陳日輝，蔣 勝，陳耿堅(jiān)

（中船黃埔文沖船舶有限公司，廣州511462）

1 前言

某6 000 HP 深水供應(yīng)船是一型適用于中國沿海海域以及中國南海等海域海洋石油勘探和開發(fā)服務(wù)，能為海上石油鉆采平臺(tái)運(yùn)送生產(chǎn)物資、設(shè)備、液貨材料及生活物資，并且能提供救援、守護(hù)、對外消防等服務(wù)的平臺(tái)供應(yīng)船。

該船需要用熱水艙的熱水對泥漿艙和鹽水艙進(jìn)行清洗，從而需要設(shè)置一個(gè)能夠長時(shí)間高效率保溫的熱水艙。由于該船的熱水艙周圍空間狹小，布置緊湊，熱水艙設(shè)計(jì)采用內(nèi)膽形式，導(dǎo)致內(nèi)外膽之間保溫材料按照常規(guī)敷設(shè)保溫絕緣棉的方法不適合，因此需要找到一種用于封閉式熱水艙夾層保溫材料的施工方法。

本文詳述一種封閉式熱水艙夾層保溫材料的設(shè)計(jì)和施工方法，提高設(shè)計(jì)及安裝水平，降本增效，為類似船舶熱水艙夾層保溫材料的施工建造提供參考。

2 封閉式熱水艙夾層保溫材料的施工方法

針對以上問題，本設(shè)計(jì)提供一種在封閉式熱水艙中能采用現(xiàn)場發(fā)泡聚氨酯泡沫保溫材料進(jìn)行保溫的施工方法。由于熱水艙周圍艙室安全要求較為嚴(yán)格（見圖1），因此不能從外面打孔，只能從保溫隔層內(nèi)膽六個(gè)里面打孔發(fā)泡注入（見圖2、圖3、圖4）。根據(jù)保溫材料的特殊性質(zhì)及發(fā)泡發(fā)熱的特點(diǎn)，制定了一種特殊的封閉熱水艙夾層保溫材料的施工方法。

圖1 封閉式熱水艙平面布置示意圖

圖2 封閉式熱水艙三維示意圖

聚氨酯泡沫體是一種具有保溫與防水功能的新型合成材料，是以異氰酸酯和聚醚為主要原料，在發(fā)泡劑、催化劑、阻燃劑等多種助劑的作用下，用專用設(shè)備混合，經(jīng)高溫噴涂現(xiàn)場發(fā)泡而成的高分子聚合物，是目前保溫材料中導(dǎo)熱系數(shù)較低的，其具有容重小、彈性好、施工簡便等特點(diǎn)，還具有透氣、吸塵、吸油等性能，缺點(diǎn)是聚氨酯泡沫使用溫度不高、氧指數(shù)較低、易燃、燃燒分解有毒氰化物。聚氨酯泡沫材料與巖棉相比，具有不易導(dǎo)熱、容量輕等優(yōu)點(diǎn)，見表1。

表1 硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料與巖棉參數(shù)比較

具體施工方法如下：

（1）施工前，所有充泡區(qū)域內(nèi)外的氣割、燒焊、火工等熱工作業(yè)均需完畢和報(bào)驗(yàn)驗(yàn)收通過；

（2）施工程序是首先在熱水艙的內(nèi)膽的前后左右上下六個(gè)面上均勻地鉆若干個(gè)填充小圓孔（見圖3）；鉆孔大小必須滿足聚氨酯發(fā)泡槍口通過（見圖4）；鉆孔位置在相鄰兩道骨材的中間，相鄰每兩個(gè)孔的距離要滿足聚氨酯泡沫的噴射范圍；鉆孔完畢后，進(jìn)行發(fā)泡聚氨酯泡沫填充；發(fā)泡填充完畢后，現(xiàn)場用圓板把施工用的小圓孔回封連續(xù)焊，焊縫保證水密性；

圖3 封閉式熱水艙內(nèi)膽表面鉆孔示意圖

圖4 封閉式熱水艙施工原理示意圖

（3）內(nèi)膽六面鉆孔完成后，發(fā)泡的施工順序依次為：首先填充發(fā)泡內(nèi)膽底部空間，再到四周的內(nèi)膽空間，最后到內(nèi)膽上部的空間；從每一個(gè)通孔依次擴(kuò)散到整個(gè)空間，最后直至內(nèi)膽每一個(gè)面的全部通孔；

（4）噴涂泡沫是一層層堆積起來的，每次噴涂的厚度一般為10 ～ 30mm，單次噴涂上去后需等熱量消耗后再噴涂第二層；每次噴涂量的多少將直接影響保溫效果，單次噴涂太薄，泡沫塑料的密度增大；單次噴涂厚度過大，則化學(xué)反應(yīng)熱難以發(fā)散，容易產(chǎn)生堆積、燒芯變形及開裂現(xiàn)象；

（5）內(nèi)膽空間六面發(fā)泡完成后，把內(nèi)膽里面的聚氨酯泡沫廢棄物清潔干凈，凸出熱水艙內(nèi)膽的聚氨酯成型泡沫用鏟刀鏟掉，使其與內(nèi)膽表面持平，接下來就可以進(jìn)行補(bǔ)板焊接工作；

（6）進(jìn)行補(bǔ)板焊接時(shí)，考慮到夾層里面的聚氨酯受熱容易燒蝕，因此圓補(bǔ)板焊接時(shí)不宜過焊，圓補(bǔ)板與內(nèi)膽鋼板焊接要迅速準(zhǔn)確，焊縫一次成型，保證內(nèi)膽焊接完成后的水密性，使得熱水艙內(nèi)膽與夾層密封隔離。

