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船舶用气囊柔性下水技术大步走向世界_气囊国际标准ISO 14409:2011介绍

   日期:2012-10-11     浏览:74    评论:0    
核心提示:摘要船舶气囊下水技术是由我国首创、具有完全自主知识产权的一项创新技术,目前已在全世界得到了的推广应用。制定国际标准的话语权

摘要  船舶气囊下水技术是由我国首创、具有完全自主知识产权的一项创新技术,目前已在全世界得到了的推广应用。制定国际标准的话语权实际上代表了一个国家在这项技术方面的地位国际标准ISO 144092011Ships and marine technology  Ship launching air bags(船舶与海洋技术  船舶下水用气囊)的颁布实施,对发展我国船用气囊的生产和提高产品质量、以求更好地走向世界有切实的指导意义。

关键词  国际标准  船舶  下水  气囊

一、概述

国际标准化组织(ISO发布,由我国承担的国际标准ISO 144092011Ships and marine technology  Ship launching air bags(船舶与海洋技术  船舶下水用气囊)于2011年9月1日正式实施。国际标准ISO 144092011实施,标志着以我国为主要生产基地的船舶下水用气囊实现了新的跨越,正大步走向世界。

船舶气囊下水技术是由我国首创、具有完全自主知识产权的一项创新技术。经过三十年的实践,证明这项技术具有低成本、低消耗、无污染、高效率、高可靠性、节能减排、机动灵活的特点,船舶气囊下水的优越性引起了国内外同行的广泛认同船舶气囊下水技术已在全世界得到了的推广。

长期以来,我国气囊产品的生产和验收一直执行船舶行业标准CB/T 3795-1996船舶上排、下水用气囊》。在该标准实施以来的十余年中,用气囊下水的船舶吨位不断提高,特别是济南昌林气囊容器厂有限公司研制成功的“高承载力多层揉压气囊”在二十一世纪初投放市场后,扩展了气囊的应用范围和安全保障性能,数以千计的万吨级船舶采用高承载力气囊安全下水,到2011年,实现了76,500载重吨级的船舶利用气囊顺利下水。这些年来,使用气囊下水的船舶自重从几百吨发展到一万吨以上,对气囊产品开发、更新改造、品质保证等方面提出了更高的要求。

随着产品的不断改进、发展,为了进一步推动我国船舶气囊下水技术的发展,提高我国气囊产品在国际市场上的竞争力,由济南昌林气囊容器厂有限公司和中国船舶综合技术经济研究院共同努力,完成了《船舶上排、下水用气囊》标准新一轮的修订工作,并争取我国的船舶下水用气囊标准在更高层面的平台上发布实施。

2009年,在我国国家标准化管理委员会和船舶标准化技术委员会的支持下,我们向ISO 提交了Ships and marine technology  Ship launching air bags(船舶与海洋技术  船舶下水用气囊)标准草案。ISO受理该草案并组成了工作组,经过WD(WORK DRAFT工作组草案)、DIS(DRAFT INTERNATIONAL STANDARD国际标准草案) 等工作阶段和技术委员会成员国投票表决,形成了 FDIS(FINAL DRAFT INTERNATIONAL STANDARD最终国际标准草案) ISO秘书处,完成了标准起草阶段的规定程序,最终实现了国内标准向国际标准的转化。

二、内容

标准共分十章,分别为:范围,引用标准,术语,分类,材料和规格,试验方法,型式试验,出厂检验,标记,随机文件、包装、运输及储存。

主要内容介绍如下:

标准的应用范围是,船舶下水用锦纶帘子布浸胶成型气囊的设计、制造与验收。

引用的国际标准有:ISO 34-1硫化橡胶或热塑性橡胶撕裂强度的测定ISO 37硫化橡胶或热塑性橡胶拉伸应力应变性能的测定ISO 188硫化橡胶或热塑性橡胶热空气加速老化和耐热试验ISO 815-1硫化橡胶或热塑性橡胶常温、高温和低温下压缩永久变形的测定ISO 1431-1硫化橡胶或热塑性橡胶耐臭氧龟裂静态拉伸试验、ISO 7619-1硫化橡胶或热塑性橡胶 第1部分 邵氏硬度计法(邵尔硬度)。这些标准是有关硫化橡胶性能和试验方面的标准,均已经为我国采标使用,转化为我国的国家标准。

