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“COLOANE I”结构防火检验

新闻来源:中国船检    浏览量:521 张兮龙 2019-04-03
  我所负责建造检验的纤维增强塑料船“COLOANE I”于2017年10月安放龙骨,其总长为16.5米,按照2016《沿海小型船舶检验技术规则》建造,其机舱的甲板和舱壁要求满足30min的阻火分隔。
  在国内,玻璃钢船的结构防火缺乏详实的试验数据,在实际生产过程中会遇到没有办法与IMO要求的证书完全一致的情况,存在一定的安全隐患。因此,我们下定决心,一定要帮助船厂和船东度过这一技术难关。我翻阅借鉴了英国海岸与海事警卫署(MCA)的公开出版物《Procedure for the Testing of Fire Protection for use with Composite and Wooden Constructions》、与德国防火棉供应商ISOVER进行反复的技术交流,并与CCS远东防火试验中心、总部专家、规范所专家多次磋商,最终确定了解决国内20米以下沿海小型船舶机舱结构防火的思路。
  第一个方面,应采用具有满足FTP附则1第11部分的产品证书。防火等级的表达形式应为“承载阻火甲板30”(俗称甲板H30)和“承载阻火舱壁30”(俗称舱壁H30)。
防火棉的厚度、碰钉或者粘结胶固定方式及工艺需要遵照产品证书的要求。同时,还应注意,H30或者H60与A30/A60试验的不同之处,在于H30/H60试验的名称为“Fire Test of Load Bearing”,试验是需要加负载并且测试挠度的。由于我们在开工之前就已经有留意该问题,并且当时就建议船厂寻找有证书的厂家。最后,船厂确定采用德国供应商ISOVER的防火棉,具有满足FTP的相关证书。
  第二方面,在建船的实际铺层及芯材结构,应该强于H30或H60证书中试验的铺层及结构形式。
  由于没有前期的重视,“COLOANE I”的实际基材与防火分隔证书不一致,不能完全满足产品证书的使用条件。我翻查了MCA的相关公开报告,结论是,对一般的三明治结构而言(现在玻璃钢船甲板和舱壁大部分采用三明治结构),有三个因素影响着其阻火性能,分别是面板的厚度、芯材的厚度以及芯材的密度。通常情况下,更厚、更密者可以代替更薄、更疏者。ISOVER公司的防火分隔证书中,其最厚的玻璃钢面板都只有1.04mm,“COLOANE I”已经满足,但芯材的厚度分别是30mm和50mm,且密度等级为H80。该轮机舱甲板在芯材的厚度方面达不到要求,船厂一时有点慌张,请我想想办法。
  我提出,更强的结构代替更弱的结构,这是工程界的普遍认识。对于三明治结构来说,就应该计算其剖面模数。如果舱壁或者是甲板的剖面模数可以达到或者是超越防火棉厂家试验时采用的基材,从宏观性的角度判断,我们认为应该是可以采用的。
  如何计算剖面模数?这似乎是任何一个学过材料力学的人都可以回答的。但是,需要注意的是,剖面模数跟所采用的材料特性似乎没有太大关系,而仅仅只跟其形状有一定的关系。而三明治结构,有效抗拉部分是两头的面板,但又不能完全忽略芯材的厚度提供的距离中和轴所起到的作用。所以传统的计算方法有可能不一定适用这种各向异性的复合材料。
  我翻查了相关标准,及时推荐船厂采用ISO 12215-5 :2008 中的相关针对复合材料的计算方法。ISO 12215-5 :2008同样认为芯材不承担抗弯曲作用,而仅仅作为传递剪切力存在。最后,船厂通过计算,得出了舱壁满足要求,而甲板可以通过加厚芯材的办法来达到和超过产品证书的要求。此时机舱的相关设备尚未进入,因此船厂将甲板的芯材加厚,避免了安全隐患。
  第三个方面,还应考虑在高温下,实际采用的树脂的耐热性能。这个通常采用产品证书中的“热变形温度”来衡量。
对此,我告诉船厂,“COLOANE I”所用的是乙烯基树脂,其热变形温度为90℃左右。而翻阅ISOVER提供的产品证书试验报告,其试验采用不饱和聚酯树脂,相关型号对应的热变形问题为75℃。问题解决,船厂非常高兴。
  通过我们的共同努力,“COLOANE I”的机舱结构防火问题得到了圆满的解决,这使我的工作得到了船东和船厂各方的一致认可和信任,这为后续检验工作的顺利开展打下了很好的基础。同时也给国内整个在建的玻璃钢高速船结构防火问题寻到了一条很好的解决路径。
  张兮龙 CCS珠海分社验船师,主要从事钢质、铝合金、复合材料船体、无人船检验工作,对新型复合材料船检验有一定的心得。


笔者正在跟船厂技术人员交流复合材料技术问题
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