ограничениям по толуолдиизоцианату (TDI). Воздействие метиленхлорида при промывке пистолета может быть значительным. Станции розлива нуждаются в ограждении и LEV; разливы изоцианата должны быть сведены к минимуму с помощью предохранительных устройств и своевременно очищены обученными бригадами. Пожары в сушильных печах также являются проблемой на этих предприятиях. Производство сидений имеет серьезные эргономические нагрузки, которые можно уменьшить с помощью приспособлений, особенно для натяжки обивки на подушки.

Воздействие стирола при укладке стекловолокна следует контролировать путем ограждения склада матов и местной вытяжки. Пыль от шлифовки отвержденных деталей содержит волокнистое стекло, и ее также следует контролировать с помощью вентиляции.

Сборка автомобиля

Сборка компонентов в готовое транспортное средство обычно происходит на механизированном конвейере с участием более тысячи сотрудников в смену с дополнительным вспомогательным персоналом. Самый большой сегмент сотрудников в отрасли работает с этим типом процесса.

Завод по сборке автомобилей разделен на отдельные подразделения: кузовной цех, который может включать в себя операции по сборке узлов, которые также можно найти при штамповке; покрасить; сборка шасси; подушка комната (которую можно передать на аутсорсинг); и окончательная сборка. В последние годы процессы окраски эволюционировали в сторону более реакционноспособных составов с меньшим содержанием растворителя, с увеличением использования роботов и механических средств. Кузовной цех становится все более автоматизированным благодаря уменьшенной дуговой сварке и замене ручных пистолетов для точечной сварки роботами.

Сборка легких грузовиков (фургоны, пикапы, внедорожники) по процессу аналогична сборке легковых автомобилей. Производство тяжелых грузовиков, сельскохозяйственной и строительной техники предполагает меньшую механизацию и автоматизацию, работы с более длительным циклом, более тяжелый физический труд, больше дуговой сварки и различные системы окраски.

Кузовной цех сборочного завода собирает корпус автомобиля. Сварочные аппараты для контактной сварки могут быть переносного типа, роботизированными или с индивидуальным управлением. Подвесные машины для точечной сварки тяжелые и громоздкие в обращении, даже если они оснащены системой противовеса. Транспортировочные машины и роботы устранили многие виды ручного труда и избавили рабочих от близкого прямого контакта с горячим металлом, искрами и продуктами сгорания минерального масла, загрязняющего листовой металл. Однако усиление автоматизации сопряжено с повышенным риском серьезных травм для обслуживающего персонала; В автоматизированных кузовных мастерских необходимы программы блокировки энергии и более сложные и автоматические системы защиты машин, включая датчики присутствия. Дуговая сварка применяется ограниченно. Во время этой работы работники подвергаются интенсивному видимому и ультрафиолетовому излучению и риску вдыхания дымовых газов. Для дуговых сварщиков необходимы ЛЭВ, защитные экраны и перегородки, сварочные козырьки или защитные очки, перчатки и фартуки.

Кузовной цех имеет наибольшую опасность порезов и травм инородными телами.

В прошлые годы методы сборки и процессы ретуши дефектов кузова подразумевали пайку сплавами свинца и олова (также содержащими следы сурьмы). Пайка и особенно измельчение излишков припоя создавали серьезный риск отравления свинцом, включая смертельные случаи, когда этот процесс был введен в 1930-х годах. Защитные меры включали изолированную камеру для измельчения припоя, респираторы, подающие воздух под избыточным давлением для измельчителей припоя, средства гигиены и мониторинг содержания свинца в крови. Тем не менее, повышенное содержание свинца в организме и случайные случаи отравления свинцом среди рабочих и семей сохранялись до 1970-х годов. Свинцовый припой больше не используется в легковых автомобилях США. Кроме того, уровни шума в этих процессах могут составлять от 95 до 98 дБ с пиками от 600 до 800 Гц.

Автомобильные кузова из кузовного цеха по конвейеру поступают в покрасочный цех, где они обезжириваются, часто путем ручного нанесения растворителей, очищаются в закрытом туннеле (бондерите) и грунтуются. Затем грунтовка стирается вручную с помощью вибрирующего инструмента с использованием влажной наждачной бумаги, а последние слои краски наносятся и затем отверждаются в печи. В покрасочных цехах рабочие могут вдыхать толуол, ксилол, хлористый метилен, уайт-спирит, нафту, бутилацетат и амилацетат, а также пары метилового спирта при очистке кузова, кабины и покрасочного пистолета. Окраска распылением осуществляется в камерах с нисходящей тягой и непрерывной подачей фильтрованного воздуха. Пары растворителя на покрасочных станциях обычно хорошо контролируются вытяжной вентиляцией, которая необходима для обеспечения качества продукции. Раньше вдыхание частиц краски контролировалось хуже, а некоторые краски в прошлом содержали соли хрома и свинца. В хорошо контролируемой кабине рабочие не должны носить средства защиты органов дыхания, чтобы обеспечить соблюдение пределов воздействия. Многие добровольно носят респираторы для распыления. Недавно представленные двухкомпонентные полиуретановые краски следует распылять только при использовании шлемов с подачей воздуха с подходящим временем входа в камеру. Экологические нормы стимулировали разработку красок с высоким сухим остатком и меньшим содержанием растворителя. Новые смоляные системы могут генерировать значительное воздействие формальдегида, а внедряемые в настоящее время порошковые краски представляют собой эпоксидные составы, которые могут быть сенсибилизаторами. Распространенной жалобой является рециркуляция выхлопных газов покрасочной камеры и печи из крышных вентиляционных установок в рабочие зоны за пределами камеры; эту проблему можно предотвратить, используя выхлопные трубы достаточной высоты.

В производстве грузовых автомобилей (грузовых автомобилей, трамваев, троллейбусов), сельскохозяйственной и строительной техники по-прежнему широко применяется ручная окраска распылением из-за больших покрываемых поверхностей и необходимости частой ретуши. В этих операциях по-прежнему можно использовать свинцовые и хроматные краски.

Окрашенный кузов высушивается в печах с горячим воздухом и инфракрасными лучами, оснащенных вытяжной вентиляцией, а затем переходит к соединению механических компонентов в цехе окончательной сборки, где кузов, двигатель и трансмиссия соединяются вместе, а обивка и внутренняя отделка установлены. Именно здесь можно увидеть работу конвейерной ленты в ее наиболее развитой версии. Каждый рабочий выполняет ряд задач на каждом транспортном средстве с временем цикла около 1 минуты. Конвейерная система постепенно перемещает кузова вдоль сборочной линии. Эти процессы требуют постоянной бдительности, могут быть очень монотонными и действовать как стрессоры на определенных субъектов. Хотя обычно эти процессы не приводят к избыточному метаболизму свинца, практически все эти процессы связаны с умеренными и тяжелыми факторами риска заболеваний опорно-двигательного аппарата.

Позы или движения, которые должен выполнять рабочий, например, при установке компонентов внутри транспортного средства или при работе под телом (с руками и предплечьями выше уровня головы), представляют собой опасность, которую легче всего уменьшить, хотя сила и повторение также должны быть уменьшены, чтобы уменьшить факторы риска. После окончательной сборки автомобиль тестируется, дорабатывается и отправляется. Осмотр может быть ограничен испытаниями роликов на роликовой платформе (где важна вентиляция выхлопных газов) или может включать испытания на треке на разных типах поверхности, испытания на водонепроницаемость и пыленепроницаемость и дорожные испытания вне завода.

Склады запчастей

Склады запасных частей являются неотъемлемой частью распределения готовой продукции и поставки запасных частей. Рабочие на этих высокопроизводительных складах используют комплектовщики заказов для извлечения деталей с возвышенностей с помощью автоматизированных систем доставки деталей в три смены. Ручная обработка упакованных деталей является обычным явлением. Окраску и другие производственные процессы можно найти на складах запчастей.

Тестирование прототипов

Испытания автомобильных прототипов специализируются на промышленности. Водители-испытатели подвергаются различным физиологическим нагрузкам, таким как резкое ускорение и торможение, тряска и вибрация, угарный газ и выхлопные газы, шум, длительные рабочие периоды и различные окружающие и климатические условия. Гонщики на выносливость выдерживают особые нагрузки. В этой профессии случаются дорожно-транспортные происшествия со смертельным исходом.

Сборка тяжелых грузовиков и сельскохозяйственной и строительной техники

Процессы в этих отраслях промышленности в основном такие же, как и при сборке легковых автомобилей и легких грузовиков. Контрасты включают: более медленные темпы производства, в том числе неконвейерные операции; больше дуговой сварки; клепка кабин грузовых автомобилей; перемещение компонентов краном; использование хроматсодержащих пигментов; и дизель на выезде в конце сборочной линии. Эти сектора включают большее количество производителей по отношению к объему и менее вертикально интегрированы.

Производство локомотивов и вагонов

Отдельные сегменты производства железнодорожного оборудования включают локомотивы, пассажирские вагоны, грузовые вагоны и электрические самоходные пассажирские вагоны. По сравнению с производством легковых и грузовых автомобилей процессы сборки включают более длительные циклы; больше полагаются на краны для погрузочно-разгрузочных работ; и дуговая сварка используется более интенсивно. Большой размер изделий затрудняет инженерный контроль операций по окраске распылением и создает ситуации, когда рабочие полностью погружены в изделие во время сварки и окраски распылением.

Проблемы со здоровьем и модели заболеваний

Производственные процессы характерны не только для автомобильной промышленности, но зачастую масштабы производства и высокая степень интеграции и автоматизации в совокупности представляют особую опасность для сотрудников. Опасности для работников в этой сложной отрасли должны быть распределены по трем параметрам: тип процесса, классификация работы и неблагоприятный исход.

Неблагоприятные исходы с четкой причиной и методами профилактики можно выделить: смертельные и тяжелые острые травмы; травмы в целом; повторные травматические расстройства; кратковременное химическое воздействие; профессиональное заболевание от длительного химического воздействия; опасности в сфере услуг (включая инфекционные заболевания и насилие по инициативе клиента или заказчика); и опасности рабочей среды, такие как психосоциальный стресс.