为了便于不同直径气囊之间压缩性能的比较,标准在“术语”这一章介绍了 “压缩变形率”和“单位长度承载力”的概念。

气囊压缩变形率指气囊受压后,其压缩掉的部分与气囊原直径之比。(图1) 

                图1  气囊压缩变形率

R =(D-H)/]×100% 

式中:R ——压缩变形率;D ——气囊直径;H ——气囊压扁后的高度。

气囊承载力是指在无永久变形或损坏条件下,气囊受压时所承受的载荷。为了便于对不同长度的气囊进行比较,采用每米长度气囊承受的载荷来表示承载力指标,称为单位长度承载力。

在气囊的分类中,标准规定,每米长度气囊的承载力,气囊分为下列两类:普通气囊,以QP表示;高承载力气囊,以QG表示。

气囊的型式和型号见表1。

表1 气囊的型式和型号

类型

型式

型号

QP

3层帘子布普通气囊

QP3

4层帘子布普通气囊

QP4

5层帘子布普通气囊

QP5

QG

6层帘子布高承载力气囊

QG6

气囊囊壁由橡胶及帘子布挂胶成型组成,其力学特性取决于聚合物基复合材料的粘弹性及各组份材料分子松弛过程,不仅受复合材料的基体硫化橡胶的影响,还受到复合材料的增强体、作为骨架的帘子布纤维的分布和取向等因素的影响。硫化橡胶具有非线性性,而帘子布纤维的性能、与基体界面结合强度等因素直接决定了气囊的工作质量。因此,标准对橡胶及帘子线的性能都提出了严格的要求。气囊拥有我国自主知识产权,原材料可以全部在国内采购、加工,有非常优越的成本和价格优势。

组成气囊囊壁的橡胶胶料性能应符合表2的要求。

表2  橡胶胶料性能要求

序号

项目

要求

执行标准

1

拉伸强度,MPa

≥18

ISO 37(GB/T528)

2

拉断伸长率,%

≥400

ISO 37(GB/T528)

3

硬度,度(邵尔A)

60±10

ISO 7619-1(GB/T531.1)

4

撕裂强度, N/cm

≥400

ISO 34-1(GB/T529)

5

永久压缩变形,% 

(70℃±1℃,22h)

≤30

ISO 815-1(GB/T7759)

6

70℃±1℃,96 h热空气老化后

拉伸强度保持率,%

≥80

ISO 188(GB/T3512)

7

拉断伸长率保持率,%

≥80

ISO 188(GB/T3512)

8

硬度变化,度(邵尔A)

≤8

ISO 7619-1(GB/T531.1)

9

40℃×96 h静态臭氧老化 [臭氧浓度(50±5)×10-8] ,拉伸20%

无裂纹

ISO 1431-1(GB/T7762)

帘子布层作为骨架材料,其密度为(90±5)/10cm宽,断裂强力不小于205.8N/根。

气囊外形应光顺,无裂纹和气泡、重皮、杂质以及明显的污垢。

气囊压缩性能参数见表3

表3   气囊压缩性能参数

气囊型号

气囊直径

初始压力

kPa

额定工作压力Pe

kPa

压缩变形率达70% 、内压为额定工作压力P值时,每米长度气囊的承载力

kN/m

最小爆破压力

kPa

QP3

0.8

25

130

114

390

1.0

18

100

110

300

1.2

15

85

112

260

1.5

13

70

115

210

1.8

11

60

118

180

QP4

0.8

35

170

149

510

1.0

25

130

143

390

1.2

20

110

145

330

1.5

16

90

148

270

1.8

14

80

158

240

QP5

0.8

48

210

184

630

1.0

35

170

186

510

1.2

28

140

185

420

1.5

20

110

181

330

1.8

16

90

178

270

QG6

0.8

56

245

215

740

1.0

45

200

219

600

1.2

32

165

217

490

1.5

25

130

215

390

1.8

20

110

218

330

注:初始压力指气囊压缩试验时的初充气压力(参考值)

