Fiber-reforced plastikler (FRPs) modern deniz mühendisliğinde temel bir taşeron malzemesi haline geldi, olağanüstü güç-kırıklık oranı, doğal korozyon direnci ve esneklik. zevk zanaatkarları ve ticari gemi süperyapıları anlama, ve biyolojik foulasyonlar, geleneksel metallerin performans avantajlarını nasıl ve neden başarısız kılar.
Deniz FRP Yapılarında Yaygın Başarısızlık Moduları
FRPs, birçok farklı mekanizmadan başarısız olabilir, genellikle kombinasyon halinde hareket edebilir. Bu malzemelerin kompozit doğası - bir polimer matrixinde gömülü fiberler oluşturmak - bu hasarın fiber, matrix veya arayüz seviyesinde gerçekleşebileceğini ifade eder.
Delamination
Delaminasyon, yüksek stres konsantrasyonundaki veya jel perdeleri ile ilgili olarak, optik bağlantının bozulması ve zayıflaması ile süreci hızlandırıyor.Bir kez, delaminasyon sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık
Matrix Degradasyon
Polimer matrisi (tipik olarak polyester, vinil ester veya epoxy) bir deniz FRP. Saltwater plastikizes the Bodywater, cam geçiş ısısını ve mekanik özelliklerini azaltır. Ultraviolet radyasyonu güneş ışınlamalarına yol açan, yüzeysel crazing, sarılama ve mikrokökezlemenin en savunmasız bileşenidir.
Fiber Breakageage
Fibers (tipik olarak E-cam, S-cam, karbon veya aramid) sertleştirici yüklerin çoğunluğuna sahiptir. Aşırı aşırı aşırı aşırı aşırı aşırı aşırı aşırı yükleme veya yorgunluk hasarları bir araya geldiğinde, cam-reinforced plastiklerde, fiber kırıcılık genellikle “düşütme” veya “stresme” olarak görünür, ya da fiber-mat debonding ve mikroküresel bir nefes alma sonucu olarak, sert ve daha güçlü iken, daha sert ve daha sert bir şekilde sertleştirici ve sert bir şekilde sertleştirici bir şekilde sertleştirici.
Gömülü Metallerin Korozyonu
FRP'ler kendilerini korrode yapmazlar, sık sık sık metal ekleme, köpük veya balsa gibi temel malzemeler dahil edilir. Galvanic korozyon, deniz suyu tarafından ısıtılmış olduğunda, özellikle de FRP laminat nem alır ve biraz iletken olur.Elektrikli ürünler, bu gizli hasarları önlemek için izole edilir.
Çevresel Faktörler Araba Degradasyon
Marine FRP nadiren tek bir nedenden kaynaklanıyor. Bunun yerine, çevresel stresörler zaman içinde malzeme özelliklerini azaltmak için sinerjik çalışır.
Saltwater Abhidrasyon ve Osmosis
Polimer matriks, difüzyon yoluyla suyu absorbe eder, polyester reçineler özellikle hassastır. Uzun vadeli immersion şişirme, plastikleşmeye ve güç ve modulusalar ilerlenir. jelatik su toplama iyi bilinen bir problemdir: bu sorunu çözmüş su geçirmez türler, ancak bu sorunu ortadan kaldıramaz.
Ultraviolet (UV) Radyasyon
Deniz FRP yapılarının temel kısmı UV ışığının yüksek seviyesine maruz kalıyor. Polimer matrisi UV enerjisini absorbe ediyor, kimyasal bağlar kırıyor ve yüzey erozyonunu gerektirir. ince bir tabaka - genellikle 50-100 mikrometre – etkilenen mikroköküller, nem girişi ve stres için başlangıç siteleri olarak hizmet ediyor.
Termal Bisiklet ve Freeze-Thaw
Soğuk iklimlerde veya gündüz sıcaklık hızları gün ve gece boyunca, fiber ve matrix arasındaki ısı katsayılar iç stresler yaratır.Politika bazlı kompozitler bu etkiye polyesterlerden daha az eğilimlidir, ancak tüm FRPs birçok termal döngüden sonra mikroklavuzu geliştirebilir.
