وقد أصبحت البلاستيك المقوى على التحرر مادة أساسية في الهندسة البحرية الحديثة، وهي تُمنح جوائز لنسبة القوة إلى الوزن، ومقاومة التآكل المتأصلة، ومرونة التصميم، ومن حيث إنَّ تركيبات الفول المزروعة والهيكل التجاري للشحنات المحتوية على تمزقات الريحية، ومن ثم فإنَّ هذه المواد تؤدي إلى مزايا في الأداء على المعادن التقليدية.

طرائق الفشل المشتركة في الهياكل البحرية لمجموعات النفط

ويمكن أن تفشل هذه الممارسات من خلال عدة آليات متميزة، كثيرا ما تعمل في إطار متضافر، فالطبيعة المركبة لهذه المواد - التي تتألف من ألياف معززة مثبتة في مصفوفة متعددة - تعني أن الضرر يمكن أن يحدث على مستوى الألياف أو المصفوفة أو الوصلات البينية، وكل منها له علامات مميزة خاصة به.

الإبادة

فالتطهير هو فصل الأوجه المتاخمة داخل منطقة مائية، مما يمثل فقداناً للتكامل بين المناطق البحرية، وكثيراً ما يُستهل التسمية في أحواض حرة أو قطع أو مناطق ذات تركيز مرتفع، وتُسرع وتيرة حدوث انخفاض في المياه من خلال الشق السطحي أو قصور في الانجيلوس، وذلك بتوسيع المصفوفة وإضعاف رابطة التفريغ الاصطناعي.

تدهور المقص

أما مصفوفة البوليمر (البوليستر أو المكسور أو النسيج) فهي أكثر العناصر ضعفا في نظام رصد موارد المياه البحرية، وتدهن الرش، وتخفض درجة حرارة الانتقال الزجاجي والخواص الميكانيكية، وتتسبب الإشعاعات من ضوء الشمس في تسرب المواد الضوئية، مما يؤدي إلى حرق السطح، والتكسير بالأصفر، وتعقب الميكرومتر، فتؤدي إلى حدوث موانع للأخشاب.

فبر الإفصاح

وتتحمل المحركات )النظارات الإلكترونية، والكربون، أو الهرم( أغلبية الحمولات المضغوطة، بينما تتراكم كميات كبيرة من الخيوط أو بعد أن تتراكم، وتبدأ الألياف الفردية بالكسر، وفي البلاستيك المقوى الزجاجي، كثيرا ما يبدو أن كسر الألياف هو " الإجهاد " أو " الإجهاد " في الركود التدريجي.

تصوّر المعادن المدمجة

وعلى الرغم من أن هذه الجماعات لا تضاهي نفسها، فإنها كثيرا ما تدمج إدخالات معدنية أو صومعات أو مواد أساسية مثل الرغاوي أو البلسا، ويمكن أن يحدث التآكل الجالفاني عندما تبلل المعادن المتفرقة بواسطة مياه البحر، ولا سيما إذا كانت لامصاصات الصمامات الكهربائية المخفية تستوعب الرطوبة وتصبح مسلكة بشكل طفيف.

العوامل البيئية التي تؤدي إلى تدهور

ونادرا ما تنبع إخفاقات القوة من سبب واحد، بل إن الإجهاد البيئي يعمل بشكل تآزري على الحد من الممتلكات المادية بمرور الوقت.

امتصاص مياه الصرف الصحي والأوسموز

وتستوعب مصفوفات البوليمر المياه من خلال الانتشار، مع وجود راتنجات متعددة المقاييس قابلة للتأثر بشكل خاص، ويؤدي الارتحال الطويل الأجل إلى التورم والتجميل، وانخفاض القوة والشعار، وفي التلال المجلعة، فإن التزييف النباتي المُنخفض يمثل مشكلة معروفة: الأنواع المُنخفضة من الماء التي تُترك في الركائز أثناء التصنيع تسحب المياه من خلال سائل الجيل.

الرواسب (UV)

وتواجه أجزاء من المياه فوق المياه من هياكل المركبات البحرية ذات الغطاء الحرجي مستويات عالية من الضوء فوق البنفسجي، وتستوعب مصفوفة البوليمر الطاقة فوق البنفسجية، وتكسر السندات الكيميائية، وتتسبب في تآكل سطح الأرض، وتتأثر طبقة رقيقة - عادة 50 إلى 100 ميكروميتر - ولكن الرفائق المتولدة عن ذلك تستخدم كمواقع للبدء في تشقيق الرطوبة وتكككات الفوقية.

