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          膠黏劑在船舶修造中的應用

          2018-09-25 09:02:15 

          在傳統船舶修造行業中,多采用鉚接、螺接、焊接等固定方式,這些固定方式受材料材質、形狀、厚度、大小、硬度等方面的制約,如一些較薄材料的連接和固定,無法得到令人滿意的連接和固定效果,而且影響材料的美觀性。傳統鉚接、螺接、焊接等方式,在連接承重結構時易產生應力集中,造成船舶主體結構損壞,降低了船舶使用的可靠性,增加了船舶維護成本。隨著膠黏劑技術的發展成熟,膠黏劑逐漸取代傳統鉚接、螺接、焊接等固定方式。由于船舶長期航行于江、河、湖、海等復雜惡劣環境中,氣候多變,突發事故常見,因此對膠黏劑提出了特殊要求,如必須耐海水、耐大氣老化、耐油、耐高低溫交變、阻燃、耐振動,一些艙內粘接要求膠黏劑無毒、無味、美觀,船舶修造一般要求現場作業,工藝要求簡單快捷。

          1.膠黏劑在船舶船體上的應用

          1.1 在船體復合材料中的應用

          船用玻璃鋼,即玻璃纖維增強塑料,之于傳統材料有以下特點:質輕、高強,耐腐蝕、抗化學附著,介電性和微波穿透性好,沖擊韌性好,外觀美觀,可設計性優良,成本低廉,工藝簡單,已經廣泛應用于漁船、游輪、賽艇、潛艇、掃雷艇的制造。玻璃鋼在船體裝配中一般采用膠接和機械連接并用,既利用膠接的優越性,又保證了接頭的足夠強度和可靠性。連接的步驟是先膠接后機械連接。

          1.2 在船體金屬結構中應用

          船舶的船體金屬結構中,大量使用了如碳鋼、高強度鋼、優質碳素結構鋼、合金結構鋼、鑄鋼、鑄鐵以及鋁合金、鎂鋁合金、鈦合金等金屬合金材料。這些金屬主體結構,一般采用焊接方式進行連接,但是為了降低應力集中,提高不同金屬材料耐化學腐蝕性,可采用膠接方式進行連接。

          1.3在潛艇消聲瓦安裝中的應用

          消聲瓦是隨現代吸聲材料的發展而逐漸成熟起來的一種新型潛艇隱身裝備。消聲瓦技術作為一種有效的抑制噪聲振動、降低本艇聲目標強度、提高潛艇隱蔽性的手段,已被世界各海軍強國廣泛采用。消聲瓦一般是由合成橡膠等高分子聚合物組成的,如前蘇聯主要采用丁苯橡膠為基材,英國主要采用聚氨酯材料,美國將聚氨酯與玻璃纖維制成消聲瓦復合材料,法國消聲瓦采用使用聚硫橡膠為基材,這些消聲瓦均獲得了很好的消聲降噪效果。

          消聲瓦一般采用“工裝”或膠粘兩種方式安裝,“工裝”容易使潛艇出現漏聲通道和回聲反射面,降低消聲瓦的使用效果,最好的安裝方式為膠接,英美俄大都采用這種方式,但是膠接強度和耐久度一直困擾著各國海軍。據報道,美國最新型“弗吉尼亞”號核潛艇以及其它潛艇均出現大面積消聲瓦脫落現象。因此開發一種能滿足消聲瓦粘接的膠黏劑成為海軍裝備研究的重點。這種膠黏劑需要具有粘接強度高、抗沖擊、耐久性好、耐鹽霧、耐海水、耐振動甚至需要具有一定的阻尼降噪性能。