Biofouling ve Kimyasal Saldırı
Barnacles, alglar ve mollusks gibi deniz organizmaları, yüzeylere, sürüklenmelere ve ağırlıklara ek olarak, özellikle yapısal bütünlüğün yerine performansları etkilerken, bazı organizmaların asitleri matrixe saldırabilir. Antifouling boyaları başka bir kimyasal maruziyeti ortaya koyar; bazı biyokitler veya çözücüler, spesifik kompozitler için düzgün bir şekilde formüle edilemezse, reçineleri içerir.
Mekanik ve Yapısal Stresçiler
Çevre saldırısına ek olarak, deniz FRPs, yıllarca süren mekanik yükler talep etmeye dayanmalıdır.
Wave'den gelen kıtlık
Bir gemi veya deniz yapısı, hava eyleminden on milyonlarca yük döngüsü deneyimliyor. FRPs'in gerginlikte iyi yorgunluk performansı var, ancak DNV GL veya Lloyd'nun Kayıtları deniz kompozitleri için yorgunluk tasarım eğrileri sağlayabilir.
Etkisi ve Abrasion
Kondükler, pislikler veya zeminleme olaylarının etkisi zarar verebilir. Metallerin aksine, FRPs, jel perde ve fiber kırıkların meydana geldiği zaman küçük görünür yüzey hasarı gösterebilir - “barely görünür etki hasarı” olarak bilinen bir durum.Bu gizli hasar sonraki yükleme altında büyüyebilir, beklenmedik bir şekilde kötüleme veya sularda sular veya fiber kırıklıkları ortaya çıkarır.
Stres Yoğunluğu ve Tasarım Flaws
Sharp köşeleri, kalınlığındaki aniden değişiklikler, kötü tasarlanmış eklemler ve geometrik sonlar stres artışları yaratır.Eğer deri çok ince değilse veya yapıştırıcı bağı yetersizdir.
Başarısızlık Analizi Teknikleri
Bir FRP bileşeni hizmette başarısız olduğunda veya bozulmadan şüphelenilirken, sistematik bir soruşturma gereklidir. Mühendisler hasarları karakterize etmek için tamamlayıcı teknikler paketi kullanırlar.
Görsel Muayene ve Dye Penetrant
İlk adım, genellikle parlak bir ışık ve ihtişamlı cam. Yüzey çatlakları, susatma kenarları ve fiber beyazlamalar tarafından kullanılır. Dye penetrant testleri fluorescent boyaları kullanarak, dar çatlakları ve porosity tarafından genellikle çıplak gözle görülür.Bu düşük maliyetli yöntem, hizmet denetimleri için yaygın olarak kullanılır.
Mikroscopy (Optical ve Scanning Electron)
Başarısız alanı ele almak ve parlatılmış kesitleri optik mikroskoplar tabakası-by-katlı hasarlar altında incelemek: delaminasyonların varlığı ve kapsamı, çatlakların kırılması ve bozulmaması X-ray spektroskopisi (EDS) daha yüksek magnifikasyon sağlar ve kırık modları ayırt edebilir (brittle vs. hackle desenleri), matris mikrokır.
-Destructive Test (NDT)
Birkaç NDT yöntemleri deniz kompozitleri için uyarılır.:0)Ultrasonik test), yüzeysel kontrastlardan altyüzlü veya dışsal hataları ortaya çıkarmak için kullanır.Dörtücük emisyon testleri[Döneticileri ölçerek su)
Mekanik Test ve Emlak Doğrulama
İnme derecesinin ölçülmesi için, örneklerin başarısız yapıdan (veya kuponlardan gelen) mekanik testlerden geçer. Flexural testleri (ISO 14125, ASTM D790) doğrudan sıkıştırılması, gerginlik ve hear stresi, genel olarak kompozit sağlık.