Группы классификации профессий в автомобильной промышленности можно с пользой разделить по разным спектрам опасности: квалифицированные профессии (техническое обслуживание, обслуживание, изготовление и установка производственного оборудования); механические погрузочно-разгрузочные работы (механизмы промышленных грузовиков и крановщиков); производственный сервис (включая неквалифицированный ремонт и уборку); стационарное производство (самая крупная группировка, включающая сборщиков и механизаторов); канцелярские и технические; и исполнительно-управленческие.

Результаты для здоровья и безопасности, общие для всех процессов

По данным Бюро статистики труда США, в автомобильной промышленности один из самых высоких уровней травматизма в целом: каждый третий работник получает травму каждый год, а каждый десятый настолько серьезно, что теряет время на работе. Пожизненный риск производственной смерти от острой травматической травмы составляет 1 случай на 3. Определенные опасности обычно характерны для профессиональных групп в отрасли. Другие опасности, особенно химические, характерны для конкретных производственных процессов.

Квалифицированные профессии и механические работы с материалами подвержены высокому риску смертельных и тяжелых острых травм. Квалифицированные профессии составляют менее 20% рабочей силы, но на них приходится 46% производственных травм со смертельным исходом. Профессии, связанные с механическими погрузочно-разгрузочными работами, являются причиной 18% смертельных случаев. Смертельные случаи среди квалифицированных рабочих в основном происходят во время работ по техническому обслуживанию и ремонту, основной причиной которых является неконтролируемая энергия. Профилактические меры включают в себя программы энергоблокировки, ограждение машин, предотвращение падения и безопасность промышленных грузовиков и кранов, и все они основаны на направленном анализе безопасности труда.

Напротив, в стационарных производственных профессиях в целом выше уровень травматизма и повторяющихся травматических расстройств, но риск смертельного исхода у них ниже. Повреждения опорно-двигательного аппарата, в том числе повторные травматические расстройства и тесно связанные с ними деформации и вывихи, вызванные перенапряжением или повторяющимися движениями, составляют 63% инвалидизирующих травм на сборочных производствах и около половины травм на других видах технологических процессов. Основными профилактическими мерами являются эргономические программы, основанные на анализе факторов риска и структурированном снижении силы, частоты и постуральных нагрузок на работах с высоким риском.

Профессии в сфере производственных услуг и квалифицированных профессий сталкиваются с большинством острых и высокоуровневых химических опасностей. Обычно такое воздействие происходит во время плановой уборки, реагирования на разливы и сбои в работе, а также при входе в замкнутое пространство во время работ по техническому обслуживанию и ремонту. Воздействие растворителей занимает видное место среди этих опасных ситуаций. Долгосрочные последствия для здоровья этих периодических высоких доз неизвестны. С высоким воздействием канцерогенных летучих веществ каменноугольной смолы сталкиваются сотрудники, просмоливающие полы из деревянных блоков на многих предприятиях или сжигающие болты для пола на штамповочных заводах. В таких группах наблюдается избыточная смертность от рака легких. Профилактические меры сосредоточены на входе в замкнутое пространство и опасных отходах и программах реагирования на чрезвычайные ситуации, хотя долгосрочная профилактика зависит от изменения процесса для устранения воздействия.

Последствия хронического воздействия химических веществ и некоторых физических агентов наиболее очевидны среди рабочих, занятых на фиксированном производстве, главным образом потому, что эти группы лучше поддаются изучению. Практически все описанные выше неблагоприятные эффекты, характерные для технологического процесса, возникают в результате воздействия в соответствии с существующими пределами профессионального воздействия, поэтому защита будет зависеть от снижения допустимых пределов. В ближайшем будущем лучшие практики, в том числе хорошо спроектированные и обслуживаемые выхлопные системы, помогут снизить воздействие и риски.

Потеря слуха, вызванная шумом, широко распространена во всех сегментах индустрии.

Все сектора рабочей силы подвержены психосоциальному стрессу, хотя он более очевиден в канцелярских, технических, административных, управленческих и профессиональных профессиях из-за их, как правило, менее интенсивного воздействия других опасностей. Тем не менее, стресс на работе, вероятно, более интенсивен среди производственных и ремонтных работников, и последствия стресса, вероятно, сильнее. Не было реализовано никаких эффективных средств снижения стресса, связанного с ночной работой и чередованием смен, хотя соглашения о преференциальных сменах допускают некоторый самостоятельный выбор, а надбавки за смену компенсируют тех сотрудников, которые работают в нерабочее время. Принятие ротационных смен рабочей силой имеет историческое и культурное значение. Квалифицированные рабочие и обслуживающий персонал работают значительно больше сверхурочно, а также во время праздников, отпусков и простоев по сравнению с производственными работниками. Типичные графики работы включают две производственные смены и более короткую смену технического обслуживания; это обеспечивает гибкость в отношении сверхурочной работы в периоды увеличения производства.

Последующее обсуждение группирует химические и некоторые специфические физические опасности по типам производства, а травматизм и эргономические опасности — по профессиональным классам.

Литейные цеха

Литейные производства выделяются среди процессов автомобильной промышленности более высоким уровнем смертности, возникающей в результате разливов и взрывов расплавленного металла, обслуживания вагранки, включая падение дна, и опасностей угарного газа при замене футеровки. Литейные заводы сообщают о более высокой доле инородных тел, ушибов и ожогов и более низкой доле заболеваний опорно-двигательного аппарата, чем в других учреждениях. В литейных цехах также наблюдается самый высокий уровень шума (Andjelkovich et al., 1990; Andjelkovich et al., 1995; Koskela, 1994; Koskela et al., 1976; Silverstein et al., 1986; Virtamo and Tossavainen, 1976).

Недавний обзор исследований смертности, в том числе в американской автомобильной промышленности, показал, что в 14 из 15 исследований у рабочих литейных заводов наблюдался повышенный уровень смертности от рака легких (Egan-Baum, Miller and Waxweiller, 1981; Mirer et al., 1985). Поскольку высокие показатели заболеваемости раком легких обнаруживаются среди работников уборных, где первичным воздействием является двуокись кремния, вполне вероятно, что воздействие смешанной пыли, содержащей двуокись кремния, является основной причиной (IARC 1987, 1996), хотя также встречается воздействие многоядерных ароматических углеводородов. Повышенная смертность от незлокачественных респираторных заболеваний была обнаружена в 8 из 11 исследований. Также были зарегистрированы случаи смерти от силикоза. Клинические исследования обнаруживают рентгенологические изменения, характерные для пневмокониоза, дефицит функции легких, характерный для обструкции, и усиление респираторных симптомов в современных производственных литейных цехах с самым высоким уровнем контроля. Эти эффекты возникли в результате условий воздействия, которые преобладали с 1960-х годов, и убедительно указывают на то, что риски для здоровья сохраняются и в нынешних условиях.

Влияние асбеста обнаруживают на рентгенограммах у литейщиков; жертвы включают производственных, а также ремонтных рабочих с идентифицируемым воздействием асбеста.

Механические операции

Недавний обзор исследований смертности среди рабочих, занятых механической обработкой, выявил во многих исследованиях очевидный рост заболеваемости раком желудка, пищевода, прямой кишки, поджелудочной железы и гортани (Silverstein et al., 1988; Eisen et al., 1992). Известные канцерогенные агенты, исторически присутствующие в охлаждающих жидкостях, включают полиядерные ароматические соединения, нитрозамины, хлорированные парафины и формальдегид. Существующие составы содержат уменьшенные количества этих агентов, и воздействие твердых частиц хладагента снижается, но риск рака все еще может возникать при существующем воздействии. Клинические исследования зафиксировали профессиональную астму, усиление респираторных симптомов, снижение функции легких при перекрестном смещении и, в одном случае, болезнь легионеров, связанную с воздействием тумана охлаждающей жидкости (DeCoufle 1978; Vena et al. 1985; Mallin, Berkeley and Young 1986; Park et al. , 1988; Делзелл и др., 1993). Респираторные эффекты более заметны при использовании синтетических и растворимых масел, которые содержат химические раздражители, такие как нефтяные сульфонаты, талловые масла, этаноламины, формальдегид и биоциды-доноры формальдегида, а также бактериальные продукты, такие как эндотоксин. Кожные заболевания по-прежнему распространены среди рабочих, работающих на станках, при этом более серьезные проблемы отмечаются у тех, кто подвергается воздействию синтетических жидкостей.

Операции с прессованным металлом

Характерными травмоопасными факторами при механических прессовых работах являются раздавливание и ампутация, особенно рук, из-за захвата пресса, а также травмы рук, стоп и ног, вызванные металлическим ломом из пресса.

На предприятиях из штампованного металла доля рваных повреждений в два раза выше, чем на объектах автомобильной промышленности в целом. В таких операциях задействована более высокая доля квалифицированных рабочих, чем обычно в отрасли, особенно если строительство ведется на месте. Смена штампов — особенно опасное занятие.

Исследования смертности в металлургической промышленности ограничены. Одно такое исследование выявило повышенную смертность от рака желудка; другой обнаружил повышенную смертность от рака легких среди сварщиков и монтажников, подвергающихся воздействию летучих веществ каменноугольной смолы.

Метизы и гальваника

Исследование смертности сотрудников автомобильного завода по производству скобяных изделий выявило повышенную смертность от рака легких среди рабочих в подразделениях, которые объединяли литье цинка под давлением и гальваническое покрытие. Вероятными причинами были туман хромовой и серной кислоты или дым от литья под давлением.

Сборка автомобиля

Показатели травматизма, включая кумулятивные травматические расстройства (КТД), в настоящее время являются самыми высокими среди всех процессов в автомобильном секторе, в основном из-за высокого уровня скелетно-мышечных нарушений в результате повторяющейся работы или перенапряжения. Заболевания опорно-двигательного аппарата составляют более 60% инвалидизирующих травм в этой отрасли.

Несколько исследований смертности на сборочных предприятиях выявили рост смертности от рака легких. Ни один конкретный процесс в сборочном секторе не был признан виновным, поэтому этот вопрос остается в стадии изучения.

