引言

目前，在我國(guó)水域內(nèi)，船長(zhǎng)20米及以下的范圍內(nèi)的玻璃鋼船舶的數(shù)量逐漸增多，船型覆蓋公務(wù)船、客船、游覽船、游艇、帆船和漁船等。雖然玻璃鋼船舶有優(yōu)越的性能，但由于船東對(duì)玻璃鋼材料特性的了解不夠，對(duì)使用過(guò)程中出現(xiàn)的缺陷沒(méi)有重視，而導(dǎo)致缺陷范圍擴(kuò)大，影響船舶航行安全，也增加額外的維修成本，降低船舶的使用壽命。

本文通過(guò)對(duì)玻璃鋼船舶的定期檢驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)的常見(jiàn)缺陷，從設(shè)計(jì)、建造工藝、材料選擇及船舶使用的角度，分析缺陷產(chǎn)生的原因及各種缺陷之間的關(guān)系，給出預(yù)防玻璃鋼船舶船體產(chǎn)生缺陷的措施及保養(yǎng)的方法，有利于降低玻璃鋼船舶的使用風(fēng)險(xiǎn)，提高安全質(zhì)量。

1.玻璃鋼船舶船體檢驗(yàn)現(xiàn)狀

目前，我國(guó)玻璃鋼船舶的法定檢驗(yàn)要求和依據(jù)是以中國(guó)海事局頒布的相關(guān)法規(guī)為準(zhǔn)，通過(guò)定期檢驗(yàn)確認(rèn)船舶是否處于適航狀態(tài)。

玻璃鋼船舶的定期檢驗(yàn)是船舶生命周期內(nèi)不可缺少的一部分，也是非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，在玻璃鋼船舶的定期檢驗(yàn)中，可以通過(guò)外觀檢查、探傷或敲擊聲來(lái)發(fā)現(xiàn)缺陷和損壞。

由于玻璃鋼船體材質(zhì)的特殊性，除定期檢驗(yàn)的項(xiàng)目以外，相關(guān)法規(guī)中對(duì)玻璃鋼船體檢驗(yàn)還有額外的要求，具體見(jiàn)表1。

表1 我國(guó)相關(guān)法規(guī)對(duì)玻璃鋼船舶定期檢驗(yàn)的特殊要求

從表1可以看出，相關(guān)法規(guī)要求在定期檢驗(yàn)過(guò)程中，還應(yīng)檢查玻璃鋼船體與構(gòu)件連接位置，二次連接位置（節(jié)點(diǎn)位置）及船體是否破損造成滲水、漏水的情況，而且玻璃鋼船體不能出現(xiàn)膠衣龜裂、起泡、分層、纖維裸露、裂紋、磨損、碰損和主船體老化現(xiàn)象等缺陷。

如主船體缺陷或損傷面積較小或程度較輕不影響營(yíng)運(yùn)安全時(shí)，可在不超過(guò)兩個(gè)月的限期內(nèi)進(jìn)行修復(fù)。當(dāng)缺陷或損傷較為嚴(yán)重不適合營(yíng)運(yùn)時(shí)，應(yīng)立即進(jìn)行修復(fù)或換新。

在玻璃鋼船舶船體強(qiáng)度的檢驗(yàn)過(guò)程中，對(duì)于船殼表面無(wú)破損的玻璃鋼船舶，由于玻璃鋼材料具有抗腐蝕的特性，其船殼板厚度基本無(wú)變化；對(duì)于船殼表面膠衣破損而基體樹(shù)脂和纖維未受破壞的玻璃鋼船舶，其減少的膠衣厚度不會(huì)影響玻璃鋼層板的強(qiáng)度；對(duì)于船殼板出現(xiàn)分層現(xiàn)象的玻璃鋼船舶，其層板厚度增加，層板性能失效；由此可見(jiàn)，不能通過(guò)測(cè)厚的方式來(lái)計(jì)算玻璃鋼船體耗蝕后的有效強(qiáng)度。

