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核潜艇液压管道的首次复合材料修复 |
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newmaker |
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一种用来替代“前卫”级三叉戟潜艇上腐蚀的液压管道的替代物，已经被开发出来并已通过复合材料修复技术，应用到“警惕”号（HMS Vigilant）上。
由迪翁坡皇家造船厂Babcock公司负责，Babcock复合材料技术集团执行实施的这种新方法，大量节约了时间和成本，并且已经在“警惕”号潜艇上使用，并得到了认可。
核潜艇的11段液压管道，通常为1米长并具有200毫米的外径。通过控制舷侧阀，海水可以通过这些管道从海中穿过压载舱然后进入耐压船体内。因为被海水包围，它们很容易腐蚀，特别是在卷边焊缝的热影响区（HAZ）。在热影响区，金属属性经常发生变化。
停靠在码头的“警惕”号潜艇
通常情况下，当潜艇进行整修时，液压管道需要拆除和更换，但是新液压管道的制造不仅耗时而且还很复杂，要求从高品质的锻件中制造凸缘（然后当场进行焊接，以适合核潜艇剖面），并要求弯曲每段管道（根据其在潜艇上的位置进行订做），以使偏差降到最低。此外，拆除和更换过程通常需要起重机将液压管道抬起并放入水中至少四次，以确保它们安装在正确的位置。这样做不仅耗时，而且还会产生一系列的健康和安全挑战。除此此外，更换了的管道同样容易腐蚀。
Babcock公司与国防部设计机关（MoD design authority）合作寻求新的解决方案，最终他们确定了新的方法——采用Babcock公司的内部复合材料修复技术。这种技术可以修复腐蚀的管道，延长它们的设计寿命，而不是更换它们。
这种技术的优点非常明显，减少了开支，节约了时间，最小化了健康和安全隐患，同时还使管道具有长期优越的耐腐蚀性。修补11段管道所需要的时间已经减少了近75%（从近八个月的时间减少到了两个月）。此外，复合材料修复方案可以带来健康和安全益处，在难以操纵的区域，最小化了人工处理，同时这种方案也明显减少了对焊接的要求（以前，每段管道的焊接所需的时间约为100小时）。
把这些液压管道抬出核潜艇，进行清洁处理和焊接修补，以确保它们是水密的。然后在它们的内表面涂上玻纤层（通过一种玻璃鳞片乙烯基酯技术，将玻纤层涂在液压管的内表面），从而使它们具有长期的抗腐蚀性和耐磨损性。最后，Babcock的碳纤维和环氧树脂复合材料技术应用到分层过程中，以恢复管道的压溃强度和轴向强度，然后重新安装这些管道。这是一系列的连续操作过程，避免了传统拆除更换过程中涉及到的重复的管道举起和放下操作。
这种复合材料修复的厚度和强度是由设计计算决定的，Babcock复合材料技术集团制作的修复设计，依据了有限元分析（FEA），由Babcock公司Frazer-Nash咨询部执行实施，并经过了国防部设计机关的批准。在计算要求的碳厚度时，需要考虑一系列的标准，包括腐蚀引起的壁变薄程度，受损区域的大小、设计压力、管道几何形状等一些因素。通常情况下，管道的修复将采用25毫米厚的修复方案，这种方案可以恢复管道的全部强度，并使其具有15年的寿命，这样做达到了修复的要求，使液压管道恢复到原始的设计规格，并使其具有新增的抗腐蚀性特征，因此不需要为潜艇的下一次任务而进行维修。
这是首次采用复合材料修复潜艇的液压管道，尽管这种修复方法已经在其他应用领域得到良好的证实（包括海上石油钻塔的管道和其他部件），并可以通过标准强度计算（经FEA证实）的验证。最初的考虑是确保液压管道修复后，可以达到原始的设计标准。
Babcock复合材料技术集团总经理Graham Clark说道：“我们提供的修复液压管道的复合材料解决方案，与传统的拆除更换方法相比，大大节约了时间和成本，并提高了效益。此外，复合材料本身不会腐蚀，所以修复了的管道现在是防腐蚀的。”
Babcock公司潜艇运营总监Gavin Leckie表示：“这是这种合作方案应用于‘警惕’号的一个例子，Babcock公司与国防部、潜艇整修员工及劳斯莱斯船业公司进行了紧密的合作。这驱动了一些新方法和创新工程的出现，从而提高了管道的性能，节约了时间和成本，提高了安全和质量标准。新的液压管道修复技术，在帮助维持维护时间和预算上，发挥着重要的作用，而且现在可以用于随后的“前卫”级潜艇整修上。”(end)
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| 文章内容仅供参考
(投稿)
(10/19/2010) |
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