חידושים ב חומרים עמידים באש עבור ימי יישומים

התעשייה הימית, מספינות מכולה ומקווי השייט ועד לפלטפורמות הנפט והגז, פועלת באחת מהסביבות התובעניות והסיכון הגבוה ביותר על פני כדור הארץ.אש מהווה איום קבוע וקטסטרופלי, לא רק לצוות ולנוסעים, אלא גם לעצם המבנית של כלי שיט והסביבה.בעשור האחרון, פיתוח חומרים מורכבים משריפה צמח כאבן ימית של הנדסה מודרנית, אלה מציעים חומרים ייחודיים של מיזוג אווירי חשמל, במיוחד, ופעולות חדשות, תוך כדי שיפור יעיל יותר ויותר, ומכשירי חשמל מתקדמות יותר ויותר, תוך כדי שיפור יעיל יותר ויותר, וטכנולוגיות דלק, תוך שיפור ביצועים מתקדמים יותר ויותר, ופעולות מתקדמות יותר ויותר, תוך כדי שיפור ביצועים מתקדמים יותר ויותר, תוך כדי שיפור יעיל יותר ויותר, ופעולות מתקדמות יותר ויותר, ופעולות מתקדמות יותר ויותר, ופעולות מתקדמות יותר ויותר, ופעולות מתקדמות יותר ויותר, ופעולות מתחנות בטיחותיות, ופעולות למערכות בטיחותיות, ומאפשרות, ופעולות מתקדמות יותר ויותר, ופעולות מקרינה חיצונית, תוך שיפור יעיל יותר ויותר, וטכנולוגיות דלק, ומאפשרות, באופן טבעי של חומרים מורכבים, באופן טבעי של כלי רכב, תוך שיפור יעיל יותר ויותר, תוך שיפור יעיל יותר ויותר, אשר מאפשרות, אשר מאפשרות, באופן טבעי, באופן טבעי, באופן טבעי של חומרים מורכבים,

המונחים: Fire-Resistant Composites

תרכובות של אש עמידות הן חומרים מתקדמים המהנדסים שנועדו לעמוד בטמפרטורות גבוהות, להתנגד לשקיקה, ו מעכבים את הלהבה מתפשטת ועשן.בניגוד לחומרים מבניים מסורתיים כגון פלדה או אלומיניום, מרוכבים מציעים חיסכון משמעותי במשקל - לעתים קרובות 40–50% קל יותר - אשר מתרגמת ישירות להורדת צריכת הדלק וקיבולת עומס השכר המוגברת.

ישנן מספר קטגוריות של תרכובות עמידות באש המשמשות בהגדרות ימיות:

(FLT:0) מורכבות פנטנדו: FLT:1 resinsolic Resins הם בעלי כורעת אש טמא, עם תכונות סופר-פרסום מצוינות, רעילות עשן נמוכה, ולהבות נמוכה מתפשטים באופן נרחב עבור לוחות פנימיים, ראשים גדולים, ו ניכוי.
(FLT:0) תרכובות מבוססות אפילקסי עם פיגורים להבה:FLT:1 סטנדרטי epoxy Resinsins משולבים לעתים קרובות עם halogen-free Flame Retardants (למשל, phosphorus מבוסס או מינרלים ממלאים) כדי להשיג דירוגי אש הנדרשים תוך שמירה על ביצועים מכניים.
(FLT:0) פּוֹטְטְטְטְטְטְטְטְטְטְטְטְטְטְטְטְטְטְטְטְטְטְטַבְטְטְטְטְטְטְטַבְטְטְטְהִיתִּים: 1:1 הם נפוצים במבנים גדולים אך דורשים שינוי משמעותי עם תוספות אש כדי לעמוד בסטנדרטים ימיים.
(FLT:0Ceramic matrixs (CMCs): FLT 1 CMCs, כגון סיליקון carbide סיבים מוחלשים קרמיקה, מציעים עמידות חום קיצונית (עד 1200 ° C) ומשמשים בתאי מנוע, מערכות מישות וחומות אש.
(FLT:0) מורכבי אנדרומפלסט: FLT:1 תרמופלסטים מתקדמים כמו פוליתר קוטון (PEEK) או פולימידיד ניתן להשתמש עבור יישומים בעלי ביצועים גבוהים הדורשים התנגדות אש טבועה ומחזוריות.

מדדי הביצועים המרכזיים של חומרים אלה מוגדרים על ידי סטנדרטים בינלאומיים כגון הקוד הבינלאומי IMO עבור מערכות בטיחות אש (קוד FSS) וקוד ה- FTP (סדרי מבחן פיר) סטנדרטים אלה להעריך קצב שחרור חום, ייצור עשן, רעילות ושלמות מבנית בתנאי אש.