在進(jìn)行玻璃鋼船體強(qiáng)度檢驗(yàn)時(shí)，以中國(guó)海事局頒布的相關(guān)法規(guī)為依據(jù)，在基體樹(shù)脂和纖維未受損、無(wú)缺陷的情況下，結(jié)合玻璃鋼船舶的建造資料，根據(jù)基體樹(shù)脂的型號(hào)，查看基體樹(shù)脂的濕熱老化實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可以預(yù)測(cè)玻璃鋼在正常的服役過(guò)程中力學(xué)性能變化與服役時(shí)間的變化關(guān)系，以此來(lái)確定在正常使用情況下玻璃鋼船體的力學(xué)性能是否符合相關(guān)法規(guī)的最低要求。

2.玻璃鋼船舶船體缺陷分析

在玻璃鋼船舶定期檢驗(yàn)過(guò)程中，玻璃鋼船體會(huì)出現(xiàn)膠衣龜裂、裂紋、白斑、分層、起泡、碰損或纖維裸露、主船體材料老化，二次連接位置（節(jié)點(diǎn)位置）松動(dòng)等現(xiàn)象，這些現(xiàn)象都是玻璃鋼船舶常見(jiàn)的缺陷，下面從設(shè)計(jì)、建造工藝、材料選取及船舶使用的角度出發(fā)，分析缺陷產(chǎn)生的原因。

表面膠衣龜裂、裂紋

玻璃鋼船舶表面膠衣出現(xiàn)龜裂、裂紋的現(xiàn)象，是由內(nèi)、外應(yīng)力產(chǎn)生的。當(dāng)玻璃鋼層板的某處內(nèi)應(yīng)力大于該處的材料拉伸強(qiáng)度時(shí)，會(huì)出現(xiàn)裂紋的現(xiàn)象。

在玻璃鋼船舶的建造過(guò)程中，未能根據(jù)所用的膠衣樹(shù)脂制定合理的工藝和操作方法，會(huì)使玻璃鋼層板表面產(chǎn)生裂紋，比如在材料選擇時(shí)，非結(jié)晶性的樹(shù)脂相比結(jié)晶性樹(shù)脂更容易產(chǎn)生應(yīng)力；如膠衣凝膠時(shí)間過(guò)短，產(chǎn)生的熱量過(guò)高，會(huì)導(dǎo)致膠衣樹(shù)脂在固化過(guò)程中急劇收縮，內(nèi)應(yīng)力過(guò)大；如臨近膠衣層的樹(shù)脂纖維積層過(guò)厚，放熱峰過(guò)高，玻璃鋼收縮過(guò)大，也會(huì)導(dǎo)致膠衣出現(xiàn)裂紋；金屬鑲嵌件和樹(shù)脂的膨脹系數(shù)相差很大，也容易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力；如模具設(shè)計(jì)不合理，脫模時(shí)會(huì)導(dǎo)致玻璃鋼船舶受到過(guò)大的推出力。

磕碰現(xiàn)象也是引起裂紋的因素，主要發(fā)生在船舶的營(yíng)運(yùn)過(guò)程中，由于外力原因或操作不當(dāng)引起的碰撞，導(dǎo)致膠衣裂紋或破損。

外部環(huán)境也會(huì)引起龜裂、裂紋，如長(zhǎng)期處于紫外線照射和潮濕的海邊環(huán)境，發(fā)生光化和氧化作用，容易引起玻璃鋼層板中樹(shù)脂的水降解，使物性劣化，產(chǎn)生龜裂。

白斑

在建造過(guò)程中，玻璃纖維沒(méi)有完全浸潤(rùn)樹(shù)脂的位置，會(huì)出現(xiàn)白斑現(xiàn)象。如人工糊制時(shí)操作人員的疏忽，或在樹(shù)脂真空導(dǎo)入成型過(guò)程中，由于導(dǎo)流網(wǎng)/導(dǎo)流管的鋪制不合理，進(jìn)料速度過(guò)快，導(dǎo)致真空泵把樹(shù)脂都抽出去了，沒(méi)有達(dá)到樹(shù)脂完全浸潤(rùn)的效果，都會(huì)產(chǎn)生這種缺陷。

