海洋材料創(chuàng)新之復(fù)合材料與無機材料篇
復(fù)合材料作為新型結(jié)構(gòu)功能材料,具有優(yōu)越的可設(shè)計性,而且具有重量輕、比強度和比模量高、阻尼性能好、耐疲勞、耐化學腐蝕、耐磨性能好、熱膨脹系數(shù)低以及射線透過性好等特點,并且在海洋濕熱、多鹽的環(huán)境條件下也能夠表現(xiàn)出優(yōu)異的性能。復(fù)合材料的應(yīng)用情況能夠反映一個國家海洋工程裝備的先進程度和未來的發(fā)展趨勢。
一、海洋工程用復(fù)合材料的發(fā)展趨勢
未來 5-10 年的海洋油氣資源勘探開發(fā)中,海洋平臺、海底管道、系泊系統(tǒng)等的建設(shè)需求旺盛,并且隨著我國海洋強國戰(zhàn)略的進一步實施,包括軍、民用船艇海洋工程裝備面臨前所未有的發(fā)展機遇,同時對材料的性能要求也越來越高。復(fù)合材料在替代傳統(tǒng)金屬材料方面還有很多空間。對于海洋工程用復(fù)合材料,尚有很多工作要做。未來將向三個方向發(fā)展:
(1)向低成本、高性能、集成化生產(chǎn)的方向發(fā)展
各種規(guī)格的船舶制造商們正尋找提高其競爭力的方法,以較低的成本將產(chǎn)品更快地推出市場是達到這一目標的關(guān)鍵所在。設(shè)計和制造質(zhì)量的提高會促進上述目標的實現(xiàn)。船舶部件需要在極端氣候條件下具備可靠性、安全性,因此性能在許多應(yīng)用中都是關(guān)鍵因素。速度和穩(wěn)定性是船舶設(shè)計的主要目標。例如賽艇、高速巡邏艇和特殊用途船舶以及某些快速渡輪。軍用和商用船艇的上部結(jié)構(gòu)也追求減重目標,重心的降低可以提高穩(wěn)定性和安全性。最小化并精確控制復(fù)合材料層壓板的質(zhì)量可以獲得更好的性能。
(2)向虛擬設(shè)計、制造、驗證一體化的方向發(fā)展
復(fù)合材料設(shè)計軟件正快速成為多個行業(yè)設(shè)計過程中的主要組成部分。設(shè)計和應(yīng)力分析是設(shè)計過程中的兩大重點,通常這兩個學科之間的交流并不理想,因此會出現(xiàn)單調(diào)且緩慢的重復(fù)工作。最近幾年,復(fù)合材料設(shè)計軟件和結(jié)構(gòu)分析軟件之間的雙向交流取得了良好的進展。制造商通過開發(fā)出的復(fù)合材料部件或組裝件的完整詳細的三維 CAD 模型,可以對復(fù)合材料模型進行精確性和完整性的定義,帶來了更高的質(zhì)量,并且可以預(yù)測潛在的制造問題,設(shè)計和分析同步進行,部件得以優(yōu)化,不同部件擁有專門的設(shè)計方法。復(fù)合材料部件的設(shè)計越精確,結(jié)構(gòu)的優(yōu)化也就更好更快。采用復(fù)合材料設(shè)計軟件可以使工程師在開發(fā)過程中大大減少變數(shù),也讓使用者可以立即記錄下所有設(shè)計上的改變。在設(shè)計初期對復(fù)合材料部件進行完整詳細的三維設(shè)計,制造過程中所有的層壓板、層片和芯材信息都是始終不變的。Vistagy 公司的 FiberSIM 軟件被用于此類大型玻璃纖維復(fù)合材料部件大的設(shè)計和開發(fā)。
(3)向新型可靠生產(chǎn)工藝的方向發(fā)展
受我國制造業(yè)水平落后的限制,加之采用先進復(fù)合材料進行大規(guī)模、一體化成型的核心技術(shù)被發(fā)達國家所掌握,我國在海洋工程用復(fù)合材料成型工藝方面與發(fā)達國家存在一定差距,材料性能的批次穩(wěn)定性有待提升。自動化生產(chǎn)能力和大規(guī)模、一體化成型方面國內(nèi)技術(shù)相對落后,在建造大型結(jié)構(gòu)件或一體化成型艦船、石油工業(yè)等領(lǐng)域所用大型結(jié)構(gòu)件中存在工藝瓶頸。新型可靠的生產(chǎn)工藝,保證產(chǎn)品不同批次的性能穩(wěn)定,是目前和今后一段時間的主要工作之一。無機材料(主要是水泥混凝土)是目前海工建筑中使用最多的材料,對全球海洋經(jīng)濟和海洋產(chǎn)業(yè)的發(fā)展影響重大。水泥混凝土在海洋環(huán)境應(yīng)用中展示出優(yōu)異的抗海水腐蝕能力,并應(yīng)用于越來越多的海工建筑中,如碼頭、橋梁、海底隧道、防浪堤、海上鉆采平臺等,21 世紀將是水泥混凝土在海洋工程中大規(guī)模應(yīng)用的世紀。
二、我國海工混凝土發(fā)展戰(zhàn)略目標和重點發(fā)展方向
