引言

 

目前，在我国水域内，船长20米及以下的范围内的玻璃钢船舶的数量逐渐增多，船型覆盖公务船、客船、游览船、游艇、帆船和渔船等。虽然玻璃钢船舶有优越的性能，但由于船东对玻璃钢材料特性的了解不够，对使用过程中出现的缺陷没有重视，而导致缺陷范围扩大，影响船舶航行安全，也增加额外的维修成本，降低船舶的使用寿命。

 

本文通过对玻璃钢船舶的定期检验中发现的常见缺陷，从设计、建造工艺、材料选择及船舶使用的角度，分析缺陷产生的原因及各种缺陷之间的关系，给出预防玻璃钢船舶船体产生缺陷的措施及保养的方法，有利于降低玻璃钢船舶的使用风险，提高安全质量。

 

 

1.玻璃钢船舶船体检验现状

 

目前，我国玻璃钢船舶的法定检验要求和依据是以中国海事局颁布的相关法规为准，通过定期检验确认船舶是否处于适航状态。

 

玻璃钢船舶的定期检验是船舶生命周期内不可缺少的一部分，也是非常重要的一个环节，在玻璃钢船舶的定期检验中，可以通过外观检查、探伤或敲击声来发现缺陷和损坏。

由于玻璃钢船体材质的特殊性，除定期检验的项目以外，相关法规中对玻璃钢船体检验还有额外的要求，具体见表1。

表1 我国相关法规对玻璃钢船舶定期检验的特殊要求

 

从表1可以看出，相关法规要求在定期检验过程中，还应检查玻璃钢船体与构件连接位置，二次连接位置（节点位置）及船体是否破损造成渗水、漏水的情况，而且玻璃钢船体不能出现胶衣龟裂、起泡、分层、纤维裸露、裂纹、磨损、碰损和主船体老化现象等缺陷。

 

如主船体缺陷或损伤面积较小或程度较轻不影响营运安全时，可在不超过两个月的限期内进行修复。当缺陷或损伤较为严重不适合营运时，应立即进行修复或换新。

 

在玻璃钢船舶船体强度的检验过程中，对于船壳表面无破损的玻璃钢船舶，由于玻璃钢材料具有抗腐蚀的特性，其船壳板厚度基本无变化；对于船壳表面胶衣破损而基体树脂和纤维未受破坏的玻璃钢船舶，其减少的胶衣厚度不会影响玻璃钢层板的强度；对于船壳板出现分层现象的玻璃钢船舶，其层板厚度增加，层板性能失效；由此可见，不能通过测厚的方式来计算玻璃钢船体耗蚀后的有效强度。

 

在进行玻璃钢船体强度检验时，以中国海事局颁布的相关法规为依据，在基体树脂和纤维未受损、无缺陷的情况下，结合玻璃钢船舶的建造资料，根据基体树脂的型号，查看基体树脂的湿热老化实验数据，可以预测玻璃钢在正常的服役过程中力学性能变化与服役时间的变化关系，以此来确定在正常使用情况下玻璃钢船体的力学性能是否符合相关法规的最低要求。

 

2.玻璃钢船舶船体缺陷分析

 

在玻璃钢船舶定期检验过程中，玻璃钢船体会出现胶衣龟裂、裂纹、白斑、分层、起泡、碰损或纤维裸露、主船体材料老化，二次连接位置（节点位置）松动等现象，这些现象都是玻璃钢船舶常见的缺陷，下面从设计、建造工艺、材料选取及船舶使用的角度出发，分析缺陷产生的原因。

 

表面胶衣龟裂、裂纹

 

玻璃钢船舶表面胶衣出现龟裂、裂纹的现象，是由内、外应力产生的。当玻璃钢层板的某处内应力大于该处的材料拉伸强度时，会出现裂纹的现象。

在玻璃钢船舶的建造过程中，未能根据所用的胶衣树脂制定合理的工艺和操作方法，会使玻璃钢层板表面产生裂纹，比如在材料选择时，非结晶性的树脂相比结晶性树脂更容易产生应力；如胶衣凝胶时间过短，产生的热量过高，会导致胶衣树脂在固化过程中急剧收缩，内应力过大；如临近胶衣层的树脂纤维积层过厚，放热峰过高，玻璃钢收缩过大，也会导致胶衣出现裂纹；金属镶嵌件和树脂的膨胀系数相差很大，也容易产生内应力；如模具设计不合理，脱模时会导致玻璃钢船舶受到过大的推出力。