标准规定了气囊的试验条件以及气密性试验、压缩试验、单位长度承载力试验、爆破试验、压缩回复试验等试验方法。

标准提出,试验气囊的直径应采用实尺度,如气囊过大,难以安装在试验机上,可采用缩小的气囊进行,但其缩尺比应保证试验具有代表性,试验气囊的直径应不小于实际气囊直径的1/2,试验气囊的长度应不小于试验气囊直径的3倍。

气囊的检验分为型式试验和出厂检验。有下列情形之一时,应进行型式试验:a)产品首次投产或定型;b)产品原材料有改变时;c)产品结构型式有改变时;d)影响产品性能的工艺方法有重大改变时;e)停产一年以上重新进行生产时;f)主管检验部门提出要求时。

型式试验的项目有:气囊气密性试验、压缩试验、单位长度承载力试验、爆破试验、压缩回复试验。判定规则为:全部检验项目都符合要求,则判定气囊型式检验合格。若有不符合要求的项目,允许加倍取样,对不符合要求的项目进行复验,若复验符合要求,则判定气囊型式检验合格。若复验仍有不符合要求的项目,则判定气囊型式检验不合格。

出厂验收包括气囊外观检验、尺寸检验和气囊气密性检验。检验项目如有不符合要求的,允许返修后进行复验,若复验符合要求,则判定该批气囊出厂检验合格。若仍不符合要求,则判该气囊出厂检验不合格。

标准还规定了标志、包装、运输及贮存方法。

标准文本的最后以附录的形式提供了典型的气囊压缩性能曲线和气囊单位长度承载力曲线图。QG6型直径为1200mm气囊压缩性能曲线和单位长度承载力曲线图见图1和图2

图1  QG6型Φ1200气囊压缩性能曲线图

图2  QG6型Φ1200气囊单位长度承载力曲线图

三、要点

1、国际标准与我国原有行业标准的比较

从主要技术内容看,国际标准ISO 14409:2011Ships and marine technology  Ship launching air bags与我国1996年实施的船舶行业标准CB/T3795-1996《船舶上排、下水用气囊》相比,有了较大的改变。这些改变主要有以下几点:

(1)国际标准删除了气囊按照高压、中压、低压区分的分类表述,采用气囊按照承载力分类的条款

这种改变是出于以下考虑:一方面,由于气囊品质的提高,气囊按照高压、中压、低压区分的分类表述已经不能完全反映气囊的使用特点;另一方面,随着使用气囊下水的船舶吨位的提高,气囊承载力是船舶利用气囊下水最主要的安全保障,用户对气囊的承载能力越来越关心。

在国际标准文本4.1的分类中,将气囊每米长度的承载力分为高承载力气囊和普通气囊两种类型。这样的分类,综合考虑了当前市场上使用的气囊结构和使用性能,也为船舶气囊下水工程队在船舶气囊下水前进行下水工艺的设计计算提供了方便。

(2)国际标准增加了压缩试验、单位长度承载力试验的试验方法

气囊的压缩性能和单位长度承载力是气囊的重要性能参数,也是船舶下水时进行计算和选择气囊的依据。在制定国际标准时,总结归纳了我国(实际上,世界气囊生产企业集中在我国)气囊生产企业及检测试验单位对气囊进行有关试验实际操作时应用的试验规程,作为试验方法增加到标准中。