Тестирование прототипов

В этой профессии случаются дорожно-транспортные происшествия со смертельным исходом.

Проектные работы

Штабы дизайнеров автомобильных компаний были предметом заботы о здоровье и безопасности. Штампы-прототипы изготавливаются путем сначала создания древесного рисунка с использованием чрезвычайно твердой древесины, ламината и ДСП. Пластиковые модели изготавливаются методом наплавки стекловолокна полиэфирно-полистирольными смолами. Металлические модели, по сути, представляют собой штампы, изготовленные путем точной механической обработки. В неоднократных исследованиях было показано, что у производителей деревянных, пластиковых и металлических моделей и моделей наблюдается повышенная заболеваемость и смертность от рака толстой и прямой кишки. Конкретный агент не установлен.

Вопросы окружающей среды и общественного здравоохранения

Нормы охраны окружающей среды, направленные на стационарные источники в автомобильной промышленности, в основном касаются летучих органических соединений, образующихся при окраске распылением и других поверхностных покрытиях. Стремление снизить содержание растворителей в красках фактически изменило характер используемых покрытий. Эти правила распространяются на заводы-поставщики и запчасти, а также на сборку автомобилей. В литейных цехах регулируются выбросы в атмосферу твердых частиц и двуокиси серы, а отработанный песок рассматривается как опасные отходы.

Выбросы транспортных средств и безопасность транспортных средств являются важными вопросами общественного здравоохранения и безопасности, которые регулируются за пределами профессиональной сферы.

Назад

Сложные торговые суда, пассажирские суда и военные корабли 1990-х годов состоят из тонн стали и алюминия, а также различных материалов, от самых распространенных до очень экзотических. Каждое судно может содержать сотни или даже тысячи километров труб и проводов, оснащенных самыми современными силовыми установками и электронным оборудованием. Они должны быть построены и обслуживаться, чтобы выжить в самых неблагоприятных условиях, обеспечивая при этом комфорт и безопасность для экипажа и пассажиров на борту и надежно выполняя свои задачи.

Судостроение и судоремонт входят в число самых опасных производств в мире. По данным Бюро статистики труда США (BLS), например, судостроение и ремонт входят в тройку самых вредных производств. В то время как материалы, методы строительства, инструменты и оборудование изменились, радикально улучшились с течением времени и продолжают развиваться, а обучение и акцент на безопасность и здоровье значительно улучшили участь рабочих верфи, факт остается фактом: во всем мире каждый год рабочие погибнуть или получить серьезные травмы при строительстве, обслуживании или ремонте судов.

Несмотря на достижения в области технологий, многие задачи и условия, связанные с постройкой, спуском на воду, техническим обслуживанием и ремонтом современных судов, по существу остались такими же, как и при закладке самого первого киля тысячи лет назад. Размер и форма компонентов судна, а также сложность работ, связанных с их сборкой и оснащением, в значительной степени исключают любые автоматизированные процессы, хотя некоторая автоматизация стала возможной благодаря последним технологическим достижениям. Ремонтные работы остаются в значительной степени устойчивыми к автоматизации. Работа в отрасли очень трудоемкая, требующая узкоспециализированных навыков, которые часто приходится использовать в условиях, далеких от идеальных, и в физически сложной ситуации.

Природная среда сама по себе представляет серьезную проблему для работы верфи. Хотя есть несколько верфей, которые имеют возможность строить или ремонтировать суда под прикрытием, в большинстве случаев судостроение и ремонт выполняются в основном на открытом воздухе. Есть верфи, расположенные во всех климатических регионах мира, и в то время как более экстремальные северные верфи имеют дело с зимой (т. е. скользкими условиями, вызванными льдом и снегом, коротким световым днем ​​и физическим воздействием на рабочих долгих часов на холодных стальных поверхностях). , часто в неудобных позах), дворы в более южных странах сталкиваются с потенциальным тепловым стрессом, солнечными ожогами, рабочими поверхностями, достаточно горячими, чтобы на них можно было готовить, насекомыми и даже укусами змей. Большая часть этой работы выполняется над, в, под или вокруг воды. Часто быстрые приливные течения могут быть взбиты ветром, вызывая качание и качание рабочей поверхности, на которой рабочие должны выполнять очень сложные задачи в различных положениях с инструментами и оборудованием, которые могут нанести серьезные телесные повреждения. Тот же часто непредсказуемый ветер является силой, с которой нужно считаться при перемещении, подвешивании или размещении агрегатов, вес которых часто превышает 1,000 тонн с помощью одного или нескольких подъемных кранов. Проблемы, связанные с окружающей средой, разнообразны и создают, казалось бы, бесконечное сочетание ситуаций, для которых специалисты по безопасности и охране здоровья должны разработать превентивные меры. Хорошо информированная и обученная рабочая сила имеет решающее значение.

По мере того, как корабль вырастает из первых стальных пластин, составляющих киль, он становится постоянно меняющейся, все более сложной средой с постоянно меняющимся подмножеством потенциальных опасностей и опасных ситуаций, требующих не только хорошо обоснованных процедур для выполнения работы, но механизмы для распознавания и решения тысяч незапланированных ситуаций, которые неизменно возникают в процессе строительства. По мере роста судна постоянно добавляются строительные леса или подмости, чтобы обеспечить доступ к корпусу. Несмотря на то, что само строительство этой площадки является узкоспециализированной и временами опасной по своей природе работой, ее завершение означает, что рабочие подвергаются все большему и большему риску по мере увеличения высоты сцены над землей или водой. По мере того, как корпус начинает обретать форму, интерьер корабля также обретает форму, поскольку современные методы строительства позволяют укладывать большие узлы друг на друга, образуя закрытые и замкнутые пространства.

Именно на этом этапе процесса трудоемкость работы наиболее очевидна. Меры безопасности и охраны здоровья должны быть хорошо скоординированы. Осведомленность рабочего (для безопасности как отдельного работника, так и окружающих) имеет основополагающее значение для безаварийной работы.

Каждое пространство в пределах корпуса предназначено для очень специализированной цели. Корпус может быть пустотой, которая будет содержать балласт, или в нем могут быть танки, грузовые отсеки, спальные отсеки или очень сложный центр боевого управления. В любом случае для строительства потребуется несколько специализированных рабочих для выполнения различных задач в непосредственной близости друг от друга. Типичный сценарий может заключаться в том, что монтажники трубопроводов припаивают клапаны на место, электрики протягивают провода и устанавливают печатные платы, маляры подкрашивают, судостроители укладывают и сваривают палубные плиты, бригады изоляторов или плотников и бригада испытателей проверяет, активирована ли система в системе. той же области в то же время. Такие ситуации, а также другие, еще более сложные, происходят в течение всего дня, каждый день, по постоянно меняющейся схеме, продиктованной графиком или техническими изменениями, доступностью персонала и даже погодой.

Применение покрытий представляет ряд опасностей. Операции по окраске распылением должны выполняться, часто в ограниченном пространстве, с использованием летучих красок и растворителей и/или различных покрытий эпоксидного типа, печально известных своими сенсибилизирующими характеристиками.

Огромный прогресс в области безопасности и гигиены труда рабочих верфи был достигнут за эти годы благодаря разработке усовершенствованного оборудования и методов строительства, более безопасных объектов и высококвалифицированной рабочей силы. Тем не менее, самые большие успехи были достигнуты и продолжают достигаться, когда мы обращаем наше внимание на отдельного работника и сосредотачиваемся на устранении поведения, которое в значительной степени способствует несчастным случаям. Хотя это можно сказать почти о любой отрасли, трудоемкий характер работы на верфях делает ее особенно важной. По мере того, как мы продвигаемся к программам безопасности и охраны здоровья, которые более активно вовлекают работника и включают его или ее идеи, не только растет осознание работником опасностей, присущих работе, и того, как их избежать, он или она начинает чувствовать свою ответственность за происходящее. программа. Именно с этой собственностью может быть достигнут истинный успех в области безопасности и здоровья.

Назад

судостроение

Строительство корабля – высокотехнологичный и сложный процесс. Это включает в себя смешение многих квалифицированных профессий и подрядчиков, работающих под контролем основного подрядчика. Судостроение осуществляется как для военных, так и для коммерческих целей. Это международный бизнес, где крупные верфи по всему миру конкурируют за довольно ограниченный объем работ.

Судостроение радикально изменилось с 1980-х годов. Раньше большая часть строительства велась в здании или могильном доке, а корабль строился практически с нуля. Тем не менее, достижения в области технологий и более детальное планирование позволили построить судно из подразделений или модулей, в которые интегрированы утилиты и системы. Таким образом, модули могут быть относительно легко соединены. Этот процесс быстрее, дешевле и обеспечивает лучший контроль качества. Кроме того, этот тип конструкции подходит для автоматизации и робототехники, не только экономя деньги, но и снижая воздействие химических и физических опасностей.

Обзор процесса строительства корабля

На рис. 1 представлен обзор судостроения. Начальный этап – дизайн. Конструктивные соображения для различных типов кораблей сильно различаются. Корабли могут перевозить материалы или людей, могут быть надводными или подводными, могут быть военными или коммерческими, а также могут быть ядерными или неядерными. На этапе проектирования следует учитывать не только нормальные параметры строительства, но и риски для безопасности и здоровья, связанные с процессом строительства или ремонта. Кроме того, необходимо решить экологические проблемы.

Рисунок 1. Технологическая схема судостроения.  

  Ньюпорт-Ньюс Судостроение

Основным компонентом судостроения является листовая сталь. Пластины режутся, формируются, изгибаются или иным образом изготавливаются до требуемой конфигурации, заданной конструкцией (см. рис. 2 и рис. 3). Обычно пластины разрезаются на различные формы автоматическим процессом резки пламенем. Затем эти формы можно сварить вместе, чтобы сформировать двутавровые и тавровые балки и другие конструктивные элементы (см. рис. 4).

Рисунок 2. Автоматическая газопламенная резка стального листа в производственном цехе. 

Эйлин Мирш

Рисунок 3. Гибка стального листа.

