“COLOANE I”結(jié)構(gòu)防火檢驗

CCS珠海分社 張兮龍

我所負責建造檢驗的纖維增強塑料船“COLOANE I”于2017年10月安放龍骨，其總長為16.5米，按照2016《沿海小型船舶檢驗技術(shù)規(guī)則》建造，其機艙的甲板和艙壁要求滿足30min的阻火分隔。

在國內(nèi)，玻璃鋼船的結(jié)構(gòu)防火缺乏詳實的試驗數(shù)據(jù)，在實際生產(chǎn)過程中會遇到?jīng)]有辦法與IMO要求的證書完全一致的情況，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這一技術(shù)難關(guān)。我翻閱借鑒了英國海岸與海事警衛(wèi)署（MCA）的公開出版物《Procedure for the Testing of Fire Protection for use with Composite and Wooden Constructions》、與德國防火棉供應(yīng)商ISOVER進行反復的技術(shù)交流，并與CCS遠東防火試驗中心、總部專家、規(guī)范所專家多次磋商，最終確定了解決國內(nèi)20米以下沿海小型船舶機艙結(jié)構(gòu)防火的思路。

第一個方面，應(yīng)采用具有滿足FTP附則1第11部分的產(chǎn)品證書。防火等級的表達形式應(yīng)為“承載阻火甲板30”（俗稱甲板H30）和“承載阻火艙壁30”（俗稱艙壁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)品證書的要求。同時，還應(yīng)注意，H30或者H60與A30/A60試驗的不同之處，在于H30/H60試驗的名稱為“Fire Test of Load Bearing”，試驗是需要加負載并且測試撓度的。由于我們在開工之前就已經(jīng)有留意該問題，并且當時就建議船廠尋找有證書的廠家。最后，船廠確定采用德國供應(yīng)商ISOVER的防火棉，具有滿足FTP的相關(guān)證書。

第二方面，在建船的實際鋪層及芯材結(jié)構(gòu)，應(yīng)該強于H30或H60證書中試驗的鋪層及結(jié)構(gòu)形式。

由于沒有前期的重視，“COLOANE I”的實際基材與防火分隔證書不一致，不能完全滿足產(chǎn)品證書的使用條件。我翻查了MCA的相關(guān)公開報告，結(jié)論是，對一般的三明治結(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中，其最厚的玻璃鋼面板都只有1.04mm，“COLOANE I”已經(jīng)滿足，但芯材的厚度分別是30mm和50mm，且密度等級為H80。該輪機艙甲板在芯材的厚度方面達不到要求，船廠一時有點慌張，請我想想辦法。

我提出，更強的結(jié)構(gòu)代替更弱的結(jié)構(gòu)，這是工程界的普遍認識。對于三明治結(jié)構(gòu)來說，就應(yīng)該計算其剖面模數(shù)。如果艙壁或者是甲板的剖面模數(shù)可以達到或者是超越防火棉廠家試驗時采用的基材，從宏觀性的角度判斷，我們認為應(yīng)該是可以采用的。

如何計算剖面模數(shù)？這似乎是任何一個學過材料力學的人都可以回答的。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)的計算方法有可能不一定適用這種各向異性的復合材料。

我翻查了相關(guān)標準，及時推薦船廠采用ISO 12215-5 ：2008 中的相關(guān)針對復合材料的計算方法。ISO 12215-5 ：2008同樣認為芯材不承擔抗彎曲作用，而僅僅作為傳遞剪切力存在。最后，船廠通過計算，得出了艙壁滿足要求，而甲板可以通過加厚芯材的辦法來達到和超過產(chǎn)品證書的要求。此時機艙的相關(guān)設(shè)備尚未進入，因此船廠將甲板的芯材加厚，避免了安全隱患。

第三個方面，還應(yīng)考慮在高溫下，實際采用的樹脂的耐熱性能。這個通常采用產(chǎn)品證書中的“熱變形溫度”來衡量。

對此，我告訴船廠，“COLOANE I”所用的是乙烯基樹脂，其熱變形溫度為90℃左右。而翻閱ISOVER提供的產(chǎn)品證書試驗報告，其試驗采用不飽和聚酯樹脂，相關(guān)型號對應(yīng)的熱變形問題為75℃。問題解決，船廠非常高興。

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