Cycling and Freeze-Thaw

وفي جوات أكثر برودة أو أثناء تقلبات درجات الحرارة بين النهار والليل، يولد عدم التوافق في المعامل الحرارية بين الألياف والمصفوفة ضغوطا داخلية، حيث تكون المركبات القائمة على التفسخ أقل عرضة لهذا التأثير من البوليسترات، ولكن جميع هذه المركبات يمكن أن تطور مسارات دقيقة بعد دورات حرارية كثيرة، حيث تسبب حرارة المياه المحصورة في فراغات أو تجمد وتزيد الأضرار الداخلية.

التعبئة البيولوجية والهجمة الكيميائية

فالحيوانات البحرية مثل الشواذ والطحالب والثعابين تلحق السطحية، وتزيد من الجر والوزن، وفي حين أن التطهير الأحيائي يؤثر أساسا على الأداء بدلا من السلامة الهيكلية، فإن المنتجات الثانوية الحمضية لبعض الكائنات الحية يمكن أن تهاجم المصفوفة، إذ أن الطلاءات المضادة للقاذورات تُحدث تعرضا كيميائيا آخر؛ وبعضها يحتوي على مواد بيولوجية أو مذيبات يمكن أن تتضخم أو تخفف الرات الرات الرات الرات الرات الرات الرات الرئوية إذا لم تصاغ بشكل سليم بالنسبة للمركبة المحددة.

المعالجات الميكانيكية والهيكلية

وبالإضافة إلى الهجوم البيئي، يجب أن تتحمل الجماعات البحرية المحدودة الغطاء الحرجي مطالبة بحمولات ميكانيكية تطبق على مدى سنوات من الخدمة.

Fatigue from Wave Loading

وتواجه السفينة أو الهيكل البحري عشرات من دورات الحمولة من العمل الموجي، وتتمتع هذه المركبات بأداء مُبهم في التوتر، ولكن الضغط والضغط على السفن وارتفاعها أكثر أهمية، ويمكن أن يؤدي تكرار تشكيل فريق من السفن إلى شقق مصفوفة تتحول إلى رهانات، وكثيرا ما تكون عتبة الضرر البدين أقل من القوة الثابتة، وبالتالي يجب أن تُحسب التصميمات لـ " غلوب " ، حيث تُـُـُـُـُـُـُـُـُـُـُـُـُـُـُـُـُـُـُـُـُـُـُـُـُـُـُـُـُـُـُـُـُـُـُـُـُـُـُـُـُـُـُـُـُـُـُـُـُـُـُـُـُـُـُـُـُـُـُـُـُـُـُـُـُـُـُـُـُـُـُـُـُـُـُـُـُـُـُـُـ

الأثر والنشاط

فالإصطدام بالأسطح أو الحطام أو الأحداث البرية يمكن أن ينجم عنه ضرر بالأثر، وعلى عكس المعادن، قد لا تظهر هذه المواد أضرارا سطحية واضحة في حين أن الانهيارات الداخلية والكسرات الألياف قد حدثت - وهي حالة تعرف باسم " الضرر الظاهر جدا " (BVID) ويمكن أن ينمو هذا الضرر الخفي تحت التحميل اللاحق، مما يؤدي إلى فشل غير متوقع.

التركيزات على الإجهاد ومخالب التصميم

إن الزوايا الشاحقة، والتغيرات المفاجئة في السميك، والمفاصل غير المصممة تصميما جيدا، والتوقف عن قياس الأرضي، تؤدي إلى ارتفاع الإجهاد، وإذا لم يكن التسلسل المضغوط مهيأا على الوجه الأمثل، فإن الضغوط المرتفعة على المارق بين الأنهار يمكن أن تتطور في هذه المواقع، واستخدام المواد الأساسية (مثل الرغاوي أو البلسا في لوحات الشطائر) يتيح إمكانية حدوث إخفاق في فتحة في القشرة الأساسية.

تقنيات تحليل الفشل

وعندما يفشل عنصر من عناصر الجبهة في الخدمة أو يشتبه في تدهوره، يلزم إجراء تحقيق منتظم، ويستخدم المهندسون مجموعة من التقنيات التكميلية لوصف الضرر.

التفتيش البصري وضد العين

والخطوة الأولى هي فحص بصري شامل، كثيرا ما يساعده ضوء مشرق وزجاج متضخم، وتُلاحظ الشقوق السطحية، والبلط، وأطراف التطهير، والبيض الألياف، وتبرز اختبارات الخياطة باستخدام أصباغ الفلورسنت شقوق ضيقة وموابل غير مرئية للعين المجردة، وتستخدم هذه الطريقة المنخفضة التكلفة على نطاق واسع لعمليات التفتيش أثناء الخدمة.

