“COLOANE I”結構防火檢驗

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規則》建造，其機艙的甲板和艙壁要求滿足30min的阻火分隔。

在國內，玻璃鋼船的結構防火缺乏詳實的試驗數據，在實際生產過程中會遇到沒有辦法與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難關。我翻閱借鑒了英國海岸與海事警衛署（MCA）的公開出版物《Procedure for the Testing of Fire Protection for use with Composite and Wooden Constructions》、與德國防火棉供應商ISOVER進行反復的技術交流，并與CCS遠東防火試驗中心、總部專家、規范所專家多次磋商，最終確定了解決國內20米以下沿海小型船舶機艙結構防火的思路。

第一個方面，應采用具有滿足FTP附則1第11部分的產品證書。防火等級的表達形式應為“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、碰釘或者粘結膠固定方式及工藝需要遵照產品證書的要求。同時，還應注意，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商ISOVER的防火棉，具有滿足FTP的相關證書。

第二方面，在建船的實際鋪層及芯材結構，應該強于H30或H60證書中試驗的鋪層及結構形式。

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，不能完全滿足產品證書的使用條件。我翻查了MCA的相關公開報告，結論是，對一般的三明治結構而言（現在玻璃鋼船甲板和艙壁大部分采用三明治結構），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，更強的結構代替更弱的結構，這是工程界的普遍認識。對于三明治結構來說，就應該計算其剖面模數。如果艙壁或者是甲板的剖面模數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，我們認為應該是可以采用的。

如何計算剖面模數？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，剖面模數跟所采用的材料特性似乎沒有太大關系，而僅僅只跟其形狀有一定的關系。而三明治結構，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。

我翻查了相關標準，及時推薦船廠采用ISO 12215-5 ：2008 中的相關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品證書的要求。此時機艙的相關設備尚未進入，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提供的產品證書試驗報告，其試驗采用不飽和聚酯樹脂，相關型號對應的熱變形問題為75℃。問題解決，船廠非常高興。

通過我們的共同努力，“COLOANE I”的機艙結構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，這為后續檢驗工作的順利開展打下了很好的基礎。同時也給國內整個在建的玻璃鋼高速船結構防火問題尋到了一條很好的解決路徑。