Ньюпорт-Ньюс Судостроение

Рисунок 4. Сварная стальная пластина, образующая часть корпуса корабля.

Ньюпорт-Ньюс Судостроение

Затем пластины отправляются в цеха изготовления, где они соединяются в различные узлы и подузлы (см. рис. 5). На этом стыке трубопроводы, электрические и другие инженерные системы собираются и интегрируются в блоки. Блоки собираются с использованием автоматической или ручной сварки или их комбинации. Применяются несколько видов сварки. Наиболее распространенной является сварка стержнем, при которой для соединения стали используется плавящийся электрод. В других сварочных процессах используются дуги в среде инертного газа и даже неплавящиеся электроды.

Рис. 5. Работа над подсборкой корабля

 Ньюпорт-Ньюс Судостроение

Узлы или подузлы обычно затем переносят на открытую плиту или площадку для укладки, где происходит монтаж или соединение узлов для формирования еще более крупных узлов или блоков (см. рис. 6). Здесь происходит дополнительная сварка и подгонка. Кроме того, узлы и сварные швы должны пройти контроль качества и испытания, такие как радиографические, ультразвуковые и другие разрушающие или неразрушающие испытания. Те сварные швы, которые были признаны дефектными, должны быть удалены шлифовкой, дугово-воздушной группировкой или долблением, а затем заменены. На этом этапе блоки подвергаются абразивоструйной очистке для обеспечения надлежащего профиля и окрашиванию (см. рис. 7). Краску можно наносить кистью, валиком или распылителем. Чаще всего используется распыление. Краски могут быть легковоспламеняющимися, токсичными или представлять угрозу для окружающей среды. , В это время должен быть выполнен контроль за абразивоструйными и покрасочными работами.

Рисунок 6. Объединение судовых узлов в более крупные блоки

Ньюпорт-Ньюс Судостроение

Рис. 7. Абразивоструйная очистка судовых агрегатов перед покраской.

 Джуди Болдуин

Готовые более крупные блоки затем перемещаются в могильный док, корабельный причал или зону окончательной сборки. Здесь более крупные блоки соединяются вместе, образуя сосуд (см. рис. 8). Опять же, происходит много сварки и подгонки. Как только корпус конструктивно завершен и водонепроницаем, судно спускается на воду. Это может включать спуск его в воду с фарватера, на котором оно было построено, затопление дока, в котором оно было построено, или спуск судна на воду. Запуск почти всегда сопровождается большим празднованием и фанфарами.

Рисунок 8. Добавление носовой части корабля к остальной части судна.

Ньюпорт-Ньюс Судостроение

После того, как корабль спущен на воду, он переходит к этапу оснащения. Требуется большое количество времени и оборудования. Работы включают монтаж кабелей и трубопроводов, оборудование кухни и жилых помещений, изоляционные работы, установку электронного оборудования и навигационных средств, а также установку силовой установки и вспомогательного оборудования. Эту работу выполняют специалисты самых разных профессий.

После завершения этапа достройки корабль проходит как доковые, так и ходовые испытания, в ходе которых все системы корабля подтверждают свою полную работоспособность. Наконец, после проведения всех испытаний и сопутствующих ремонтных работ, корабль передается заказчику.

Изготовление стали

Далее следует подробное обсуждение процесса изготовления стали. Обсуждается в контексте резки, сварки и покраски.

Резка

«Сборочная линия» верфи начинается со склада стали. Здесь хранятся и готовятся к производству большие стальные листы различной прочности, размеров и толщины. Затем сталь обрабатывается абразивом и покрывается строительной грунтовкой, которая сохраняет сталь на различных этапах строительства. Затем стальной лист транспортируется на производственный объект. Здесь стальной лист режется автоматическими горелками до нужного размера (см. рис. 2). Полученные полосы затем свариваются вместе, образуя конструктивные элементы сосуда (рис. 4).

сварка

Каркас большинства кораблей изготавливается из различных марок мягкой и высокопрочной стали. Сталь обеспечивает необходимую формуемость, обрабатываемость и свариваемость в сочетании с прочностью, необходимой для океанских судов. В конструкции большинства судов преобладают стали различных марок, хотя для некоторых надстроек (например, рубок) и других специфических частей внутри корабля используются алюминий и другие цветные материалы. Другие материалы, используемые на кораблях, такие как нержавеющая сталь, оцинкованная сталь и медно-никелевый сплав, используются для различных целей защиты от коррозии и улучшения структурной целостности. Однако цветные материалы используются в гораздо меньших количествах, чем сталь. Корабельные системы (например, вентиляционные, боевые, навигационные и трубопроводы) обычно используются там, где используются более «экзотические» материалы. Эти материалы необходимы для выполнения самых разных функций, включая двигательные установки корабля, резервное питание, кухни, насосные станции для перекачки топлива и боевые системы.

Стали, используемые для строительства, можно разделить на три типа: мягкие, высокопрочные и высоколегированные стали. Мягкие стали обладают ценными свойствами, их легко производить, покупать, формовать и сваривать. С другой стороны, высокопрочные стали мягко легируют, чтобы обеспечить механические свойства, превосходящие свойства мягких сталей. Чрезвычайно высокопрочные стали были разработаны специально для использования в военно-морском строительстве. Как правило, высокопрочные и высокопрочные стали называются HY-80, HY-100 и HY-130. По прочностным характеристикам они превосходят высокопрочные промышленные стали. Для высокопрочных сталей необходимы более сложные процессы сварки, чтобы предотвратить ухудшение их свойств. Для высокопрочной стали необходимы специальные сварочные стержни, и обычно требуется подогрев сварного шва (предварительный подогрев). Третий общий класс сталей, высоколегированные стали, производится с включением относительно больших количеств легирующих элементов, таких как никель, хром и марганец. Эти стали, в том числе нержавеющие стали, обладают ценными свойствами коррозионной стойкости, а также требуют специальных процессов сварки.

Сталь является отличным материалом для судостроения, и выбор сварочного электрода имеет решающее значение во всех сварочных работах во время строительства. Стандартная цель состоит в том, чтобы получить сварной шов с прочностными характеристиками, эквивалентными характеристикам основного металла. Поскольку при производственной сварке могут возникать незначительные дефекты, сварные швы часто проектируют и выбирают сварочные электроды для получения сварных швов со свойствами, превышающими свойства основного металла.

Алюминий нашел более широкое применение в судостроении из-за его высокого отношения прочности к весу по сравнению со сталью. Хотя использование алюминия для корпусов было ограничено, алюминиевые надстройки становятся все более распространенными как для военных, так и для торговых кораблей. Суда, изготовленные исключительно из алюминия, в основном представляют собой лодки меньшего размера, такие как рыболовные, прогулочные, небольшие пассажирские катера, канонерские лодки и суда на подводных крыльях. Алюминий, используемый для судостроения и ремонта, обычно легирован марганцем, магнием, кремнием и/или цинком. Эти сплавы обладают хорошей прочностью, коррозионной стойкостью и свариваемостью.

Сварочные процессы на верфях, или, точнее, сварка плавлением, выполняются почти в каждом месте верфи. Этот процесс включает в себя соединение металлов путем нагревания прилегающих поверхностей до чрезвычайно высоких температур для их сплавления с расплавленным присадочным материалом. Источник тепла используется для нагрева краев соединения, что позволяет им сплавляться с расплавленным сварочным металлом (электродом, проволокой или стержнем). Требуемое тепло обычно вырабатывается электрической дугой или газовым пламенем. Верфи выбирают тип сварочного процесса на основе спецификаций заказчика, объемов производства и различных эксплуатационных ограничений, включая государственные постановления. Стандарты для военных судов обычно более строгие, чем для коммерческих судов.

Важным фактором в отношении процессов сварки плавлением является защита дуги для защиты сварочной ванны. Температура сварочной ванны значительно выше температуры плавления примыкающего металла. При экстремально высоких температурах реакция с кислородом и азотом в атмосфере протекает быстро и отрицательно влияет на прочность сварного шва. Если кислород и азот из атмосферы попадут в металл сварного шва и расплавленный стержень, произойдет охрупчивание зоны сварки. Для защиты от этой примеси сварки и обеспечения качества сварки требуется экранирование от атмосферы. В большинстве сварочных процессов экранирование достигается добавлением флюса, газа или их комбинации. При использовании флюса газы, образующиеся в результате испарения и химической реакции на кончике электрода, образуют комбинацию флюса и газовой защиты, которая защищает сварной шов от захвата азота и кислорода. Экранирование обсуждается в следующих разделах, где описываются конкретные процессы сварки.

При электродуговой сварке между заготовкой и электродом или проволокой создается цепь. Когда электрод или проволока находятся на небольшом расстоянии от заготовки, возникает высокотемпературная дуга. Эта дуга выделяет достаточно тепла, чтобы расплавить кромки заготовки и кончик электрода или проволоки для создания системы сварки плавлением. Существует ряд процессов электродуговой сварки, подходящих для использования в судостроении. Все процессы требуют защиты зоны сварки от атмосферы. Их можно разделить на процессы с защитой от флюса и защитой от газа.

Производители сварочного оборудования и сопутствующих расходных и неплавящихся изделий сообщают, что дуговая сварка плавящимися электродами является наиболее универсальным процессом сварки.

Дуговая сварка защищенным металлом (SMAW). Процессы электродуговой сварки в среде флюса различаются, прежде всего, ручным или полуавтоматическим характером и типом используемого плавящегося электрода. В процессе SMAW используется расходуемый электрод (длиной от 30.5 до 46 см) с покрытием из сухого флюса, удерживаемый в держателе и подаваемый сварщиком к заготовке. Электрод состоит из твердого металлического сердечника из присадочного стержня, изготовленного из тянутого или литого материала, покрытого оболочкой из металлических порошков. SMAW также часто называют «дуговой сваркой» и «дуговой сваркой». Металл электрода окружен флюсом, который плавится в процессе сварки, покрывая наплавленный расплавленный металл шлаком и окружая непосредственную зону атмосферой защитного газа. Ручной SMAW можно использовать для ручной сварки вниз (плоской), горизонтальной, вертикальной и потолочной сварки. Процессы SMAW также могут использоваться в полуавтоматическом режиме с использованием гравитационного сварочного аппарата. Гравитационные машины используют вес электрода и держателя для перемещения вдоль заготовки.