Microscopy (Optical and Scanning Electron)

ويكشف قسم المنطقة الفاشلة وفحص القطع المطوّرة تحت مجهر بصري عن الضرر الذي يلحق بكل طبقة: وجود ونطاق عمليات التسرب، والتشقق، وتحلل التحلل، ويوفر جهاز التكرير الإلكتروني المصغر زيادة في المقاييس ويمكن أن يميز بين أساليب كسر الألياف (أنماط الاختراق) وأجهزة التكرير المزودة بالأشعة السينية، والمضللة.

الاختبار غير التعدي

(ب) تُكيَّف عدة أساليب [مُتَّبعة] في المركبين البحريين. الاختبارات غير المباشرة ] [الفحص الخافت] [العملية الخفية] [الاختبارات الخافضة] [الاختبارات الخافضة]

الاختبارات الميكانيكية والتحقق من الممتلكات

وللتقييم الكمي لدرجة التدهور، فإن العينات المقطعة من الهيكل الفاشل (أو من القسائم المعرضة بالتوازي) تخضع للاختبار الميكانيكي.

الاستراتيجيات الوقائية وأفضل الممارسات في مجال التصميم

إن معالجة آليات الفشل قبل حدوثها أكثر فعالية من حيث التكلفة من الإصلاحات اللاحقة للفشل، وتشمل الاستراتيجيات التالية الدروس المستفادة من عقود من الخبرة المركبة البحرية.

اختيار المواد

والاختبارات التي تُعتبر مثبتة في سجلات المسار البحري. Epoxy] توفر مقاومة أعلى للمياه، واستقرار المركبات، والأداء الميكانيكي، ولكنها أكثر تكلفة وتتطلب معالجة دقيقة. ] Vinyl ester) توازن بين التكاليف والاحتفاظ بالممتلكات، ولا سيما في مقاومة البليغة. [Fsis

المقايضة الواقية والحواجز

ولا يزال الجيلكوات المسلّح جيداً هو أول خط دفاعي عن السطح الخارجي، ويقاوم الجيلكوات المائي أو المحتوي على الفينيل الماء والأشعة فوق البنفسجية أفضل من الأنواع العطرية، ويقلل الخط المائي، ومعاطف الحاجز القائمة على التوكسي، والطلاء المضاد للحفورات، ويزيد من الحماية من الرطوبة والحفارة الأحيائية، ويجب الحرص على ضمان التوافق بين طبقات لتجنب التحلل.

التصميم الأمثل

استخدام الأشعة السخية في الزوايا للحد من تركيزات الإجهاد، وتجنب حدوث تغييرات مفاجئة في سميك اللحوم - يفضل وجود مفاصل أو شحوم في هياكل الشطائر، وضمان سميك الجلد الكافي لحمل حمولات محلية واختيار المواد الأساسية التي لها قوة كافية، ويمكن تحسين الحياة الفاتية بتفادي وجود صفر/90 درجة في صالح الاتجاهات المتعددة الاتجاهات (45 درجة، صفر/90/45).

الصيانة والكشف المبكر

ومن الضروري إجراء عمليات تفتيش منتظمة، وينبغي أن تشمل فترات التدوير الجاف اختبارات السحب (الصوت) لكشف حالات الارتباك، ومقاييس الرطوبة للتحقق من حدوث جرعات المياه، والفحص الدقيق للتجهيزات والتغلغلات، وينبغي إصلاح شقق الجلجم الصغير فورا لمنع حدوث تراجع في المياه، وبالنسبة للهياكل الأكبر، توفر الدراسات الاستقصائية الدورية للكشف عن تردي المواد الكيميائية (مثلاً)

دراسات الحالة وبحوث الصناعة

وقد أظهرت حالات الفشل في العالم الحقيقي أهمية المبادئ المذكورة أعلاه، ففي التسعينات، أدى أسطول من زوارق الدوريات الصغيرة التي تستخدم البوليسترات إلى حدوث تذبذب واسع النطاق في غضون سنتين من الخدمة، مما أدى إلى إزالة الغيلكات واستبداله، وأدى التحول إلى راتنج الأسد إلى إزالة المشكلة في فترات لاحقة.

الاتجاهات المستقبلية في مجال موثوقية الشركات البحرية

وترمي البحوث الجارية إلى جعل المركبين البحريين أكثر استدامة. Nanocomposite matrices]

إن الطريق إلى الهياكل البحرية البلاستيكية التي تعمل بالألياف والتي تكون أكثر قوة هو الطريق الواضح: فهم آليات الفشل، وتطبيق التصميم الدقيق واختيار المواد، والتفتيش الدقيق، واحتضان الرصد الناشئ وعلم المواد، وبذلك يستطيع المهندسون فتح الإمكانات الكاملة لشركات المقاومة الوطنية في أحد أكثر البيئات احتياجا على الأرض.

References and further reading:] Composites World - marine composites repair and design; Marine Composites (Graham-Jones & Summerscales, 2018)