          2.膠黏劑在船舶舾裝系統中的應用

          2.1在船艙泡沫材料中的應用

          船舶艙室的夾層結構一般使用蜂窩結構和泡沫材料填充,如聚氨酯泡沫塑料、酚醛泡沫塑料等,蜂窩結構和泡沫材料的使用一方面可以增強艙室的機械性能,如減輕結構重量,提高了結構強度,另一方面泡沫材料具有良好的隔熱、隔音、抗沖擊性,并簡便施工工藝。選擇正確的膠黏劑對夾層結構的強度也有非常重要的意義,通常在選擇膠黏劑時除了強度以外,還需要考慮使用溫度、煙霧條件及其與芯材和面板材料的兼容性。如果選擇與面板材料共固化,則膠黏劑或膠膜的固化條件需要與面板的共固化條件相一致。

          2.2在船艙地板粘接中的應用

          船艙地板材料一般為:聚氯乙烯人造革地板、聚氯乙烯硬質地板、聚氯乙烯軟質地板和橡膠地板。地板一般通過膠接方式固定到鋼板或鋁合金板上。艙室地板用膠黏劑要求無毒、無味、阻燃、耐油、耐水耐酸堿腐蝕。

          2.3在船艙內飾中應用

          船艙內部裝飾首選的固定方式就是膠接,如儀器、儀表、管路附件、塑料管、塑料面板、壁紙等均使用膠黏劑進行固定。為了保證船員身體健康和舒適性,在船艙內部膠黏劑最重要的特性就是無毒、無味、阻燃。

          2.4在不易著火甲板基層敷料粘接中的應用

          為了防止船舶機艙或貨倉著火后,火勢蔓延至起居室、控制室,需要在起居室、控制室、走廊、梯道內敷設不易著火甲板基層敷料。不易著火甲板基層敷料具有良好的耐高溫性、和阻燃性,可以有效防止火勢從下層甲板蔓延至上層甲板。對于不易著火甲板基層敷料的粘接,需使用阻燃性膠黏劑。上海滬東造船廠使用的甲板敷料膠黏劑,組分為:水玻璃、氟硅酸鈉、氧化鎂瓷粉,具有無毒、無味耐高溫等優點,適用于復合阻燃劑甲板敷料與鋼板之間的膠接。

          3.在船舶機械系統中的應用

          3.1在船舶尾軸與螺旋槳連接中的應用

          船舶螺旋槳和尾軸過去一直采用“鍵”連接,這種連接方法對軸孔的連接面要求很高,不但需要很多加工工時,而且還要進行繁重的人工拂括。“無鍵膠接”新工藝既省去鍵和鍵槽的加工、又省去繁重的手工拂括程序,大大減輕了勞動強度,縮短造船周期,同時提高了產品質量,也不會產生因海水腐蝕而使螺旋槳難拆的現象。

          3.2在船舶主機導板中心校正中的應用

          傳統船舶主機導板中心校正采用拉線法,工藝復雜,可靠性低,現在采用膠黏劑填滿導板縫隙,固化后一次性定出導板中心,省時、省力,降低了工人勞動強度,可靠性高。

          3.3在船舶主機、輔機墊片固定中的應用

          船舶主機、輔機通常采用鋼制或鑄鐵墊塊與船體結構基座連接,對金屬墊塊要求特別嚴格,接觸面積不小于75%,25×25mm2范圍內要有3~4個觸點,所以拂括主機墊塊是一項復雜的工作?,F在環氧樹脂的使用代替了金屬墊塊,縮短了造船周期,提高了經濟效益。

          3.4在尾軸與銅套固定中的應用

          船舶尾軸作為動力傳出部件與螺旋槳直接相連,本身為鋼制材料,容易受到海水的腐蝕而影響使用壽命,因此采用銅套保護尾軸免受海水侵蝕。傳統方法采用過盈方式進行安裝,即加熱銅套后套入尾軸,但是這種方法工藝不易掌握,加熱溫度過高容易使銅套破裂,溫度過低則會使銅套進退兩難,致使銅套破裂。而使用膠黏劑則大大簡化安裝工藝,降低造船成本,提升造船效率。