Дуговая сварка под флюсом (SAW) это еще один процесс электродуговой сварки в среде флюса, используемый на многих верфях. В этом процессе на заготовку наносится слой гранулированного флюса, за которым следует расходуемый электрод из оголенной металлической проволоки. Как правило, электрод служит наполнителем, хотя в некоторых случаях во флюс добавляют металлические гранулы. Дуга, погруженная в слой флюса, расплавляет флюс, образуя защитный изолированный расплавленный экран в зоне сварки. Высокая концентрация тепла позволяет получить тяжелые наплавки на относительно высоких скоростях. После сварки расплавленный металл защищен слоем расплавленного флюса, который впоследствии удаляется и может быть восстановлен. Дуговая сварка под флюсом должна выполняться снизу вверх и идеально подходит для стыковой сварки пластин на линиях панелей, плитах и ​​монтажных площадках. Процесс SAW, как правило, полностью автоматический, с оборудованием, установленным на движущейся тележке или самоходной платформе поверх заготовки. Поскольку процесс SAW в основном автоматизирован, значительная часть времени тратится на выравнивание сварного соединения с помощью машины. Точно так же, поскольку дуга SAW работает под покрытием из гранулированного флюса, скорость образования дыма (FGR) или скорость образования дыма (FFR) низки и останутся постоянными в различных условиях эксплуатации при условии наличия достаточного покрытия флюсом.

Дуговая сварка металлическим газом (GMAW). Другая важная категория электродуговой сварки включает процессы в среде защитного газа. В этих процессах обычно используются электроды из неизолированной проволоки с защитным газом, подаваемым извне, который может быть инертным, активным или их комбинацией. GMAW, также обычно называемый металл инертный газ (MIG) сварка использует расходуемый, автоматически подаваемый проволочный электрод малого диаметра и газовую защиту. GMAW — это ответ на долгожданный метод непрерывной сварки без перерыва на смену электродов. Требуется автоматическая подача проволоки. Система намотки проволоки обеспечивает постоянную скорость электрода/присадочной проволоки, или скорость колеблется в зависимости от датчика напряжения. В точке, где электрод соприкасается со сварочной дугой, сварочная горелка подает аргон или гелий в качестве защитного газа. Было обнаружено, что для сварки стали комбинация CO₂ и/или можно использовать инертный газ. Часто для оптимизации стоимости и качества сварки используется комбинация газов.

Газовая вольфрамовая дуговая сварка (GTAW). Другим типом процесса сварки в среде защитных газов является дуговая сварка вольфрамовым электродом, иногда называемая вольфрам инертный газ (TIG) сварка или торговое название Heliarc, потому что гелий изначально использовался в качестве защитного газа. Это был первый из «новых» сварочных процессов после дуговой сварки примерно через 25 лет. Между заготовкой и вольфрамовым электродом возникает дуга, которая не сгорает. Инертный газ, обычно аргон или гелий, обеспечивает защиту и обеспечивает чистый процесс с низким содержанием дыма. Кроме того, технологическая дуга GTAW не переносит присадочный металл, а просто расплавляет материал и проволоку, в результате чего получается более чистый сварной шов. GTAW чаще всего используется на верфях для сварки алюминия, листового металла и труб малого диаметра или для наплавки первого прохода многопроходного сварного шва на больших трубах и фитингах.

Дуговая сварка под флюсом (FCAW) использует оборудование, подобное GMAW, в котором проволока непрерывно подается к дуге. Основное отличие заключается в том, что электрод FCAW представляет собой трубчатую электродную проволоку с сердечником из флюса в центре, что способствует локальному экранированию в сварочной среде. Некоторые порошковые проволоки обеспечивают достаточное экранирование только с флюсовым сердечником. Однако многие процессы FCAW, используемые в судостроении, требуют добавления газовой защиты в соответствии с требованиями качества судостроительной промышленности.

Процесс FCAW обеспечивает высококачественный сварной шов с более высокой производительностью и эффективностью сварщика, чем традиционный процесс SMAW. Процесс FCAW позволяет выполнять весь спектр производственных требований, таких как потолочная и вертикальная сварка. Электроды FCAW, как правило, немного дороже, чем материалы SMAW, хотя во многих случаях повышенное качество и производительность оправдывают вложения.

Плазменно-дуговая сварка (ПАС). Последним из процессов сварки в среде защитного газа является плазменно-металлическая сварка в среде инертного газа. PAW очень похож на процесс GTAW, за исключением того, что дуга вынуждена пройти через ограничитель, прежде чем достигнет заготовки. В результате получается струйный поток сильно горячей и быстро движущейся плазмы. Плазма представляет собой ионизирующий поток газа, несущий дугу, которая генерируется за счет сжатия дуги при прохождении через небольшое отверстие в горелке. PAW приводит к более концентрированной высокотемпературной дуге, что обеспечивает более быструю сварку. Помимо использования отверстия для ускорения газа, PAW идентичен GTAW, используя нерасходуемый вольфрамовый электрод и защитный экран из инертного газа. PAW обычно выполняется вручную и минимально используется в судостроении, хотя иногда он используется для пламенного напыления. Он используется в основном для резки стали в судостроении (см. рис. 9).

Рис. 9. Плазменно-дуговая резка стального листа под водой

Кэролайн Кинер

Газовая сварка, пайка и пайка. При газовой сварке используется тепло, выделяемое при сжигании газового топлива, и обычно используется присадочный стержень для наплавки металла. Наиболее распространенным топливом является ацетилен, используемый в сочетании с кислородом (сварка кислородно-ацетиленовым газом). Ручная горелка направляет пламя на заготовку, одновременно расплавляя присадочный металл, нанесенный на стык. Поверхность заготовки плавится, образуя расплавленную ванну, с наполнителем, используемым для заполнения зазоров или канавок. Расплавленный металл, в основном присадочный металл, затвердевает по мере продвижения горелки вдоль заготовки. Газовая сварка сравнительно медленная и не подходит для использования с автоматическим или полуавтоматическим оборудованием. Следовательно, он редко используется для обычной производственной сварки на верфях. Оборудование небольшое и портативное, и может быть полезно для сварки тонких листов (примерно до 7 мм), а также для труб малого диаметра, магистралей отопления, вентиляции и кондиционирования (ОВК) (листовой металл), электрического кабеля способов и для пайки или пайки. Для резки используется идентичное или подобное оборудование.

Пайка и пайка - это методы соединения двух металлических поверхностей без плавления основного металла. Жидкость втекает и заполняет пространство между двумя поверхностями, а затем затвердевает. Если температура присадочного металла ниже 450°С, то процесс называется пайкой; если она выше 450ºC, процесс называется пайкой. Пайка обычно выполняется с использованием тепла от паяльника, пламени, электрического сопротивления или индукции. Пайка использует тепло от пламени, сопротивления или индукции. Пайка также может производиться путем погружения деталей в ванну. Паяные и паяные соединения не обладают прочностными свойствами сварных соединений. Следовательно, пайка и пайка находят ограниченное применение в судостроении и ремонте, за исключением в основном соединений труб малого диаметра, изготовления листового металла, мелких и нечастых столярных работ и ремонтных работ.

Другие сварочные процессы. Существуют дополнительные виды сварки, которые могут использоваться на верфях в небольших количествах по разным причинам. Электрошлаковая сварка передает тепло через расплавленный шлак, который расплавляет заготовку и присадочный металл. Хотя используемое оборудование аналогично оборудованию, используемому для электродуговой сварки, шлак поддерживается в расплавленном состоянии благодаря его сопротивлению току, проходящему между электродом и заготовкой. Следовательно, это форма сварки электрическим сопротивлением. Часто за заготовкой используется охлаждаемая опорная плита для удержания расплавленной ванны. Электрогазовая сварка использует аналогичную установку, но использует электрод с флюсовым покрытием и CO₂ газовая защита. Оба эти процесса очень эффективны для автоматического выполнения вертикальных стыковых швов и очень выгодны для более толстых листов. Ожидается, что эти методы получат значительно более широкое применение в судостроении.

Термитная сварка это процесс, в котором используется перегретый жидкий металл для расплавления заготовки и полученного присадочного металла. Жидкий металл является результатом химической реакции между расплавленным оксидом и алюминием. Жидкий металл заливают в свариваемую полость, и полость окружают песчаной формой. Термитная сварка чем-то похожа на литье и в основном используется для ремонта отливок и поковок или для сварки больших конструктивных элементов, таких как кормовая рама.

Лазерная сварка это новая технология, которая использует лазерный луч для плавления и соединения заготовки. Хотя осуществимость лазерной сварки была доказана, до настоящего времени ее коммерческое применение препятствовало стоимости. Потенциал эффективной и высококачественной сварки может сделать лазерную сварку важным методом судостроения в будущем.

Еще один относительно новый метод сварки называется электронно-лучевая сварка. Сварка производится путем подачи потока электронов через отверстие на заготовку, окруженную инертным газом. Электронно-лучевая сварка не зависит от теплопроводности материала для расплавления металла. Следовательно, как более низкие энергозатраты, так и меньшее металлургическое воздействие на сталь являются значительными преимуществами этого метода. Как и в случае с лазерной сваркой, высокая стоимость является серьезной проблемой.

Сварка шпилек это форма электродуговой сварки, при которой сам шпилька является электродом. Пистолет для сварки шпилек удерживает шпильку, пока образуется дуга, а пластина и конец шпильки расплавляются. Затем пистолет прижимает шпильку к пластине, и шпилька приваривается к пластине. Экранирование достигается за счет использования керамического наконечника, окружающего шпильку. Приварка шпилек — это полуавтоматический процесс, обычно используемый в судостроении для облегчения монтажа неметаллических материалов, таких как изоляция, на стальные поверхности.

