“COLOANE I”結(jié)構(gòu)防火檢驗(yàn)

CCS珠海分社 張兮龍

我所負(fù)責(zé)建造檢驗(yàn)的纖維增強(qiáng)塑料船“COLOANE I”于2017年10月安放龍骨，其總長(zhǎng)為16.5米，按照2016《沿海小型船舶檢驗(yàn)技術(shù)規(guī)則》建造，其機(jī)艙的甲板和艙壁要求滿(mǎn)足30min的阻火分隔。

在國(guó)內(nèi)，玻璃鋼船的結(jié)構(gòu)防火缺乏詳實(shí)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)遇到?jīng)]有辦法與IMO要求的證書(shū)完全一致的情況，存在一定的安全隱患。因此，我們下定決心，一定要幫助船廠和船東度過(guò)這一技術(shù)難關(guān)。我翻閱借鑒了英國(guó)海岸與海事警衛(wèi)署（MCA）的公開(kāi)出版物《Procedure for the Testing of Fire Protection for use with Composite and Wooden Constructions》、與德國(guó)防火棉供應(yīng)商ISOVER進(jìn)行反復(fù)的技術(shù)交流，并與CCS遠(yuǎn)東防火試驗(yàn)中心、總部專(zhuān)家、規(guī)范所專(zhuān)家多次磋商，最終確定了解決國(guó)內(nèi)20米以下沿海小型船舶機(jī)艙結(jié)構(gòu)防火的思路。

第一個(gè)方面，應(yīng)采用具有滿(mǎn)足FTP附則1第11部分的產(chǎn)品證書(shū)。防火等級(jí)的表達(dá)形式應(yīng)為“承載阻火甲板30”（俗稱(chēng)甲板H30）和“承載阻火艙壁30”（俗稱(chēng)艙壁H30）。

防火棉的厚度、碰釘或者粘結(jié)膠固定方式及工藝需要遵照產(chǎn)品證書(shū)的要求。同時(shí)，還應(yīng)注意，H30或者H60與A30/A60試驗(yàn)的不同之處，在于H30/H60試驗(yàn)的名稱(chēng)為“Fire Test of Load Bearing”，試驗(yàn)是需要加負(fù)載并且測(cè)試撓度的。由于我們?cè)陂_(kāi)工之前就已經(jīng)有留意該問(wèn)題，并且當(dāng)時(shí)就建議船廠尋找有證書(shū)的廠家。最后，船廠確定采用德國(guó)供應(yīng)商ISOVER的防火棉，具有滿(mǎn)足FTP的相關(guān)證書(shū)。

第二方面，在建船的實(shí)際鋪層及芯材結(jié)構(gòu)，應(yīng)該強(qiáng)于H30或H60證書(shū)中試驗(yàn)的鋪層及結(jié)構(gòu)形式。

由于沒(méi)有前期的重視，“COLOANE I”的實(shí)際基材與防火分隔證書(shū)不一致，不能完全滿(mǎn)足產(chǎn)品證書(shū)的使用條件。我翻查了MCA的相關(guān)公開(kāi)報(bào)告，結(jié)論是，對(duì)一般的三明治結(jié)構(gòu)而言（現(xiàn)在玻璃鋼船甲板和艙壁大部分采用三明治結(jié)構(gòu)），有三個(gè)因素影響著其阻火性能，分別是面板的厚度、芯材的厚度以及芯材的密度。通常情況下，更厚、更密者可以代替更薄、更疏者。ISOVER公司的防火分隔證書(shū)中，其最厚的玻璃鋼面板都只有1.04mm，“COLOANE I”已經(jīng)滿(mǎn)足，但芯材的厚度分別是30mm和50mm，且密度等級(jí)為H80。該輪機(jī)艙甲板在芯材的厚度方面達(dá)不到要求，船廠一時(shí)有點(diǎn)慌張，請(qǐng)我想想辦法。

我提出，更強(qiáng)的結(jié)構(gòu)代替更弱的結(jié)構(gòu)，這是工程界的普遍認(rèn)識(shí)。對(duì)于三明治結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，就應(yīng)該計(jì)算其剖面模數(shù)。如果艙壁或者是甲板的剖面模數(shù)可以達(dá)到或者是超越防火棉廠家試驗(yàn)時(shí)采用的基材，從宏觀性的角度判斷，我們認(rèn)為應(yīng)該是可以采用的。

如何計(jì)算剖面模數(shù)？這似乎是任何一個(gè)學(xué)過(guò)材料力學(xué)的人都可以回答的。但是，需要注意的是，剖面模數(shù)跟所采用的材料特性似乎沒(méi)有太大關(guān)系，而僅僅只跟其形狀有一定的關(guān)系。而三明治結(jié)構(gòu)，有效抗拉部分是兩頭的面板，但又不能完全忽略芯材的厚度提供的距離中和軸所起到的作用。所以傳統(tǒng)的計(jì)算方法有可能不一定適用這種各向異性的復(fù)合材料。

我翻查了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，及時(shí)推薦船廠采用ISO 12215-5 ：2008 中的相關(guān)針對(duì)復(fù)合材料的計(jì)算方法。ISO 12215-5 ：2008同樣認(rèn)為芯材不承擔(dān)抗彎曲作用，而僅僅作為傳遞剪切力存在。最后，船廠通過(guò)計(jì)算，得出了艙壁滿(mǎn)足要求，而甲板可以通過(guò)加厚芯材的辦法來(lái)達(dá)到和超過(guò)產(chǎn)品證書(shū)的要求。此時(shí)機(jī)艙的相關(guān)設(shè)備尚未進(jìn)入，因此船廠將甲板的芯材加厚，避免了安全隱患。

第三個(gè)方面，還應(yīng)考慮在高溫下，實(shí)際采用的樹(shù)脂的耐熱性能。這個(gè)通常采用產(chǎn)品證書(shū)中的“熱變形溫度”來(lái)衡量。

對(duì)此，我告訴船廠，“COLOANE I”所用的是乙烯基樹(shù)脂，其熱變形溫度為90℃左右。而翻閱ISOVER提供的產(chǎn)品證書(shū)試驗(yàn)報(bào)告，其試驗(yàn)采用不飽和聚酯樹(shù)脂，相關(guān)型號(hào)對(duì)應(yīng)的熱變形問(wèn)題為75℃。問(wèn)題解決，船廠非常高興。

通過(guò)我們的共同努力，“COLOANE I”的機(jī)艙結(jié)構(gòu)防火問(wèn)題得到了圓滿(mǎn)的解決，這使我的工作得到了船東和船廠各方的一致認(rèn)可和信任，這為后續(xù)檢驗(yàn)工作的順利開(kāi)展打下了很好的基礎(chǔ)。同時(shí)也給國(guó)內(nèi)整個(gè)在建的玻璃鋼高速船結(jié)構(gòu)防火問(wèn)題尋到了一條很好的解決路徑。