חידושים אחרונים ב Fire-Resistant Composites

ננו-חומר-Enhanced Composites

השילוב של ננו-חומרים למטבים מורכבים יש מהפכה בהתנגדות אש. Graphene, צינורות פחמן (CNTs), וננוקליות יוצרות נתיב רציונאלי לחום ולחמצן, מעכב באופן משמעותי את ההידרדרות התרמית.לדוגמה, ננו-חמצני oxides מפוזרים באופן פעיל ב-epoxy או phenolic res מהווים שכבת char רציפה אשר מבודדת את החומרית המוצגת רק כדי להגדיל את רמות הגרף של 30%-Creative של גרף-Creative Resurative של גרף-C.

Intumscent Coatings and Systems

ציפויים אינפואנטים הפכו לשיטת הגנה סטנדרטית של אש למבנים פלדה, אך חידושים אחרונים הפכו אותם יעילים מאוד עבור משטחים מורכבים. ציפויים אלה נשארים לאיים בתנאים רגילים, אך מתרחבים כאשר נחשפים לחום, ויצרו שכבת קצף עבה, מעצימה, זה יכול להיות דחוס ל- 50–100 פעמים עובי המקורי שלה, מעכב טמפרטורה ולמנוע חדירה חדשה בנוסחאות גבוהות לכדי דחיסות ימיות, כולל כמה מלחים.

פאנלים היברידיים ורב-Layer Composite Panels

חידוש נוסף הוא פיתוח של לוחות מורכבים היברידיים המשלבים חומרים שונים כדי להשיג ביצועים אופטימליים אש. פאנל היברידי טיפוסי עשוי לכלול phenolic או epoxy חיצוני מתחזק עם זכוכית או סיבי פחמן, מגובה על ידי שכבת עבה של חומר אינפוזיאומי או insulation aerogels, עם תאים תרמיים מרובים שלהם, כמו גם מול תאים נמוכים מאוד (כ 0.00 W / mK), לספק התנגדות יוצאת דופן בצורת קופסת מים דלה קלה, עם לוחות ליבות עם סוללות.

ההרחבה Bio-based and Sustainable Fire Retardants

תקנות סביבתיות מניעות מחקר לתוך פיגור של להבה ביולוגית-דרדרטיבית כאלטרנטיבה לתרכובות נשגבות, אשר יכול לייצר רעילות ועשן קורוזי.לין, צ'יטוסאן, וחומצה פיטית (ממושכת מצמחים) הראו מבטיחות אש גבוהה יותר כאשר משולבים לתוך epoxy או מעכבי פוליסטר. לדוגמה, מחקר מאוניברסיטת בולוניה אשר הוכיחה כי תכונות מכניות נמוכות יותר של צמיחה של טמפרטורה נמוכה יותר של חום, אך ורק 40%.

יישומים בתעשייה הימית

מבנהי הילה ומבנה העל

מרוכבים עמידים באש משמשים יותר ויותר עבור hulls ו- Super Structures של כלי שיט קטנים כגון סירות סיור, צפרדעים וספינות ימיות. מפלקסים phenolics מחוספסים נפוצים עבור hulls כי חייב לעמוד בטמפרטורות גבוהות משריפות מנוע או ערימות חיצוניות. יאכטות גדולות כמו Lürsen ו Heesen שילבו לוחות אש במבנה שלהם כדי לעמוד בדרישות של מלחים כבדים של חיל הים.

לוחות פנימיים, בולקהד, ו Furnishings

השימוש הנפוץ ביותר של תרכובות עמידות אש הוא ברכיבים פנימיים: קירות תא, תקרה, רהיטים ודלתות. מסובבים Phenolic עם כימות דקורטיביות הם סטנדרטיים באוניות תענוגות נוסעים כי הם פוגשים את הלהבה הנמוכה של IMO התפשטה ותקנות פליטת עשן. החידושים האחרונים כוללים לוחות דבש קלים עם עורות phenolic עמיד באש, אשר להפחית את המשקל עד 30% למחזוריות מסורתיות או ל- 60 דקות.