Покраска и финишное покрытие

Покраска производится практически на каждом участке верфи. Характер судостроения и ремонта требует использования нескольких типов красок для различных целей. Типы красок варьируются от покрытий на водной основе до высокоэффективных эпоксидных покрытий. Тип краски, необходимой для определенного применения, зависит от окружающей среды, которой будет подвергаться покрытие. Оборудование для нанесения краски варьируется от простых кистей и валиков до безвоздушных распылителей и автоматических машин. В целом требования к судовой окраске существуют в следующих областях:

• под водой (дно корпуса)
• ватерлиния
• верхние надстройки
• внутренние помещения и резервуары
• погодные палубы
• свободное снаряжение.

Для каждого из этих мест существует множество различных систем окраски, но военно-морским кораблям может потребоваться определенный тип краски для каждого применения в соответствии с военной спецификацией (Mil-spec). При выборе красок необходимо учитывать множество соображений, включая условия окружающей среды, серьезность воздействия окружающей среды, время высыхания и отверждения, оборудование для нанесения и процедуры. На многих верфях есть специальные помещения и верфи, где происходит покраска. Закрытые помещения стоят дорого, но обеспечивают более высокое качество и эффективность. Живопись под открытым небом обычно имеет более низкую эффективность переноса и ограничена хорошими погодными условиями.

Системы окраски судоверфей. Краски используются для различных целей в различных местах на кораблях. Ни одна краска не может выполнять все желаемые функции (например, защита от ржавчины, защита от обрастания и устойчивость к щелочам). Краски состоят из трех основных компонентов: пигмента, носителя и растворителя. Пигменты представляют собой мелкие частицы, которые обычно определяют цвет, а также многие свойства, связанные с покрытием. Примерами пигментов являются оксид цинка, тальк, уголь, каменноугольная смола, свинец, слюда, алюминий и цинковая пыль. Транспортное средство можно рассматривать как клей, который скрепляет пигменты краски. Многие краски обозначаются типом связующего вещества (например, эпоксидные, алкидные, уретановые, виниловые, фенольные). Связующее также очень важно для определения эксплуатационных характеристик покрытия (например, гибкости, химической стойкости, долговечности, отделки). Растворитель добавляется для разбавления краски и позволяет наносить ее на поверхности. Часть растворителя краски испаряется, когда краска высыхает. Некоторые типичные растворители включают ацетон, уайт-спирит, ксилол, метилэтилкетон и воду. Антикоррозийные и противообрастающие краски обычно используются на корпусах судов и являются двумя основными типами красок, используемых в судостроительной промышленности. антикоррозийные краски представляют собой системы покрытий на основе винила, лака, уретана или более новых эпоксидных смол. Эпоксидные системы в настоящее время очень популярны и обладают всеми качествами, необходимыми для морской среды. Краски против обрастания используются для предотвращения роста и прикрепления морских организмов к корпусам судов. Краски на основе меди широко используются в качестве противообрастающих красок. Эти краски выделяют незначительные количества токсичных веществ в непосредственной близости от корпуса судна. Для получения различных цветов в краску можно добавить ламповую сажу, красный оксид железа или диоксид титана.

Грунтовочные покрытия судостроительной верфи. Первая система покрытия, наносимая на необработанные стальные листы и детали, обычно представляет собой предварительную грунтовку, которую иногда называют «цеховой грунтовкой». Это покрытие важно для поддержания состояния детали на протяжении всего процесса строительства. Предстроительную грунтовку выполняют на стальных пластинах, профилях, участках трубопроводов и вентиляционных каналов. Межоперационная грунтовка выполняет две важные функции: (1) сохраняет стальной материал для конечного продукта и (2) способствует повышению производительности строительства. Большинство предстроительных грунтовок богаты цинком, органическими или неорганическими связующими. Силикаты цинка преобладают среди неорганических цинковых грунтовок. Системы цинкового покрытия защищают покрытия почти так же, как цинкование. Если цинк нанести на сталь, кислород будет реагировать с цинком с образованием оксида цинка, который образует плотный слой, не позволяющий воде и воздуху контактировать со сталью.

Покрасочное оборудование. В судостроительной промышленности используется много типов оборудования для нанесения краски. Два распространенных метода - это распылители со сжатым воздухом и безвоздушные распылители. Системы сжатого воздуха распыляют как воздух, так и краску, в результате чего часть краски быстро распыляется (высыхает) до того, как достигнет намеченной поверхности. Эффективность переноса пневматических систем распыления может варьироваться от 65 до 80%. Эта низкая эффективность переноса обусловлена ​​главным образом избыточным распылением, сносом и неэффективностью воздушного распылителя; эти опрыскиватели устаревают из-за их низкой пропускной способности.

Наиболее широко используемой формой нанесения краски в судостроительной промышленности является безвоздушный распылитель. Безвоздушный распылитель представляет собой систему, которая просто сжимает краску в гидравлической линии и имеет на конце распылительную насадку; гидростатическое давление, а не давление воздуха, транспортирует краску. Чтобы уменьшить количество избыточного распыления и утечки, верфи максимально используют безвоздушные распылители краски. Безвоздушные распылители намного чище в эксплуатации и имеют меньше проблем с утечками, чем распылители со сжатым воздухом, поскольку система требует меньшего давления. Безвоздушные распылители имеют эффективность переноса около 90%, в зависимости от условий. Новая технология, которую можно добавить к безвоздушному распылителю, называется «большой объем, низкое давление» (HVLP). HVLP обеспечивает еще более высокую эффективность передачи при определенных условиях. Измерения эффективности переноса являются оценочными и включают допуски на потеки и разливы, которые могут возникнуть при покраске.

Термальный спрей, также известный как металлический или пламенный напыление, представляет собой нанесение алюминиевых или цинковых покрытий на сталь для долговременной защиты от коррозии. Этот процесс нанесения покрытия используется в самых разных коммерческих и военных целях. Он значительно отличается от традиционных методов нанесения покрытий из-за своего специализированного оборудования и относительно низкой производительности. Существует два основных типа машин для нанесения термического покрытия: проволочная и электродуговая. Тип проволоки для горения состоит из горючих газов и системы пламени с регулятором подачи проволоки. Горючие газы расплавляют материал, который распыляется на детали. электродуговой распылитель вместо этого использует дугу источника питания для плавления материала, напыленного пламенем. Эта система включает в себя систему сжатия и фильтрации воздуха, блок питания и контроллер дуги, а также пистолет для дугового пламенного распыления. Поверхность должна быть надлежащим образом подготовлена ​​для надлежащей адгезии материалов, напыляемых пламенем. Наиболее распространенным методом подготовки поверхности является струйная обработка мелкозернистым абразивом (например, оксидом алюминия).

Первоначальная стоимость термического напыления обычно выше по сравнению с покраской, хотя, если принять во внимание жизненный цикл, термическое напыление становится более привлекательным с экономической точки зрения. Многие верфи имеют свои собственные машины для термического напыления, а другие верфи будут заключать субподряд на выполнение работ по нанесению термического покрытия. Термораспыление можно сделать в магазине или на борту корабля.

Приемы и приемы рисования. Покраска выполняется почти на всех участках верфи, от начальной грунтовки стали до окончательной окраски корабля. Методы рисования сильно различаются от процесса к процессу. Смешивание краски выполняется как вручную, так и механически, и обычно это делается на территории, окруженной бермами или поддонами вторичной защитной оболочки; некоторые из них являются крытыми. На верфи происходит как наружная, так и внутренняя покраска. Защитные ограждения из стали, пластика или ткани часто используются для предотвращения чрезмерного распыления краски или для блокировки ветра и улавливания частиц краски. Новая технология поможет уменьшить количество частиц в воздухе. Уменьшение количества избыточного распыления также снижает количество используемой краски и, таким образом, экономит деньги верфи.

Участки подготовки поверхности и покраски на верфи

Чтобы проиллюстрировать методы покраски и подготовки поверхности в судостроительной и ремонтной промышленности, можно в общих чертах описать методы в пяти основных областях. Следующие пять областей помогают проиллюстрировать, как происходит покраска на верфи.

Hull картина. Покраска корпуса происходит как на судах-ремонтниках, так и на судах-новостроях. Подготовка поверхности корпуса и покраска ремонтных судов обычно выполняется, когда судно полностью поставлено в сухой док (т. е. в плавучем доке). Для новой постройки корпус подготавливают и окрашивают на строительной позиции с использованием одного из описанных выше методов. Обработка воздухом и/или водой с использованием минерального песка является наиболее распространенным видом подготовки поверхности корпуса. Подготовка поверхности включает струйную очистку поверхности с платформ или подъемников. Точно так же краска наносится с помощью распылителей и высотного оборудования, такого как подъемники, ножничные подъемники или переносные леса. Системы окраски корпуса различаются по количеству необходимых слоев.

Покраска надстройки. Надстройка корабля состоит из открытых палуб, рубок и других конструкций над главной палубой. Во многих случаях на борту корабля будут использоваться строительные леса для доступа к антеннам, домам и другим надстройкам. Если существует вероятность того, что краска или материал для пескоструйной обработки попадут в соседние воды, устанавливается кожух. На ремонтируемых судах надстройка корабля окрашивается в основном в стоянке. Поверхность подготавливается с помощью ручных инструментов или пескоструйной обработки. После того, как поверхность подготовлена, а связанные с ней поверхностные материалы и песок очищены и утилизированы, можно приступать к покраске. Окрасочные системы обычно наносятся с помощью безвоздушных краскораспылителей. Маляры получают доступ к надстройкам с помощью существующих лесов, лестниц и различного подъемного оборудования, которое использовалось при подготовке поверхности. Система кожуха (если применимо), которая использовалась для сдерживания взрыва, останется на месте, чтобы помочь сдержать избыточное распыление краски.