2、主要技术指标

国际标准ISO 14409:2011中主要技术指标的确定,是三十年来我国船舶气囊下水技术在发展过程中的实践总结,这些指标经过了反复的验证和实际使用的考核。 

(1)额定工作压力

上世纪九十年代,在起草船舶行业标准CB/T3795-1996《船舶上排、下水用气囊》时,起草单位对气囊进行了爆破试验,测定了试验气囊的爆破压力,并按照气囊安全工作的原则确定气囊工作时的安全系数,并以此进一步确定气囊的工作压力。

在制定国际标准过程中,我们与山东大学力学测试中心合作,对气囊做了一系列的压缩试验,进一步进行了验证,最后在标准中确定了不同型号、不同直径气囊的额定工作压力。

(2)单位长度承载力

承载力是气囊最重要的工作指标,也是船舶下水选择气囊的主要依据。由于气囊的工作长度可根据用户的不同需要随意订购,为便于对比,标准中提出以单位长度承载力作为气囊的性能参数。在本次标准制定过程中,委托山东大学力学测试中心对直径为1200mm以及600mm的两种气囊专门进行了气囊承载力试验,试验结果与理论计算值进行了对比,十分吻合。

(3)最小爆破压力

CB/T3795-1996《船舶上排、下水用气囊》颁布实施后,我国的很多气囊生产企业都进行了船舶下水用气囊的爆破试验,在国际标准制定过程中,标准起草单位收集了这些企业的试验结果,进行了对比,同时考虑到目前我国的气囊生产还是以手工操作为主,不同企业的管理状况也不尽一致,结合气囊在实际使用中的安全因素,取额定工作压力的3倍作为最小爆破压力的标准值。根据这些年来船舶气囊下水的实践经验,确定的最小爆破压力标准值,是保证气囊工作安全的最低值。也符合生产企业的实际情况,对于一些质量管理比较好的气囊生产企业,这个标准值是很容易达到的,对于一般气囊生产企业,只要做好质量管理工作,也是可以达到的。

四、体会

我国是船舶气囊下水技术的发源地和船用气囊的生产基地。

1981年,船舶气囊下水在我国山东省首先试验成功;2001年,“高承载力多层揉压气囊”研制成功并投放市场;2011年,实现了7.6万载重吨级的船舶利用气囊下水。多年来,我国在船舶气囊下水技术的开发应用以及船舶气囊产品的研制和市场化进程中,积累了一整套成熟的经验。

近十年来,船舶气囊下水技术不仅在我国国内得到发展,也已经在全世界推广应用,美国、印度尼西亚、泰国、越南、伊朗、土耳其、爱沙尼亚等数十个国家都已经成功地应用气囊实现了船舶下水,获得好评。

制定国际标准的话语权实际上代表了一个国家在这项技术方面的地位,我们制定船舶下水用气囊国际标准就是希望让中国的船舶气囊下水技术引领世界在这个领域的技术发展。

技术的成熟是制定标准的必要条件,在制定国际标准的过程中,我国在船舶气囊下水技术发展中得出的经验总结得到了反映。

此次由我国主导制定“船舶下水用气囊”国际标准, 虽然只是将一种产品标准推向国际,但其意义十分重大这不仅可以更好地把我国制造的船舶气囊推向国际市场,使气囊下水以及相应的平地造船技术国际上得到更广泛的认可而且也体现了我国积极参与国际标准化活动的重大进步我国在注重采用国际标准和国外先进标准的同时,积极参加国际标准化活动,实质参与国际标准制定,使我国的技术发展在国际标准中得到反映,把更多的中国的标准介绍给世界,转化为国际标准,将进一步提高我国在国际标准化领域的影响力。

标准是企业核心竞争力的来源,标准包含知识产权。产品标准是一个行业发展的基础,对内可以促进产业和贸易的发展,对外意味着技术壁垒。在国际市场上,标准不仅是一种产业和经济的秩序,而且也是产业存在的技术方案。我们相信,ISO 144092011Ships and marine technology  Ship launching air bags(船舶与海洋技术  船舶下水用气囊)国际标准的颁布实施,对发展我国船用气囊的生产和提高产品质量、以求更好地走向世界有切实的指导意义。

 
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