Offshore Platform Components

מפלס שמן Offshore ופלטפורמות גז דורשים את רמות ההתנגדות הגבוהה ביותר של אש עקב נוכחות של הידרופחמנים ומערכות מדכאות גבוהה.ד.ר.הרכבים עמידים באש משמשים לקירות פיצוץ, לוחות נחיתה מסוקים, ומחסום אש מתפתל להגנה על עלייה.לדוגמה, לוחות פיצוץ מורכבים עם ציפויים אינפיניים מורכבים יכולים לעמוד בבדיקות אש פחמימנים (למשל, 1740 כי סימולציה של אש על פני השטח של מעל לוחות בטון, בנוסף על פני השטח, לא מנפחים, מאשר לוחות מתכת, כולל, או ממתכת.

מערכות אש ו בידוד

תרכובות של אש עמידות חיוניות עבור מערכות הגנה פסיביות, כולל חותמות חדירה לכבלים צינורות, מערכות הפסקת אש ושרוולי אש. עטיפה מורכבת אינפומנטרית אינפוזית משמשים כדי להגן על אלמנטים מבניים מפלדה מהתמוטטות במהלך שריפה.בסביבות ימיות, העטיפה חייבת לעמוד בפני תרסיס מלח וקרינת UV תוך שמירה על ביצועי האש שלהם על פני חיי שירות 20 שנה.

תקני בדיקת אש והסמכת

כדי לקבל אישור לשימוש ימי, תרכובות עמידת אש חייבות לעבור סוללה של בדיקות המוגדרות על ידי קוד ה- FTP של IMO (Resolution MSC.307(88)) ו-SOLAS פרק II-2 2-2 בדיקות מפתח כוללות:

(FLT:0)IMO FTP Code Part 1 (מבחן אי-שימושיות): FLT:1 Determines אם חומר אינו בלתי-מיושב בתנאי פרווה מבוקרים.
(FLT:0)IMO FTP Code Part 2 (מבחן עשן ו רעילות): FLT:1 מודד צפיפות עשן והרעלת גז כדי להבטיח פינוי בטוח.
(ב) סעיף 3 (מבחן התנגדות של פיר עבור ראשי פסגות וסיפון): אנדרט 1 מעריך את השלמות המבנית, בידוד ויושרה ל-60 דקות (A-class Divisions).
(ב) ,0) ,IMO FTP Code Part 5 (מבחן משיכת פנים): כפל 1:10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.אסמסבהבות הלהבות מתפשטות ושחרור חום באמצעות שיטת קו רוחב.
(FLT:0ASTM E84 (מבחן מנהרה של סטרינר): איור 1:1 משמש לעתים קרובות עבור חומרי סימור פנימיים, מדידה של הלהבה להפיץ אינדקס ועשן שפותחו אינדקס.

תאימות עם סטנדרטים אלה היא חובה עבור כל החומרים המותקנים על כלי שיט משוטפים תחת מדינות החברות IMO. חברות סיווג כגון הרישום של לויד, DNV, ו הלשכה Veritas גם תעודות עבור מרוקנים עמידים באש, לעתים קרובות דורש בדיקות נוספות עבור יישומים ספציפיים כגון חשיפה של פחמן אש (למשל, UL 1709, 22899).

יתרונות ואתגרים

יתרונות

(ב) הפחתה:0Weight: ניכוי 1:1 ( Composites) יכול להפחית משקל מבני עד 50%, שיפור מהירות, יעילות דלק, וקיבולת תשלום.
התנגדות:0Corrosion Resistance:FLT:1 בניגוד פלדה, מרוכבים אינם מתרוקנים בסביבות מלח מים, צמצום עלויות תחזוקה והגדלת חיי השירות.
(FLT:0) עיצוב גמישות: Visosites ניתן לעצב לתוך צורות מורכבות, המאפשר אופטימיזציה אווירודינמי או הידרודינמי ו בידוד משולב.
(FLT:0) שיפור ביצועי האש: FLT:1 מודרני של אש מעכבי אש מספקים כיסוי אש גבוה, עשן נמוך ו רעילות נמוכה, שיפור הצוות והבטיחות של הנוסעים.

אתגרים

(FLT:0) עלויות חומריות גבוהות יותר: FLT:1 למערכות רזסין Phenolic ו ביצועים גבוהים, כמו גם תוספים ננו-חומריים, הם יקרים יותר מאשר מתרכובות סטנדרטיות.
מורכבות:0 (התוצאה:0) מורכבות: FLT:1 (Achieving אש עקבית על פני מרכיבים גדולים דורש בקרת תהליכים מדויקת, במיוחד עם ציפויים אינפומונים.
(ב) קשיים:0) חיוני למחזור: 1FLT:1 מסובבים ממתונים קשה למחזר; עם זאת, מחקר על תרמוטים ממחזוריים ומרכיבים תרמופלסטיים נמשך.
(FLT:0) הסתברות: נזק לרכיבים עמידים באש חייב להיות מתוקן באמצעות חומרים תואמים לשמירה על ביצועי אש, הדורשים טכנאים מאומנים.