Покраска бака и отсека изнутри. Танки и отсеки на борту судов должны быть покрыты и повторно покрыты для поддержания долговечности корабля. Повторное покрытие танков ремонтных судов требует большой подготовки поверхности перед покраской. Большинство цистерн находятся на дне корабля (например, балластные цистерны, трюмы, топливные цистерны). Резервуары подготавливаются к покраске с использованием растворителей и моющих средств для удаления жировых и масляных отложений. Сточные воды, образующиеся при очистке резервуаров, должны быть надлежащим образом очищены и утилизированы. После того, как баки высохнут, их подвергают абразивоструйной очистке. Во время пескоструйной обработки в резервуаре должна быть циркуляция воздуха, а песок должен быть удален пылесосом. Используемые вакуумные системы относятся либо к жидкостно-кольцевому, либо к винтовому типу. Эти пылесосы должны быть очень мощными, чтобы удалить песок из резервуара. Вакуумные системы и системы вентиляции, как правило, расположены на поверхности дока, а доступ к бакам осуществляется через отверстия в корпусе. После того, как поверхность очищена от песка и удалена крошка, можно приступать к покраске. Для подготовки и покраски поверхности резервуаров и отсеков (т. е. в закрытых или замкнутых пространствах) требуется надлежащая вентиляция и респираторы.

Подготовка поверхности под покраску как этапы строительства. После того, как блоки или несколько единиц покидают зону сборки, их часто транспортируют в зону пескоструйной обработки, где весь блок подготавливается к окраске. В этот момент блок обычно подвергают пескоструйной обработке до голого металла (т. е. удаляют строительную грунтовку) (см. рис. 7). Наиболее частым методом подготовки поверхности блоков является пескоструйная обработка. Следующий этап – этап нанесения краски. Маляры обычно используют оборудование для безвоздушного распыления на подъездных платформах. После того, как система покрытия блока нанесена, блок транспортируется на блочную стадию, где устанавливаются отделочные материалы.

Участки покраски мелких деталей. На многие детали, из которых состоит судно, перед установкой необходимо нанести систему покрытия. Например, трубы, вентиляционные каналы, фундаменты и двери окрашиваются перед установкой на блок. Мелкие детали обычно подготавливаются к окраске на специально отведенном участке верфи. Окрашивание мелких деталей может происходить в другом специально отведенном месте на верфи, которое лучше всего соответствует производственным потребностям. Некоторые мелкие детали окрашиваются в различных мастерских, а другие окрашиваются в стандартном помещении отдела покраски.

Подготовка поверхности и покраска блока и картона

Окончательная покраска корабля происходит на борту, а подкрашивание часто происходит на блоке (см. рис. 10). Подкрашивание на блоке происходит по нескольким причинам. В некоторых случаях система окраски повреждена на блоке и требует восстановления, или, возможно, была применена неправильная система окраски и ее необходимо заменить. Покраска на блоке предполагает использование переносного пескоструйного и окрасочного оборудования на всех участках дооборудования блока. Бортовая покраска включает в себя подготовку и покраску стыковочных участков между конструкционными блоками, а также перекраску участков, поврежденных сваркой, ремонтом, бортовой достройкой и другими процессами. Поверхности могут быть подготовлены ручными инструментами, шлифованием, чисткой щеткой, очисткой растворителем или любым другим методом подготовки поверхности. Краска наносится переносными безвоздушными распылителями, валиками и кистями.

Рис. 10. Ретушь корпуса корабля.

Ньюпорт-Ньюс Судостроение

Оснащение

Предварительная комплектация строительных блоков является современным методом судостроения, используемым всеми конкурентоспособными судостроителями во всем мире. Оснащение – это процесс установки деталей и различных узлов (например, трубопроводных систем, вентиляционного оборудования, электрических компонентов) на блок перед соединением блоков при монтаже. Оснащение блоков по всей верфи способствует формированию конвейерного подхода к судостроению.

Планируется оснащение на каждом этапе строительства, чтобы процесс плавно протекал по всей верфи. Для простоты достройку можно разделить на три основных этапа строительства после сборки металлоконструкции блока:

1. оснащение блока
2. внештатное оснащение
3. бортовая экипировка.

Оснащение юнита этап, на котором арматура, детали, фундаменты, машины и другие достроечные материалы собираются независимо от корпуса (т. е. агрегаты собираются отдельно от стальных конструкционных блоков). Оснащение агрегата позволяет рабочим собирать бортовые компоненты и системы на земле, где у них есть легкий доступ к оборудованию и мастерским. Блоки устанавливаются либо на бортовой, либо на блочной стадии строительства. Блоки бывают разных размеров, форм и сложности. В некоторых случаях агрегаты настолько просты, как двигатель вентилятора, соединенный с воздухораспределителем и змеевиком. Крупные сложные агрегаты в основном состоят из компонентов в машинных отделениях, котлах, насосных отделениях и других сложных зонах корабля. Оснащение блока включает в себя сборку трубных узлов и других компонентов вместе, а затем соединение компонентов в блоки. Машинные помещения — это участки на судне, где расположены механизмы (например, машинные отделения, насосные станции и генераторы), и их оснащение является интенсивным. Оснащение единиц на земле повышает безопасность и эффективность за счет сокращения рабочего времени, которое в противном случае было бы отведено для работы на блоке или на борту в более ограниченном пространстве и в более сложных условиях.

Оснащение на блоке этап строительства, на котором на блоки укладывается большая часть отделочных материалов. Материалы отделки, установленные на блоке, состоят из вентиляционных систем, систем трубопроводов, дверей, светильников, лестниц, перил, электроустановок и т.д. Многие агрегаты также устанавливаются на блочном этапе. На этапе оснащения блока блок можно поднимать, поворачивать и перемещать, чтобы облегчить установку отделочных материалов на потолки, стены и полы. Все цеха и службы на верфи должны быть на связи на этапе монтажа, чтобы обеспечить установку материалов в нужное время и в нужном месте.

Оснащение на борту выполняется после подъема блоков на строящееся судно (т.е. после возведения). В это время корабль либо находится на позиции строительства (строительные пути или строительный док), либо корабль может быть пришвартован у причала. Блоки уже в значительной степени оборудованы, хотя предстоит еще много работы, прежде чем корабль будет готов к эксплуатации. Бортовая достройка предполагает процесс установки крупных агрегатов и блоков на борт корабля. Установка включает подъем больших блоков и агрегатов на борт нового корабля и их сварку или прикручивание болтами. Бортовое оснащение также включает в себя соединение бортовых систем (т. е. системы трубопроводов, системы вентиляции и электрической системы). Все системы электропроводки протягиваются по всему кораблю на бортовом этапе.

Тестирование

На этапе эксплуатации и испытаний строительства оценивается функциональность установленных компонентов и систем. На этом этапе системы эксплуатируются, проверяются и тестируются. Если системы по какой-либо причине не проходят тесты, система должна быть отремонтирована и повторно протестирована до тех пор, пока она не станет полностью работоспособной. Все трубопроводные системы на борту корабля находятся под давлением для обнаружения утечек, которые могут существовать в системе. Резервуары также нуждаются в структурных испытаниях, которые выполняются путем заполнения резервуаров жидкостями (например, соленой или пресной водой) и проверки устойчивости конструкции. Проверяются вентиляционные, электрические и многие другие системы. Большинство системных испытаний и операций происходит, когда корабль пришвартован у пирса. Однако все чаще наблюдается тенденция к проведению испытаний на более ранних стадиях строительства (например, предварительные испытания в производственных цехах). Выполнение испытаний на более ранних этапах строительства облегчает устранение сбоев из-за повышенной доступности систем, хотя на борту всегда необходимо проводить полные испытания систем. После того, как все предварительные испытания у пирса выполнены, корабль отправляется в море для серии полнофункциональных испытаний и ходовых испытаний, прежде чем корабль будет передан владельцу.

Судоремонт

Практика и процессы ремонта стальных судов

Судоремонт обычно включает в себя все переоборудование судов, капитальный ремонт, программы технического обслуживания, ремонт крупных повреждений и мелкий ремонт оборудования. Судоремонт является очень важной частью судоходства и судостроения. Примерно 25% рабочей силы на большинстве частных судостроительных верфей выполняет ремонтно-конверсионные работы. В настоящее время существует множество судов, которые нуждаются в обновлении и/или переоборудовании для соответствия требованиям безопасности и охраны окружающей среды. Поскольку флоты во всем мире устаревают и становятся неэффективными, а стоимость новых судов высока, ситуация создает нагрузку на судоходные компании. В целом конверсионно-ремонтные работы на верфях США выгоднее, чем новое строительство. На новых верфях контракты на ремонт, капитальный ремонт и переоборудование также помогают стабилизировать рабочую силу в периоды ограниченного нового строительства, а новое строительство увеличивает нагрузку на ремонтных рабочих. Процесс ремонта корабля очень похож на процесс строительства нового, за исключением того, что он обычно выполняется в меньшем масштабе и выполняется в более быстром темпе. Процесс ремонта требует более своевременной координации и агрессивного процесса торгов по контрактам на ремонт судов. Заказчиками ремонтных работ, как правило, являются военно-морской флот, владельцы коммерческих судов и других морских сооружений.

Заказчик обычно предоставляет контрактные спецификации, чертежи и стандартные позиции. Контракты могут быть твердая фиксированная цена (ФФП), плата за вознаграждение с твердой фиксированной ценой (ФФФАФ), стоимость плюс фиксированная комиссия (КПФФ), стоимость плюс вознаграждение (CPAF) или срочный ремонт контракты. Процесс начинается в области маркетинга, когда верфь запрашивается запрос предложения (ЗП) или приглашение на торги (ИФБ). Контракт IFB обычно выигрывает самая низкая цена, в то время как присуждение RFP может основываться на других факторах, помимо цены. Ремонтно-сметная группа готовит смету расходов и предложение договора на ремонт. Оценки предложений обычно включают рабочие часы и ставки заработной платы, материалы, накладные расходы, расходы на специальные услуги, доллары субподрядчиков, надбавки за сверхурочную работу и смену, другие сборы, денежную стоимость объектов и, исходя из этого, предполагаемую цену контракта. После заключения контракта должен быть разработан производственный план.

