MARK III型LNG薄膜艙粘連研究

秦建國，趙建宇，李志林

(揚州中遠海運重工有限公司，江蘇 揚州 225200)

0 引言

MARK III型LNG薄膜艙技術在國際海事組織海上環境保護委員會第73和74屆會議決議生效后快速發展。以運輸船為主的MARK III型LNG薄膜艙近年來不斷應用于LNG燃料艙和陸地儲罐項目。MARK III型薄膜艙由主屏壁、次屏壁和絕緣層組成，其中：主屏壁為304L不銹鋼加工成型，次屏壁為三層復合材料，絕緣層是加強聚氨酯泡沫為主的復合絕緣板材。

次屏壁依靠膠水粘連在絕緣層上，形成封閉的空間。LNG船舶在運營過程中，若主屏壁受損泄漏，次屏壁能夠阻止超低溫的LNG液體直接接觸到船體結構，確保至少15 d內不會對船體結構產生影響。目前，國內對于圍護系統仍停留于絕熱材料的研究上，對粘連過程的方式、施工質量的檢查等研究嚴重匱乏。為此，本文以17.4萬mLNG運輸船為例，通過對粘連的對象、粘連的方式、粘連的工藝等進行深入的研究，得出粘連的施工工藝流程，以期在船舶建造中有效地指導生產計劃和質量計劃的編制，保證LNG船圍護系統建造有序進行。

1 次屏壁及粘連介紹

MARK III技術的粘連是將柔性次屏壁(FSB)粘連至剛性次屏壁(RSB)上，形成完整屏障的過程。其中的FSB和RSB均由兩層玻璃纖維布中間夾鋁箔制成，依靠膠水進行固定，見圖1。

圖1 FSB/RSB構成及粘連示意圖

在粘連開始前，為保證粘連質量可靠，GTT要求按照圖2程序進行認證后方可進行施工。

圖2 粘連施工認證流程

在粘連工作開始前，應進行粘連施工工藝認證，將所有在施工中應用的參數、位置在樣塊上進行試驗，并記錄好相應參數，形成將用于實船的施工工藝；利用此施工工藝，進行工人的培訓及認證，未經認證的工人不允許在實船進行施工；在所有的施工工藝和工人得到認可后，粘連工作方可開始。

2 粘連的分類

實際施工時為保證施工效率，平面區域采用自動粘連，角區和自動粘連無法到達的位置(Dead Zone)使用手工粘連。粘連基本的分類見表1。

由表1可知：自動粘連用于大范圍的平面粘連及135°的邊緣區域的粘連，其他位置均采用手工粘連+熱壓板加熱進行硬化。特別是一些特殊區域，涉及次屏蔽和不銹鋼的粘連，需要選用不銹鋼粘連效果更快的PU15膠水。次屏壁粘連所需的所有膠水均來源于Bostik這一廠家，目前無第二家GTT認可的廠家選擇，在材料訂貨時需特別注意。