在船舶使用中，經(jīng)受不當(dāng)?shù)耐饬_擊，會(huì)造成局部樹(shù)脂與玻璃纖維的分離，而出現(xiàn)玻璃鋼發(fā)白或白斑的現(xiàn)象，致使玻璃鋼的樹(shù)脂與玻璃纖維分離，其性能下降，不能承受原有的壓力和強(qiáng)度。

修補(bǔ)程序相對(duì)復(fù)雜，如不及時(shí)補(bǔ)修，會(huì)造成樹(shù)脂與玻璃纖維分離的范圍變大，產(chǎn)生分層的現(xiàn)象，對(duì)船舶的結(jié)構(gòu)安全存在極大的隱患，船舶航行也存在一定的風(fēng)險(xiǎn)。

層板分層

由于材料性能的不斷提升和建造工藝的不斷完善，船長(zhǎng)20米及以下的玻璃鋼船舶采用節(jié)省材料、減輕船舶重量的樹(shù)脂真空導(dǎo)入成型工藝，因此，層板分層主要出現(xiàn)在施工環(huán)境差，且采用人工糊制的方式成型的玻璃鋼船舶上。

在二次以上的積層過(guò)程中，每次積層前玻璃鋼表面清理不干凈，存在蠟、油脂、灰塵和污物，不利于層間樹(shù)脂的粘結(jié)。大部分分層裂開(kāi)發(fā)生在纖維和樹(shù)脂粘結(jié)面之間，同時(shí)，樹(shù)脂固化時(shí)的升溫速度對(duì)分層也有一定的影響，容易產(chǎn)生分層現(xiàn)象。

起泡

起泡一般發(fā)生在積層之間或積層和膠衣的界面上。

在玻璃鋼船舶建造過(guò)程中，由于施工人員不具備良好的操作施工水平，未能確保膠衣背后的第一層纖維完全浸潤(rùn)，且玻璃纖維含水量超標(biāo)，使樹(shù)脂固化不充分，容易產(chǎn)生起泡的現(xiàn)象；表面膠衣（包括厚度）、基體樹(shù)脂和添加劑（固化劑、促進(jìn)劑等）的型號(hào)、性質(zhì)和用量，也是需要考慮的因素；結(jié)構(gòu)型式（積層設(shè)計(jì)型式）、增強(qiáng)材料的型號(hào)及粘結(jié)劑對(duì)抗起泡能力也有實(shí)質(zhì)性的影響。

在玻璃鋼船舶的營(yíng)運(yùn)過(guò)程中，起泡現(xiàn)象是由水的滲透造成。水進(jìn)入FRP的空隙中，低摩爾質(zhì)量的物質(zhì)將溶解在水相中。由于溶解物產(chǎn)生濃度差，由于濃度差產(chǎn)生滲透壓將水由外向空隙中滲透來(lái)平衡滲透壓，當(dāng)滲透壓超過(guò)樹(shù)脂和膠衣的韌性時(shí)，將引起界面縫隙開(kāi)裂，出現(xiàn)起泡的現(xiàn)象。

碰損或纖維裸露

在玻璃鋼船舶的使用過(guò)程中，由于駕駛等原因，會(huì)發(fā)生玻璃鋼船舶碰撞，引起玻璃鋼船舶的碰損或纖維裸露，造成船體板和船體構(gòu)件的強(qiáng)度受損，如不及時(shí)修理，容易造成船體板分層，導(dǎo)致強(qiáng)度受損范圍擴(kuò)大。