Önleyici Stratejiler ve Tasarım En İyi Uygulamalar
Ortaya çıkmadan önce başarısızlık mekanizmalarına ulaşmak, post-failure onarımlarından çok daha uygun. Aşağıdaki stratejiler, on yıldan itibaren öğrenilen dersleri içeriyor.
Malzeme Seçimi
Kanıtlanmış deniz kayıtları ile reçineler seçin.ETHFLT:0)Epoxy[[D:0) Üstün su direnci, UV stabilitesi ve mekanik performans, ancak daha pahalı ve dikkatli bir şekilde işleme gerektirir.[/D:2).Vinyl ester[DDDDDDDDDDDDDDDDDDüzükler ve mülk tutma, özellikle de su geçirmez malzemeler için uygundur; )
Koruyucu Kaplamalar ve Engeller
İyi bir jelcoat dış yüzeyler için ilk savunma hattı kalır. Isophthalic veya vinyl ester jelcoats su ve UV'den daha iyi veya sualtı türleri için daha iyi karşı koruma sağlar.Suline, epoxy bazlı bariyerler ve antifouling boyaları daha fazla nem ve biyofouling.
Tasarım Optimizasyonu
Stres konsantrasyonlarını azaltmak için köşelerde cömert radii kullanın. laminat kalınlığında aniden değişikliklerden kaçının - musluk veya eş eklemler tercih edilir. sandviç yapıları, yerel yükleri taşımak ve yeterli temel malzemeleri yeterli miktardaki hear gücü ile seçmek için kullanılabilir. Fatigue Life, 0/90° taşıyıcıları çoklu yönlü yönelimlere (±45°, 0/90/±45) stres dağıtmak için kullanılabilir.
Bakım ve Erken Tespit
Düzenli denetimler önemlidir. Kuru-docking dönemleri, su ingreğini tespit etmek için musluk testleri (kesinlikle) içermelidir ve uygun tesisatlar ve penetrasyonlar için dikkatli bir inceleme sağlar. Minor jelcoats hemen su indrozunu önlemek için tamir edilmelidir.
Vaka Çalışmaları ve Endüstri İçgörüleri
Yukarıdaki ilkelerin önemini vurgular. 1990'larda, cam /epoxy filosunun yaptığı büyük erozyon ve Kuzey Denizi'nde 5-10 yıl sonra yapılan operasyondan sonra yapılan baskıları analiz ederek, pahalı jelcoats ve kaplama yedeklerini ortadan kaldırmak için, daha sonra tekrarlanan kolonyaları ortadan kaldırmak için kullanılan deniz destekli deniz kuvvetlerine güvenmiştir.
Deniz FRP Reliability'de Future Yol
Devam eden araştırmalar, deniz kompozitlerini daha dayanıklı hale getirmeyi amaçlamaktadır.ETHFLT:0)Nanocomposite matriks[[Döneticileri 1 ), grafikte oksit veya nanoclay show azaltılmış su absoryonu ve gelişmiş UV direnci.ENFLT:2 Kendi kendine ait fiber yamalar kullanarak, sürekli olarak iyileşme ajanı içeren mikrokapıları otomatik olarak tamir edebilir.
Daha uzun süreli fiber-reinforced plastik deniz yapıları açık: Başarısız mekanizmaları anlamak, titiz tasarım ve malzeme seçimi uygulamak, dikkatle incelemek ve gelişmekte olan izleme ve malzemeleri bilimini kucaklamak. Bunu yaparak, mühendisler Dünyadaki en zorlu ortamlardan birinde FRP'lerin tam potansiyelini açabilir.
[FONT:0] Referanslar ve daha fazla okuma: [Dönler: 1][DöneticilerDünya[Döneticiler)[Döneticiler/FONT)[Üye Olmayanlar: 3 ))Marine Composites (Graham-Jones & Summerscales, 2018)|Döneticiler|Döneticiler)[Döneticiler;)[Düzgeçmişler;)