3 施工方法的效果

與現(xiàn)有的保溫絕緣的敷設(shè)方法相比，上述封閉熱水艙夾層保溫材料的施工方法的優(yōu)點(diǎn)為：

（1）勞動(dòng)強(qiáng)度小、施工簡單

船廠僅需要安排一人用工具進(jìn)行鉆孔與補(bǔ)板的焊接工作即可；由于噴涂發(fā)泡施工過程不需要模具，勞動(dòng)生產(chǎn)率高，并且噴涂完成的硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料成型好，具有絕佳的保溫絕熱效果，還具有一定的防水性能，得到船東和船檢的一致認(rèn)可；

（2）所需工作空間較小

敷設(shè)傳統(tǒng)的巖棉或者玻璃棉等棉氈材料需要施工人員進(jìn)入艙壁一邊進(jìn)行燒焊碰釘、搬焊機(jī)拉焊線，所需的工作空間至少要半米以上；而聚氨酯發(fā)泡僅需要空間厚度較薄的聚氨酯噴注結(jié)構(gòu)夾層即可，有利于減少占用機(jī)艙等空間；

（3）避免作業(yè)者身體受到損害

傳統(tǒng)的保溫絕緣面含有巖棉、玻璃棉等，粘到皮膚上容易發(fā)癢，吸入呼吸道容易引發(fā)呼吸道疾病，影響施工人員身體健康，導(dǎo)致施工效率低下，并且通過強(qiáng)電流進(jìn)行燒碰釘燒焊也容易導(dǎo)致觸電問題的發(fā)生；而采用發(fā)泡式的封閉式熱水艙保溫材料的施工，則可以避免保溫材料與人體的接觸，從而保障作業(yè)者身體不被傷害；

（4）縮短施工時(shí)間

傳統(tǒng)的保溫絕緣施工需要碰釘燒焊、敷設(shè)安裝絕緣等工序，以一個(gè)內(nèi)膽容積為3 mx4 mx4 m熱水艙為例，敷設(shè)絕緣完成時(shí)間需要2 天；而采用發(fā)泡聚氨酯的封閉式熱水艙夾層保溫材料的施工方法，包括鉆孔發(fā)泡和封板回焊，僅需要半天就可完成，極大地縮短了施工時(shí)間；

（5）保溫材料附著力強(qiáng)

傳統(tǒng)保溫絕緣棉敷設(shè)完成后，由于受到船舶振動(dòng)等的影響，絕緣棉絮容易散落漂浮到空氣中，并且不易發(fā)現(xiàn)，一旦呼吸進(jìn)入肺部，容易對人體產(chǎn)生不可逆轉(zhuǎn)的傷害；而發(fā)泡式聚氨酯由于質(zhì)量非常輕，易于一體成型，對鋼壁的附著力強(qiáng)，即使受到船舶振動(dòng)等影響也不會(huì)脫落掉渣，相較于傳統(tǒng)的保溫絕緣棉性能相當(dāng)優(yōu)異；

（6）減輕船舶重量

聚氨酯密度較小，大面積發(fā)泡于保溫艙四周圍壁的重量，比敷設(shè)同樣面積的保溫棉重量減輕很多,以容積3 mx4 mx4 m 熱水艙為例，可以減少重量40 kg。倘若熱水艙或者保溫艙的容積很大，減少的重量相當(dāng)可觀。

4 施工過程需要注意的事項(xiàng)

（1）施工溫度要適宜

聚氨酯泡沫發(fā)泡對施工溫度要求極高，要求環(huán)境溫度與待噴物體的表面溫度的范圍是15 ℃～35 ℃。若溫度過低，泡沫塑料容易從物體表面脫落，而且泡沫塑料的密度明顯增大；溫度在15 ℃～25 ℃范圍內(nèi)，泡沫塑料的密度沒有明顯變化，較為合適；

（2）施工物體表面需清潔干燥

需清除待噴涂物體表面的水汽，需用熱風(fēng)烘干，否則泡沫塑料的脆性增大，且影響與物體表面的粘接性，容易脫落，影響保溫效果；

（3）施工完成后禁止該區(qū)域熱工作業(yè)

由于聚氨酯材料受熱容易收縮與燒蝕，因此聚氨酯材料成型完成后，應(yīng)禁止在熱水艙的內(nèi)外膽壁上進(jìn)行燒焊火工作業(yè)，以免影響以后的保溫效果；

（4）施工主甲板面上設(shè)備需考慮可拆性

熱水艙主甲板面上的真空裝卸系統(tǒng)刀閥、真空壓力罐、液壓絞盤、折臂吊等，其安裝設(shè)計(jì)需考慮不影響熱水艙的夾層保溫工程，或安裝前期考慮可拆性等，或者待填充孔補(bǔ)孔工作結(jié)束后再回裝設(shè)備。此外，熱水艙周圍的機(jī)艙壁、外板等表面的燒焊動(dòng)火作業(yè)需提前做完，然后再進(jìn)行熱水艙的夾層保溫材料施工。

5 結(jié)束語

通過實(shí)施本項(xiàng)目的設(shè)計(jì)及施工方法研究，找到了船上封閉式熱水艙內(nèi)膽、外膽之間填充保溫材料設(shè)計(jì)與施工的一種高效、便捷的建造工藝。解決了海工船舶布置緊密，結(jié)構(gòu)緊湊，空間小，其熱水艙保溫材料與施工難等問題。促使船舶建造企業(yè)有信心有能力滿足船東提出的建造要求，并且保質(zhì)保量完成建造任務(wù)，在船舶建造市場贏得先機(jī)。