主船體材料老化

玻璃鋼船舶的老化現(xiàn)象出現(xiàn)在其營(yíng)運(yùn)過(guò)程中，受營(yíng)運(yùn)環(huán)境的影響較大。

玻璃鋼船舶在大氣中老化，主要是在太陽(yáng)輻射、高溫、潮濕空氣及風(fēng)吹雨打的環(huán)境中，受到光化和氧化作用，使玻璃鋼顏色變黃，透光率下降，出現(xiàn)表面樹(shù)脂脫落、露出纖維和失重等現(xiàn)象。持續(xù)的高溫度與高濕度的聯(lián)合作用是影響玻璃鋼強(qiáng)度的最主要原因。

在干燥地區(qū)，濕度的影響并不那么顯著，光化與氧化作用是緩慢的；在寒冷地區(qū)作用更慢，而且玻璃鋼對(duì)光線有反射作用，光化作用僅能作用于玻璃鋼表層，而不會(huì)致使整個(gè)玻璃鋼受到破壞。

玻璃鋼船舶長(zhǎng)時(shí)間在水中，對(duì)其性能也有一定的影響，滲透進(jìn)入玻璃鋼中的水會(huì)使樹(shù)脂產(chǎn)生水解，在內(nèi)河（酸性）中降解反應(yīng)是一種可逆反應(yīng)，不達(dá)到平衡就不繼續(xù)進(jìn)行，僅停留在玻璃鋼的表面，而且玻璃鋼表面腐蝕速度很慢，只要玻璃鋼表面的富樹(shù)脂層有足夠的厚度，就能夠起到抗腐蝕的作用。在海水（堿性）中的水解過(guò)程是不可逆的，并且海水的濃度及溫度影響著反應(yīng)的速率。

二次連接位置（節(jié)點(diǎn)位置）松動(dòng)

玻璃鋼船體一次成型后，與構(gòu)件的連接為二次連接。二次連接在玻璃鋼船舶上的應(yīng)用較多，其連接方式主要是機(jī)械連接和膠接。

在船舶建造過(guò)程中，如金屬鑲嵌件的預(yù)埋件位置未進(jìn)行有效加固，或在二次膠結(jié)時(shí)，糊制的層數(shù)不夠，粘結(jié)力小，均容易出現(xiàn)松動(dòng)、分層和開(kāi)裂的現(xiàn)象。

營(yíng)運(yùn)過(guò)程中，如金屬鑲嵌件區(qū)域長(zhǎng)時(shí)間受到較大的拉力、瞬時(shí)大拉力或處于振動(dòng)較大的時(shí)候，也容易出現(xiàn)類(lèi)似缺陷。

各缺陷之間的關(guān)系

各缺陷之間的關(guān)系錯(cuò)綜復(fù)雜，如未能及時(shí)處理，則會(huì)導(dǎo)致更為嚴(yán)重的缺陷。如圖1所示，玻璃鋼船體在受到碰損后，如碰損較輕，在二次連接位置會(huì)出現(xiàn)松動(dòng)的現(xiàn)象，產(chǎn)生膠衣龜裂、裂紋；如碰損嚴(yán)重，破損位置會(huì)出現(xiàn)纖維裸露的情況。船體材料受外界環(huán)境因素影響而老化，也會(huì)產(chǎn)生膠衣龜裂現(xiàn)象。

圖1. 缺陷關(guān)系

如膠衣龜裂、裂紋的現(xiàn)象未及時(shí)處理，會(huì)導(dǎo)致膠衣保護(hù)層失效，基體樹(shù)脂受到侵蝕，出現(xiàn)纖維裸露的現(xiàn)象。主船體材料老化，表面膠衣和基體樹(shù)脂脫落，也會(huì)出現(xiàn)纖維裸露的現(xiàn)象。

白斑和起泡現(xiàn)象是樹(shù)脂和纖維間存在空隙，缺陷處受局部外力影響或水的滲透作用，縫隙會(huì)越來(lái)越大，出現(xiàn)局部層板分層的現(xiàn)象，導(dǎo)致局部船體結(jié)構(gòu)失效。

膠衣龜裂、裂紋、纖維裸露、白斑、起泡和分層現(xiàn)象，如在玻璃鋼船舶的正常使用過(guò)程中長(zhǎng)期存在，在光化和水解的作用下，會(huì)加速玻璃鋼船體材料的老化，出現(xiàn)層板分層的嚴(yán)重缺陷，最終會(huì)導(dǎo)致船體結(jié)構(gòu)失效。