פרספקטיבה עתידית

עתידם של תרכובות עמידות באש ביישומים ימיים מעוצב על ידי קיימות, שילוב טכנולוגיה חכמה ושיפור ביצועים. כמה התפתחויות מבטיחות הן באופק:

ביו-מבוסס ו-Recyclable Composites

חוקרים מפתחים תרכובות עמידות אש באמצעות חזרות ביו-אפיקסי הנגזרות משמן צמחי, לין או עמילן, בשילוב עם סיבים טבעיים כמו flax או hemp. חומרים אלה ניתן להנדס כדי לעמוד בסטנדרטים של אש IMO בעוד מציעים biodegradability או שיפור מחזור פוטנציאל.

חומרי גילוי אש חכמים ותגובה

שילוב מיקרו-או ננוסנסורים לחומרים מורכבים יכול לאפשר זיהוי אש בזמן אמת ותגובה עצמית.לדוגמה, חיישני סיבים אופטיים מוטבעים יכולים לזהות חום ולעורר מערכות כיבוי או מנגנונים בלתי-נטרופיים. nanofillers מוליכים יכולים גם לשנות התנגדות חשמלית על החשיפה לעשן או לטמפרטורה גבוהה, מתן אותות התראה מוקדמת כאלה מורכבים נבדקים עבור כלי ימי וערכים גבוהים בחו"ל, שבו ניתן לבצע אזהרות קריטיות של דקות.

סימולציה מתקדמת ומודל

כלים משלימים כמו ניתוח אלמנט סופי בשילוב עם סימולציה של אש הופכים חיוניים לתכנון מרוכבים עמידים באש.כלים אלה מאפשרים למהנדסים לחזות התנהגות תרמית, היווצרות כריזמה, והתמוטטות מבנית תחת תרחישי אש שונים, צמצום הצורך בבדיקות פיזיות יקרות. למידת מכונה משמש גם לאופטימיזציה מורכבת, בדיקות במהירות אלפי שילובים פוטנציאליים של ריבאונים, סיבים, תוספי מזון.

מגמות רגולטוריות

IMO צפוי להדק את דרישות בטיחות האש קדימה, במיוחד עבור ספינות נוסעים וכלי דלק חלופיים (למשל, LNG-Power, מימן-דלק) זה יגרור דרישה לרכיבים שיכולים לעמוד בשריפות סילון וטמפרטורות Cryogenic בו זמנית.תקנות חדשות עשויות גם לחייב רעילות עשן נמוכה יותר ושימוש גדול יותר בחומרים לא-מבוללות באזורים קריטיים, לדחוף חדשנות בקרמיקה ומינרלים המבוססים על מינרלים.

לסיכום, חומרים מורכבים עמידים באש הופכים את הבטיחות הימית על ידי מתן חיסכון במשקל, עמידות קורוזיה, והגנה על אש גבוהה יותר.מ שיפורים ננו-חומריים לציפויים ופאנלים היברידיים, טווח החדשנות ממשיך להתרחב, המאפשרים מפתחי ספינות ומפעילי חוץ כדי לעמוד בסטנדרטים הבטיחותיים הגבוהים ביותר. בעוד אתגרים כגון עלות, התחדשות, מורכבות ייצור, ממשיכים לחקור מתמשכת לתוך מבנים חכמים וחיבוקים יותר מאשר חומרים עתידיים, כמו אלה, כמו גם חומרים מתקדמים יותר מאשר חומרים מתקדמים יותר מאשר חומרים אלה, כמו גם על פני כדור הארץ, כמו על פני השטח, כמו על פני השטח, כמו על פני השטח, כמו עלויות, כמו גם על פני השטח, כמו על פני השטח, כמו על פני השטח, כמו על פני השטח העליון, כמו על פני השטח, כמו על פני השטח העליון, כמו עלויות, כמו על פני השטח העליון של תעשיית האנרגיה הגבוהה ביותר, בעוד אתגרים מתקדמים, כמו על פני השטח, כמו על פני השטח, כמו על פני השטח, כמו על פני השטח, כמו על פני השטח, כמו על פני השטח, כמו עלויות, כמו עלויות מסחר, בעוד אתגרים, בעוד אתגרים, כמו עלויות, בעוד אתגרים מתקדמים יותר ויותר, כמו על פני השטח, כמו עלויות, כמו על פני השטח, בעוד אתגרים מתקדמים יותר ויותר גבוה יותר