膠黏劑在船舶修造中的應用
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(tǒng)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(yōu)良,成本低廉,工藝簡單,已經(jīng)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(yōu)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(yōu)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(xiàn)代吸聲材料的發(fā)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(lián)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?jié)撏С霈F(xiàn)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(jù)報道,美國最新型“弗吉尼亞”號核潛艇以及其它潛艇均出現(xiàn)大面積消聲瓦脫落現(xiàn)象。因此開發(fā)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(tǒng)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(yōu)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(tǒng)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(chǎn)品質量,也不會產(chǎn)生因海水腐蝕而使螺旋槳難拆的現(xiàn)象。
3.2在船舶主機導板中心校正中的應用
傳統(tǒng)船舶主機導板中心校正采用拉線法,工藝復雜,可靠性低,現(xiàn)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。現(xiàn)在環(huán)氧樹脂的使用代替了金屬墊塊,縮短了造船周期,提高了經(jīng)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(tǒng)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(fā)生腐蝕后,表面出現(xiàn)裂紋、斷裂、穿孔等現(xiàn)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(chǎn)生裂紋,形狀尺寸發(fā)生改變,影響使用性能。船舶機械零件在加工以后,會發(fā)現(xiàn)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(chǎn)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(qū)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(chǎn)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(chǎn)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(wěn)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(huán)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(tǒng)中的使用
船舶具有非常復雜的管路系統(tǒng),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(chǎn)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(fā)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(huán)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(tài)。
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(chǎn)效率,還取得了巨大的經(jīng)濟效益,已成為船舶修造中必不可少的材料。
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