這些常見(jiàn)的缺陷，如不及時(shí)處理，在一定條件下是可以相互轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)化為更為嚴(yán)重的缺陷。由此可見(jiàn)，玻璃鋼船體表面微小的缺陷，是造成船體材料老化、層板分層現(xiàn)象不可忽視的原因，在建造和營(yíng)運(yùn)過(guò)程中應(yīng)予以重視。

3.預(yù)防措施及保養(yǎng) 

為避免龜裂、裂紋、白斑、分層、起泡、碰損或纖維裸露、主船體材料老化、二次連接位置松動(dòng)現(xiàn)象，制造廠應(yīng)在建造過(guò)程中采用先進(jìn)的施工工藝，保證施工人員具有良好的操作水平，合理的選取原材料，把缺陷的發(fā)生概率降到最低。

如為延緩玻璃鋼老化，延長(zhǎng)玻璃鋼船舶使用壽命，通常在玻璃鋼船舶表面進(jìn)行涂裝，或在樹(shù)脂中加入穩(wěn)定劑；玻璃鋼船舶水上部分的表面膠衣，可形成一層保護(hù)層，抵抗光、氧、風(fēng)吹雨打的侵蝕；水下部分可采用密水性能、抗?jié)B透性能更強(qiáng)的環(huán)氧底漆，外涂防腐漆加以保護(hù)。

在營(yíng)運(yùn)過(guò)程中，應(yīng)注意避免發(fā)生磕碰，受到不當(dāng)?shù)膽?yīng)力，發(fā)現(xiàn)小缺陷應(yīng)盡快修復(fù)，避免破損范圍擴(kuò)大，產(chǎn)生涉及船舶結(jié)構(gòu)安全的缺陷。

還應(yīng)對(duì)玻璃鋼船舶進(jìn)行維護(hù)和保養(yǎng)。比如船舶使用后，要盡快清洗，清除船舶表面的酸堿物；船舶在停靠時(shí)，應(yīng)做好防曬工作，可選擇陰涼處停放或采用帆布遮陽(yáng)，防止紫外線加速船舶的老化，及時(shí)清理艙底水、保持艙內(nèi)清潔、干燥，可防止艙內(nèi)水對(duì)玻璃鋼的降解作用，還能查明艙底水的來(lái)源，確認(rèn)船殼板是否出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象。

在我國(guó)北方地區(qū)，玻璃鋼在冰凍環(huán)境下會(huì)變脆，其沖擊強(qiáng)度下降較大，應(yīng)將玻璃鋼船舶吊上岸存放在船艇架上，用船罩罩住，或停放在廠房?jī)?nèi)，以減少光化和氧化作用，以及碰撞和機(jī)械損傷；還應(yīng)將船舶內(nèi)的所有水放掉，避免凍裂船體、機(jī)體、管路和金屬閥件等。

結(jié)語(yǔ) 

本文是對(duì)玻璃鋼船舶建造的一種技術(shù)反饋。結(jié)合國(guó)內(nèi)相關(guān)法規(guī)中有關(guān)玻璃鋼船體檢驗(yàn)的要求，通過(guò)對(duì)玻璃鋼船舶的定期檢驗(yàn)，從玻璃鋼船舶建造和營(yíng)運(yùn)的角度出發(fā)，考慮原材料特性、施工工藝和船舶使用環(huán)境等因素，對(duì)檢驗(yàn)中出現(xiàn)的缺陷加以重視，防止各缺陷之間的轉(zhuǎn)換，給出預(yù)防措施，并進(jìn)行合理的保養(yǎng)，以延長(zhǎng)船舶的使用壽命。

作者：杜秋峰

工作單位：中國(guó)船級(jí)社大連分社

來(lái)源：船海工程、CCIA 維修檢測(cè)與回收專(zhuān)委會(huì)