项目来了 | 严肃提问：万吨巨轮生锈了咋办？

记一次海淘中的跌宕起伏

一位兢兢业业的上班族，正面临着人生的艰难抉择：长草了某产自法国的包，一看价钱，这个月又白忙了。可是不买忍不了，现在海淘这么方便，就在国外的电商网站直接下单吧，希望不要被税……

反复确认收货地址，记下快递单号，每天刷新十几次，盼完发货盼收获。半个月后，心爱的包坐着钢铁大轮船漂洋过海，终于来到你身边。迫不及待拆开包裹，一瞬间忘记了所有烦恼。

然而这个时候，你的包来的时候搭的那趟轮船，已经被开进了船坞，等待修理——

连续往返于各个港口之间运货送货，钢铁的船身都有些生锈了，长期浸泡在海水里的那一部分被腐蚀得更严重，船底还沾上了很多海藻、贝壳什么的。

半年前给船上的焊缝和弯曲处局部除过绣，这一次要来个全面除锈，再补涂一些防锈防污的漆。船底越光滑清洁，保护漆的效果越好，而且船也跑得更快，更节省燃料。按时保养的话，这艘船还能再战几十年。

除锈是个技术活

我们都知道，钢铁暴露在空气中和浸入水中，会特别容易被腐蚀，而对于长期浸泡在海中的船舶来说，因为海水中的盐分，这种锈蚀来得就更为猛烈。

钢铁被腐蚀一般可分为化学腐蚀和电化学腐蚀两大类。化学腐蚀是钢铁接触氧、酸、碱或其他有腐蚀性的物质，直接发生化学反应，使钢铁损耗。不同的金属在电解液中相接触所发生的腐蚀叫电化学腐蚀，比如同一钢铁的某一局部因电焊、敲击、弯折等加工后，局部的电位比其他部分低，成为阳极而被腐蚀，所以船上的焊缝或弯曲处比其他部位容易生锈。远洋船舶发生的锈蚀因为以上两种原因产生的都有。

用钢制材料建制的船舶如不采取防锈措施，用不了几年就会被锈蚀而报废；如采取防锈措施得力，保养得当，船舶就能营运几十年，从而提高钢材十倍以上的利用价值。

说到除锈，自动脑补船坞的工作人员们，手持榔头、铲刀、钢丝刷，大家齐心协力，先用榔头敲松锈块，再用铲刀慢慢铲掉……想太多了，那可是万吨巨轮，纯手工作业耗时耗力，而且这种方法处理不干净，还容易刮坏钢铁，严重影响二次涂漆。

不过实际情况也没好到哪里去。

我国目前普遍采用的是喷砂除锈。工作人员站在几十米的高空车上拿着设备，用喷出的铜矿渣颗粒冲蚀锈迹，这样除锈效果比较好，也不损坏钢铁表面。

但是这种方法的弊端也很明显：铜矿渣成本高，喷射出来之后也无法马上回收，会严重污染空气和水体；而且效率低下，一台设备一个小时也就清理4-5平方米的船身。更重要的是，除锈工作人员承担着高空作业的风险，铜矿渣和铁锈还容易吸入肺部，或者进到眼睛里。

△喷砂除锈现场

世界上大部分发达国家已经禁止在敞开环境下使用干气喷砂除锈。现在，美国、日本等国家普遍采用的方法是高压水射流除锈。顾名思义，所用的原料就是水。使用机器把水加压到一百兆帕以上，再通过具有细小孔径的喷射装置，将它们转化为高速的微细“水射流”。

这样产生的“水射流”，马赫数（速度与当地声速之比）在一以上，其打击能量之巨大，除个锈、通个下水管道什么的都不在话下。而且水流的压力和流量可以自己调节，结构复杂的物件也能清洗。这种方法高效，而且对环境没有污染。

△高压水射流

能除锈的爬壁机器人

不过，为了让工作人员更轻松，科学家们觉得可以让机器人参与到除锈工作中来。由于船体和地面垂直，爬壁机器人是一个很好的选择。

爬壁机器人自己能附着在船身，用超高压水射流对船体除锈。而且，机器人身上还搭载了真空除锈清洗器，一边除锈，一边产生较大的真空抽吸力，顺手就把锈渣和废水回收了，简直贴心。

△除锈中的爬壁机器人

这套设备的研发者是中科院深圳先进院精密工程研究中心的何凯研究员和他的团队。据何凯介绍，他们的设备采用的是永磁吸附方式的大负载履带式爬壁机器人。

△行走在垂直钢面的爬壁机器人

机器人的左右两边分别安装了两根履带，履带上均匀排列着永磁吸附块，其中一部分永磁块可以让机器人贴附在船壁上。如果要移动，通过电机和减速器带动履带翻转，可以让最后的吸附块在脱离壁面的同时，又让上面的一个吸附块吸附于壁面。另外，履带一定的松紧度和机器人身上的防倾覆机构也让它能够适应船舶表面的曲率，安全可靠地进行清洗工作。

这种爬壁机器人具备一定的越障能力，而且高压水射流的喷嘴多、角度也可以调整。跟人工干气喷砂比起来，成本只是后者的40%左右，除锈效率却是单个人工的7倍，一台爬壁机器人每小时可以除锈50平方米以上。

目前，何凯及团队已经攻克了核心技术，研制出了样机，同时申请了2件发明专利。除锈爬壁机器人一代的主要服务对象是游艇、万吨货轮、客轮、军舰、快艇等，机器人二代的首要工作将是对豪华游艇的除锈清洗。

如果您对上述项目感兴趣，欢迎留言与我们联系，或致电0755-86392046冯老师。如果您想把自己研究团队的成果在我们的微信平台上进行展示，欢迎投稿至[e-mail]。

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读创记者 袁斯茹

编辑/春儿

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