          除尾軸與銅套固定需要使用膠黏劑,船體內部各種閥座的固定也可使用膠黏劑,可簡化工藝,提高效率。

          4.在船舶修復中的應用

          船舶船體與螺旋槳長期與河水、海水接觸,發生腐蝕后,表面出現裂紋、斷裂、穿孔等現象。船舶設備,如動力裝置,長期受到振動、磨損、腐蝕等影響,導致零件產生裂紋,形狀尺寸發生改變,影響使用性能。船舶機械零件在加工以后,會發現有砂眼、裂紋、氣孔等缺陷,這些缺陷會影響零件的使用壽命和可靠性。使用膠黏劑修補各種腐蝕、磨損、老化產生的砂眼、氣孔、裂紋等缺陷,可以提高工作效率、簡化修復工藝、降低成本。特別是一些無法使用焊接技術的區域,如水下修補、運輸船的油倉、天然氣倉,膠黏劑的使用顯得更加必要。

          4.1在船舶設備零件砂眼、裂紋、穿孔修復中的應用

          船舶許多大型機件,如主機機座、機架、氣缸、汽缸蓋進氣閥等,長期耐受巨大負荷,容易產生裂紋,并且多為鑄鐵材料,使用焊接技術進行修復難度較大,使用粘接-扣合法,既可以解決問題,保證機件的可靠性,又美觀,且工藝簡單,成本較低。

          4.2在船舶動力傳輸裝置修復中的應用

          船舶動力傳輸裝置的修復不同于其他設備的修復,對于強度要求特別高,焊接技術無法消除內應力,對機械的可靠性產生不良影響,單純膠粘技術無法承受長時間高負荷運作,因此多采用粘接-扣合法進行修復。

          5.密封膠在船舶修造中的應用

          密封膠是一種可隨密封面變化而變形,對密封面浸潤性良好,不易流淌浸潤性良好,具有一定粘接強度,可防水、防塵、隔熱,耐機械振動的密封材料。密封膠與一般膠黏劑相比,對膠接強度要求較低,對浸潤性、粘附性、對介質穩定,不對密封面腐蝕等性能要求較高。

          船舶長期航行于江河湖海潮濕環境中,為了保護船舶船體和設備免受腐蝕,需大量使用密封膠,除此之外船舶內部有大量管路、電纜也需要進行密封。

          5.1在電纜密封中的應用

          為滿足艦船抗沉性要求,電纜穿過水密隔板時,為保證艙室和甲板的水密性完好,使用密封膠進行密封。

          5.2在船舶管路系統中的使用

          船舶具有非常復雜的管路系統,自身管道如排水管、蒸汽管、燃油管、潤滑油管、冷凍液管、海水管等,配套設施管路還包括石油管道、液化石油天然氣管道等,這些管道工作條件各不相同,從零下幾十度至上百度,所承受壓強也不同,最高耐受壓強可達8MPa,單純膠黏劑無法達到要求,多配合膠黏劑和密封膠同時使用,并且可以降低拆卸難度。

          5.3在船舶門窗、甲板、墻面等中的使用

          船舶門窗多由鋁合金材料制成,為避免船體鋼材與門窗鋁合金產生電化學腐蝕,多使用粘接型密封膠,為橡膠類密封膠。當船舶甲板使用膠黏劑鋪設以后,需使用密封膠填縫(捻縫),密封膠的使用可以大大提高甲板的使用壽命,降低維護成本。

          5.4在船舶精密設備中的使用

          船舶雷達罩,長期在室外耐受惡劣天氣侵蝕,對密封性有很高要求。雷達罩一般選擇使用壽命較長的彈性密封膠,如聚氨酯密封膠,硅酮密封膠,使用壽命普遍可以達到15年以上。“船舶黑盒子”與“飛機黑匣子”類似,是記錄船舶航行的裝置,特別是記錄發生沉船事故時船體的狀況,對于事故分析有重要作用。由于海洋的特殊環境,一般要求密封材料能耐1100℃高溫、60MPa高壓,我國對于此項研究還屬于空白狀態。

          6.結束語

          膠黏劑和密封膠在船舶修造中有非常廣泛的應用,不僅可以提高船舶可靠性,簡化工藝,提高生產效率,還取得了巨大的經濟效益,已成為船舶修造中必不可少的材料。

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