表1 粘連施工分類

3 粘連的過程

3.1 自動粘連

貨艙內80%的粘連工作依靠自動粘連完成，自動粘連的位置見圖3。

圖3 自動粘連位置示意圖

自動粘連的步驟包括：

(1)橋連。自動粘連不需要搭建軌道，利用模塊自身的凹槽即可，但在頂橋板位置由于模塊不連續，需使用T型鋼橋粘連以便進行長距離粘連。

(2)RSB測試。

(3)膠水配比、硬度、虎斑紋測試。測試膠水機器可以正常供給膠水，混合情況良好，達到好的粘連質量。

(4)粘連日常測試(3 m)，保證自動粘連機器工作穩定。

(5)樣本檢測。對日常測試的樣本進行目視檢查，保證粘連質量。

(6)剝離測試。剝離粘連樣本，檢查膠水的情況是否有氣泡等不符合標準的情況。

(7)自動粘連開始。待以上準備和測試工作完成后，方可進行粘連?；旌虾蟮哪z水應在15 min內完成粘連。

(8)粘連完成后，逐步拆除橋連結構，并將殘留在機器內的膠水進行清理。

3.2 手工粘連

貨艙內剩余的20%需要手工粘連，手工粘連的區域見圖4。

圖4 手工粘連區域示意圖

手工粘連的步驟包括：

(1)混合比、硬度、虎斑紋檢測。此類檢查是保證膠水的混合情況良好，可以達到好的粘連質量。

(2)工位備、工具準備。對要進行粘連的位置進行清潔，并使用膠布保護周界，準備好刮刀、熱壓系統工具。

(3)FSB按照現場工位切割。按照工位的長度進行FSB的切割，邊緣區域的寬度也需要根據現場情況進行切割。

(4)膠水混合。準備工作完成后，進行膠水的混合，并需在45 min內完成粘連工作。

(5)膠水涂布。使用刮刀將膠水均勻、平整地涂布在RSB上。

(6)FSB粘連。涂上膠水后，將提前裁剪好的FSB粘在膠水上。FSB應首先卷成筒狀，然后逐步展開以避免傾斜。FSB覆蓋后，使用滾輪沿兩個方向滾壓以去除氣泡。

(7)保護膜覆蓋。在覆蓋熱壓板前，在FSB上覆蓋一層保護膜，以防止FSB被熱壓板污染。

(8)熱壓板和氣包覆蓋。在保護膜上方覆蓋熱壓板，再向上覆蓋氣包及蓋板，并使用固定條進行固定。熱壓板應完全覆蓋整個粘連區域，壓力均勻地施加于FSB上。

(9)熱壓控制系統和氣包壓力檢查。對熱壓板進行加熱，并檢查氣包壓力為0.02～0.03 MPa。

(10)模塊上記錄相關信息。在粘連附近的模塊上記錄粘連的信息，包括膠水的混合時間、涂布時間，熱壓系統開始加熱的時間及操作人等，便于后續跟蹤。

(11)在完成粘連后，逐步拆除熱壓系統及保護膜，并在24 h后，進行相關的質量檢查。

對于角區的粘連，由于工裝具的限制，一般采用三段式進行粘連以保證施工質量。角區粘連順序示意圖見圖5。

圖5 角區粘連順序示意圖

角區粘連工藝如下：

(1)首先完成角區的短粘連，注意不要搭接到邊緣FSB的位置。

(2)邊緣FSB粘連。

(3)另一個位置的邊緣FSB粘連。

(4)使用一個較短的FSB將角區的粘連和邊緣區域的FSB連接起來，搭接的長度不小于75 mm。

3.3 粘連要求

粘連過程除了要培訓施工人員外，還需要注意次屏壁的清潔要求。施工過程中，操作工人應穿戴干凈手套及鞋套以防止粘連的絕熱表面受到任何污染。實船建造時，任何有可能接觸次屏壁的材料，均須做兼容性試驗以保證整個粘連質量合格。

除保證環境清潔外還要保證空氣溫度和濕度。粘連過程中溫度要求20～30 ℃，濕度小于70%。在熱壓板工作過程中，應保證整個氣壓的穩定。

4 粘連的檢驗

粘連的質量檢測方式一般有目視檢查、圓棒試驗、溢膠試驗、真空試驗、整艙試驗。試驗的方式和檢查的位置見表2。

表2 粘連檢驗方式

5 結語

本文通過系統闡述MARK III技術中粘連的過程，提出了粘連的方式及各個工序的控制要點，并進行了相關的總結。通過本文方式進行的粘連，經實船驗證，在17.4萬mLNG運輸船運營過程中均未發現次屏壁泄漏情況，驗證了本文相關工藝的合理性。這對于船廠在生產的安排、工序的銜接有較大的借鑒意義，也為后續粘連施工的創新、推進智能化自動化提供了基礎的數據。