Планирование ремонта, инжиниринг и производство

Хотя некоторое предварительное планирование выполняется на этапе предложения контракта, еще предстоит проделать большую работу для планирования и своевременного выполнения контракта. Необходимо выполнить следующие шаги: прочитать и понять все спецификации контракта, классифицировать работу, интегрировать работу в логический производственный план и определить критический путь. Отделы планирования, проектирования, материалов, субподряда и ремонтного производства должны тесно сотрудничать, чтобы выполнить ремонт наиболее своевременно и с минимальными затратами. Сборка трубопроводов, вентиляционных, электрических и других механизмов во многих случаях выполняется до прибытия судна. Дооснащение и расфасовка ремонтных агрегатов требует сотрудничества с производственными цехами для своевременного выполнения работ.

Распространенные виды ремонтных работ

Корабли похожи на другие типы машин в том, что они требуют частого технического обслуживания, а иногда и полного капитального ремонта, чтобы оставаться в рабочем состоянии. Многие верфи имеют контракты на техническое обслуживание с судоходными компаниями, судами и/или классами судов, которые предусматривают частые работы по техническому обслуживанию. Примеры работ по техническому обслуживанию и ремонту включают:

• пескоструйная очистка и перекраска корпуса корабля, надводного борта, надстройки, внутренних цистерн и рабочих зон
• ремонт и установка крупного оборудования (например, дизельных двигателей, турбин, генераторов и насосных станций)
• капитальный ремонт, техническое обслуживание и установка систем (например, промывка, испытание и установка системы трубопроводов)
• установка новой системы, либо добавление нового оборудования, либо замена устаревших систем (например, навигационных систем, боевых систем, систем связи или обновленных систем трубопроводов)
• ремонт винта и руля, модификация и центровка
• создание новых машинных помещений на корабле (например, вырезание существующей стальной конструкции и добавление новых стен, ребер жесткости, вертикальных опор и лямок).

Во многих случаях ремонтные контракты представляют собой чрезвычайную ситуацию с очень небольшим предупреждением, что делает ремонт судов быстрой и непредсказуемой средой. Обычные ремонтные корабли будут стоять на верфи от 3 дней до 2 месяцев, в то время как капитальный ремонт и переоборудование могут длиться более года.

Крупные проекты по ремонту и переоборудованию

Крупные контракты на ремонт и крупные переоборудования являются обычным явлением в судоремонтной отрасли. Большинство этих крупных контрактов на ремонт выполняются верфями, которые имеют возможность строить корабли, хотя некоторые в основном ремонтные верфи будут выполнять капитальный ремонт и переоборудование.

Примеры договоров на капитальный ремонт:

• переоборудование судов снабжения в госпитальные корабли
• разрезание корабля пополам и установка новой секции для удлинения корабля (см. рис. 11)
• замена сегментов севшего на мель корабля (см. рис. 12)
• полный распил, структурная реконфигурация и дооснащение боевых систем
• капитальный ремонт интерьера или экстерьера корабля (например, капитальный ремонт пассажирских круизных лайнеров).

Большинство капитальных ремонтов и переоборудований требуют больших усилий по планированию, проектированию и производству. Во многих случаях потребуется выполнить большой объем стальных работ (например, крупный вырез существующей конструкции корабля и установка новых конфигураций). Эти проекты можно разделить на четыре основных этапа: демонтаж, строительство новой конструкции, установка оборудования и тестирование. Субподрядчики требуются для большинства капитальных и мелких ремонтов и переоборудования. Субподрядчики предоставляют экспертные знания в определенных областях и помогают выровнять нагрузку на верфи.

Рисунок 11. Разрезание корабля пополам для установки новой секции.

Ньюпорт-Ньюс Судостроение

Рис. 12. Замена носа корабля, севшего на мель.

Ньюпорт-Ньюс Судостроение

 Ниже приведены некоторые работы, которые выполняют субподрядчики:

Назад

Важнейшим принципом регулирования выбросов в атмосферу, водоотведения и отходов является охрана здоровья населения и обеспечение общего благосостояния населения. Обычно «населением» считаются те люди, которые живут или работают в пределах общей территории объекта. Однако ветровые потоки могут переносить загрязнители воздуха из одного района в другой и даже через национальные границы; сбросы в водные объекты могут аналогичным образом перемещаться как внутри страны, так и за ее пределами; и отходы могут быть отправлены по всей стране или миру.

Верфи проводят большое количество разнообразных операций в процессе строительства или ремонта кораблей и катеров. Многие из этих операций выбрасывают в воду и воздух загрязнители, которые, как известно или подозреваются, оказывают пагубное воздействие на человека в результате прямого физиологического или метаболического повреждения, такого как рак и отравление свинцом. Загрязнители могут также косвенно действовать как мутагены (которые наносят ущерб будущим поколениям, влияя на биохимию репродукции) или тератогены (которые повреждают плод после зачатия).

Загрязнители воздуха и воды могут оказывать вторичное воздействие на человека. Загрязнители воздуха могут попадать в воду, влияя на качество принимающего потока или воздействуя на урожай и, следовательно, на потребителей. Загрязняющие вещества, сбрасываемые непосредственно в принимающие водотоки, могут ухудшить качество воды до такой степени, что питье или даже плавание в воде представляет риск для здоровья. Загрязнение воды, земли и воздуха может также повлиять на морскую жизнь в принимающем потоке, что в конечном итоге может повлиять на людей.

Качество воздуха

Выбросы в атмосферу могут быть результатом практически любой операции, связанной со строительством, техническим обслуживанием или ремонтом кораблей и катеров. Загрязнители воздуха, которые регулируются во многих странах, включают оксиды серы, оксиды азота, окись углерода, твердые частицы (дым, сажу, пыль и т. д.), свинец и летучие органические соединения (ЛОС). Судостроительная и судоремонтная деятельность, которая производит загрязняющие вещества, отвечающие критериям «оксида», включает источники горения, такие как котлы и тепло для обработки металлов, генераторы и печи. Твердые частицы представляют собой дым от сгорания, а также пыль от деревообработки, пескоструйных или пескоструйных работ, шлифовки, шлифовки и полировки.

В некоторых случаях свинцовые слитки могут быть частично расплавлены и преобразованы для придания им формы для радиационной защиты на атомных судах. Свинцовая пыль может присутствовать в краске, снятой с судов, находящихся на капитальном ремонте или ремонте.

Опасные загрязнители воздуха (ВЗВ) – это химические соединения, о которых известно или предполагается, что они вредны для человека. HAP производятся на многих верфях, таких как литейное производство и гальваника, которые могут выделять хром и другие металлические соединения.

Некоторые летучие органические соединения, такие как нафта и спирт, используемые в качестве растворителей для красок, разбавителей и чистящих средств, а также многих клеев и адгезивов, не относятся к ОПЗ. Другие растворители, используемые главным образом в операциях покраски, такие как ксилол и толуол, а также несколько хлорированных соединений, наиболее часто используемых в качестве растворителей и чистящих средств, особенно трихлорэтилен, метиленхлорид и 1,1,1-трихлорэтан, являются ГАП.

Качество воды

Поскольку корабли и лодки строятся на водных путях, верфи должны соответствовать критериям качества воды, установленным их государственными разрешениями, прежде чем они будут сбрасывать промышленные сточные воды в прилегающие воды. Большинство верфей США, например, внедрили программу под названием «Наилучшие методы управления» (BMP), которая считается основным набором технологий контроля, чтобы помочь верфям выполнить требования разрешений на выбросы.

Еще одна технология управления, используемая на верфях, у которых есть доки, — это плотина и перегородка система. Плотина предотвращает попадание твердых частиц в отстойник и их откачивание в соседние воды. Система перегородок предотвращает попадание масла и плавающего мусора в поддон.

Мониторинг ливневых вод недавно был добавлен ко многим разрешениям для верфей. На объектах должен быть план предотвращения загрязнения ливневыми водами, который реализует различные технологии контроля, чтобы исключить попадание загрязняющих веществ в прилегающую воду во время дождя.

Многие предприятия по строительству судов и лодок также сбрасывают часть своих промышленных сточных вод в канализационную систему. Эти объекты должны соответствовать критериям качества воды, установленным их местными нормами по очистке сточных вод, всякий раз, когда они сливаются в канализацию. Некоторые верфи строят свои собственные заводы по предварительной очистке воды, разработанные с учетом местных критериев качества воды. Обычно есть два разных типа установок для предварительной обработки. Один тип установок предварительной очистки предназначен в первую очередь для удаления токсичных металлов из промышленных сточных вод, а второй тип установок предварительной очистки предназначен в первую очередь для удаления из сточных вод нефтепродуктов.

Обращение с отходами

Различные сегменты процесса судостроения производят свои виды отходов, которые должны быть утилизированы в соответствии с правилами. При резке и формовке стали образуются отходы, такие как металлолом от резки и формовки стального листа, краска и растворитель от покрытия стали и отработанный абразив от удаления окисленных и нежелательных покрытий. Металлолом не представляет опасности для окружающей среды и может быть переработан. Однако отходы краски и растворителя легко воспламеняются, а отработанный абразив может быть токсичным в зависимости от характеристик нежелательного покрытия.

По мере изготовления модулей из стали добавляются трубопроводы. При подготовке трубопроводов для модулей образуются отходы, такие как кислые и едкие сточные воды от очистки труб. Эти сточные воды требуют специальной обработки для удаления их коррозионных свойств и загрязняющих веществ, таких как масло и грязь.

Параллельно с изготовлением стали электрические, машинные, трубопроводные и вентиляционные компоненты готовятся к этапу оснащения корабля. Эти операции приводят к образованию отходов, таких как смазочные материалы и охлаждающие жидкости для металлообработки, обезжириватели и сточные воды гальваники. Металлорежущие смазочные материалы и охлаждающие жидкости, а также обезжиривающие средства должны быть обработаны для удаления грязи и масел перед сливом воды. Сточные воды гальванического производства токсичны и могут содержать соединения цианида, требующие специальной очистки.

Корабли, нуждающиеся в ремонте, обычно нуждаются в выгрузке отходов, образовавшихся во время плавания корабля. Трюмные сточные воды должны очищаться от нефтяных загрязнений. Бытовые сточные воды должны отводиться в канализацию, где они проходят биологическую очистку. Даже мусор и мусор могут подвергаться специальной обработке в соответствии с правилами, запрещающими ввоз чужеродных растений и животных.

Назад