推進水泥混凝土在海洋工程領(lǐng)域的應(yīng)用,建立完善的標準和規(guī)范體系,完善配套原材料、工藝、技術(shù)、裝備的開發(fā)和應(yīng)用,提高我國的海上資源開發(fā)能力及海洋經(jīng)濟的競爭力是我國海工混凝土發(fā)展戰(zhàn)略目標。
重點發(fā)展方向
(1)海工超高性能混凝土技術(shù)(如高強輕質(zhì)混凝土)及相關(guān)原材料的研究開發(fā)及在海洋工程中的應(yīng)用。高強度輕質(zhì)骨料混凝土是現(xiàn)有海工混凝土材料發(fā)展的核心技術(shù)之一。雖然目前發(fā)達國家的離岸海工建筑如海上油氣平臺、海上風電基座等大規(guī)模使用高強度輕質(zhì)骨料混凝土技術(shù),但混凝土材料本身自重大的缺點無法避免,因而限制了如混凝土LNG 船、FPSO 等的進一步發(fā)展。目前以挪威為代表的海洋發(fā)達國家重點研究將現(xiàn)有高強度輕質(zhì)骨料混凝土生產(chǎn)技術(shù)進一步提高,容重比力圖達到 1500kg/m 3(設(shè)計強度 70MPa),現(xiàn)有技術(shù)大約在1900kg/m 3 (設(shè)計強度 70MPa)。
(2)海水海砂拌合及珊瑚礁在遠洋人工島礁建設(shè)中的利用技術(shù)。利用海水、海砂、珊瑚礁等代替淡水、河砂等材料配制及應(yīng)用混凝土的技術(shù),對于在遠離大陸的遠洋、海島等快速修建人工島礁、離岸鉆采平臺及國防安全有著重要的現(xiàn)實意義極高的應(yīng)用價值。
(3)混凝土鋼復(fù)合材料的研究開發(fā)及在海洋工程中的應(yīng)用。離岸混凝土平臺的自重過大仍然是影響其大規(guī)模推廣的重要原因之一,雖然混凝土材料的進一步輕量化是其可選途徑之一。結(jié)合水泥混凝土耐腐蝕、成本低的優(yōu)點和鋼材高強、自重低的優(yōu)點,制造混凝土鋼結(jié)合的材料用于海洋工程。
(4)海工混凝土專用的高強高耐蝕鋼的開發(fā)及應(yīng)用。針對水泥混凝土在海洋中的環(huán)境特殊性,開發(fā)專用的高強耐蝕鋼,如通過冶金雙結(jié)合技術(shù)生產(chǎn)復(fù)合耐蝕鋼,提高水泥混凝土在海洋環(huán)境中的耐久性。
(5)離岸混凝土構(gòu)建物(如油氣鉆采平臺、海上風電混凝土基礎(chǔ))的設(shè)計和生產(chǎn)制造技術(shù)的開發(fā)。離岸平臺的設(shè)計及生產(chǎn)制造技術(shù)是一項技術(shù)難度大、涉及行業(yè)廣、跨領(lǐng)域的應(yīng)用技術(shù),目前在國內(nèi)尚屬空白。
(6)海上混凝土油氣鉆探平臺及多功能平臺的制造相關(guān)技術(shù)裝備的開發(fā)。國內(nèi)對于海上混凝土施工專用的相關(guān)裝備如泵送、吊裝等機械的開發(fā)研究較少,海上施工環(huán)境及變化性與陸地區(qū)別很大,國內(nèi)應(yīng)加強該領(lǐng)域?qū)S脵C械裝備的開發(fā)及生產(chǎn)。
三、夢能服務(wù)與支持
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如果您對我公司的工業(yè)重防腐油漆產(chǎn)品有需要或者申請樣品試用,請與我們的客服人員取得聯(lián)系。400-878-0506
油漆樣品適用范圍:
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申請用量:在1KG以內(nèi)免費送貨上門。
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如果您想看到工業(yè)重防腐油漆在產(chǎn)品上的實際應(yīng)用、外觀、性能測試,請與我們客服人員聯(lián)系,將樣板寄往夢能科技營銷部,由專業(yè)噴涂人員為樣板提供油漆打樣。
3、服務(wù)團隊
夢能對技術(shù)服務(wù)團隊始終進行一系列的標準化管理,從專業(yè)培訓(xùn)到日常報告的管理都有一整套完善的體系。夢能公司每年都會對技術(shù)服務(wù)人員進行定期的技術(shù)培訓(xùn)和能力審計,以使每一位技術(shù)服務(wù)人員保持高水準的專業(yè)素質(zhì),每一位技術(shù)服務(wù)人員都配備先進的涂裝檢驗儀器,儀器設(shè)備均按規(guī)定的時間期限進行定期校驗,以保證每套儀器設(shè)備工作狀況良好。
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