MARK III型LNG薄膜艙粘連研究

秦建國，趙建宇，李志林

(揚州中遠(yuǎn)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(shù)在國際海事組織海上環(huán)境保護(hù)委員會第73和74屆會議決議生效后快速發(fā)展。以運輸船為主的MARK III型LNG薄膜艙近年來不斷應(yīng)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(fù)合材料，絕緣層是加強聚氨酯泡沫為主的復(fù)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(jié)構(gòu)，確保至少15 d內(nèi)不會對船體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響。目前，國內(nèi)對于圍護(hù)系統(tǒng)仍停留于絕熱材料的研究上，對粘連過程的方式、施工質(zhì)量的檢查等研究嚴(yán)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(jìn)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(dǎo)生產(chǎn)計劃和質(zhì)量計劃的編制，保證LNG船圍護(hù)系統(tǒng)建造有序進(jìn)行。

1 次屏壁及粘連介紹

MARK III技術(shù)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(jìn)行固定，見圖1。

圖1 FSB/RSB構(gòu)成及粘連示意圖

在粘連開始前，為保證粘連質(zhì)量可靠，GTT要求按照圖2程序進(jìn)行認(rèn)證后方可進(jìn)行施工。

圖2 粘連施工認(rèn)證流程

在粘連工作開始前，應(yīng)進(jìn)行粘連施工工藝認(rèn)證，將所有在施工中應(yīng)用的參數(shù)、位置在樣塊上進(jìn)行試驗，并記錄好相應(yīng)參數(shù)，形成將用于實船的施工工藝；利用此施工工藝，進(jìn)行工人的培訓(xùn)及認(rèn)證，未經(jīng)認(rèn)證的工人不允許在實船進(jìn)行施工；在所有的施工工藝和工人得到認(rèn)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(qū)域采用自動粘連，角區(qū)和自動粘連無法到達(dá)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(qū)域的粘連，其他位置均采用手工粘連+熱壓板加熱進(jìn)行硬化。特別是一些特殊區(qū)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(rèn)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(nèi)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(xù)，需使用T型鋼橋粘連以便進(jìn)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(dá)到好的粘連質(zhì)量。

(4)粘連日常測試(3 m)，保證自動粘連機器工作穩(wěn)定。

(5)樣本檢測。對日常測試的樣本進(jìn)行目視檢查，保證粘連質(zhì)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(biāo)準(zhǔn)的情況。

(7)自動粘連開始。待以上準(zhǔn)備和測試工作完成后，方可進(jìn)行粘連?；旌虾蟮哪z水應(yīng)在15 min內(nèi)完成粘連。

(8)粘連完成后，逐步拆除橋連結(jié)構(gòu)，并將殘留在機器內(nèi)的膠水進(jìn)行清理。

3.2 手工粘連

貨艙內(nèi)剩余的20%需要手工粘連，手工粘連的區(qū)域見圖4。

圖4 手工粘連區(qū)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(dá)到好的粘連質(zhì)量。

(2)工位備、工具準(zhǔn)備。對要進(jìn)行粘連的位置進(jìn)行清潔，并使用膠布保護(hù)周界，準(zhǔn)備好刮刀、熱壓系統(tǒng)工具。

(3)FSB按照現(xiàn)場工位切割。按照工位的長度進(jìn)行FSB的切割，邊緣區(qū)域的寬度也需要根據(jù)現(xiàn)場情況進(jìn)行切割。

(4)膠水混合。準(zhǔn)備工作完成后，進(jìn)行膠水的混合，并需在45 min內(nèi)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(yīng)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(hù)膜覆蓋。在覆蓋熱壓板前，在FSB上覆蓋一層保護(hù)膜，以防止FSB被熱壓板污染。

(8)熱壓板和氣包覆蓋。在保護(hù)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(jìn)行固定。熱壓板應(yīng)完全覆蓋整個粘連區(qū)域，壓力均勻地施加于FSB上。

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

(10)模塊上記錄相關(guān)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(tǒng)開始加熱的時間及操作人等，便于后續(xù)跟蹤。

(11)在完成粘連后，逐步拆除熱壓系統(tǒng)及保護(hù)膜，并在24 h后，進(jìn)行相關(guān)的質(zhì)量檢查。

對于角區(qū)的粘連，由于工裝具的限制，一般采用三段式進(jìn)行粘連以保證施工質(zhì)量。角區(qū)粘連順序示意圖見圖5。

圖5 角區(qū)粘連順序示意圖

角區(qū)粘連工藝如下：

(1)首先完成角區(qū)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(qū)的粘連和邊緣區(qū)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(xùn)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(yīng)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(zhì)量合格。

除保證環(huán)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(yīng)保證整個氣壓的穩(wěn)定。

4 粘連的檢驗

粘連的質(zhì)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(jié)語

本文通過系統(tǒng)闡述MARK III技術(shù)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(jìn)行了相關(guān)的總結(jié)。通過本文方式進(jìn)行的粘連，經(jīng)實船驗證，在17.4萬mLNG運輸船運營過程中均未發(fā)現(xiàn)次屏壁泄漏情況，驗證了本文相關(guān)工藝的合理性。這對于船廠在生產(chǎn)的安排、工序的銜接有較大的借鑒意義，也為后續(xù)粘連施工的創(chuàng)新、推進(jìn)智能化自動化提供了基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)。