磕碰现象也是引起裂纹的因素，主要发生在船舶的营运过程中，由于外力原因或操作不当引起的碰撞，导致胶衣裂纹或破损。

外部环境也会引起龟裂、裂纹，如长期处于紫外线照射和潮湿的海边环境，发生光化和氧化作用，容易引起玻璃钢层板中树脂的水降解，使物性劣化，产生龟裂。

 

白斑

 

在建造过程中，玻璃纤维没有完全浸润树脂的位置，会出现白斑现象。如人工糊制时操作人员的疏忽，或在树脂真空导入成型过程中，由于导流网/导流管的铺制不合理，进料速度过快，导致真空泵把树脂都抽出去了，没有达到树脂完全浸润的效果，都会产生这种缺陷。

在船舶使用中，经受不当的外力冲击，会造成局部树脂与玻璃纤维的分离，而出现玻璃钢发白或白斑的现象，致使玻璃钢的树脂与玻璃纤维分离，其性能下降，不能承受原有的压力和强度。

修补程序相对复杂，如不及时补修，会造成树脂与玻璃纤维分离的范围变大，产生分层的现象，对船舶的结构安全存在极大的隐患，船舶航行也存在一定的风险。

 

层板分层

 

由于材料性能的不断提升和建造工艺的不断完善，船长20米及以下的玻璃钢船舶采用节省材料、减轻船舶重量的树脂真空导入成型工艺，因此，层板分层主要出现在施工环境差，且采用人工糊制的方式成型的玻璃钢船舶上。

在二次以上的积层过程中，每次积层前玻璃钢表面清理不干净，存在蜡、油脂、灰尘和污物，不利于层间树脂的粘结。大部分分层裂开发生在纤维和树脂粘结面之间，同时，树脂固化时的升温速度对分层也有一定的影响，容易产生分层现象。

 

起泡

 

起泡一般发生在积层之间或积层和胶衣的界面上。

在玻璃钢船舶建造过程中，由于施工人员不具备良好的操作施工水平，未能确保胶衣背后的第一层纤维完全浸润，且玻璃纤维含水量超标，使树脂固化不充分，容易产生起泡的现象；表面胶衣（包括厚度）、基体树脂和添加剂（固化剂、促进剂等）的型号、性质和用量，也是需要考虑的因素；结构型式（积层设计型式）、增强材料的型号及粘结剂对抗起泡能力也有实质性的影响。

在玻璃钢船舶的营运过程中，起泡现象是由水的渗透造成。水进入FRP的空隙中，低摩尔质量的物质将溶解在水相中。由于溶解物产生浓度差，由于浓度差产生渗透压将水由外向空隙中渗透来平衡渗透压，当渗透压超过树脂和胶衣的韧性时，将引起界面缝隙开裂，出现起泡的现象。

 

碰损或纤维裸露

 

在玻璃钢船舶的使用过程中，由于驾驶等原因，会发生玻璃钢船舶碰撞，引起玻璃钢船舶的碰损或纤维裸露，造成船体板和船体构件的强度受损，如不及时修理，容易造成船体板分层，导致强度受损范围扩大。

 

主船体材料老化

 

玻璃钢船舶的老化现象出现在其营运过程中，受营运环境的影响较大。

玻璃钢船舶在大气中老化，主要是在太阳辐射、高温、潮湿空气及风吹雨打的环境中，受到光化和氧化作用，使玻璃钢颜色变黄，透光率下降，出现表面树脂脱落、露出纤维和失重等现象。持续的高温度与高湿度的联合作用是影响玻璃钢强度的最主要原因。

在干燥地区，湿度的影响并不那么显著，光化与氧化作用是缓慢的；在寒冷地区作用更慢，而且玻璃钢对光线有反射作用，光化作用仅能作用于玻璃钢表层，而不会致使整个玻璃钢受到破坏。

玻璃钢船舶长时间在水中，对其性能也有一定的影响，渗透进入玻璃钢中的水会使树脂产生水解，在内河（酸性）中降解反应是一种可逆反应，不达到平衡就不继续进行，仅停留在玻璃钢的表面，而且玻璃钢表面腐蚀速度很慢，只要玻璃钢表面的富树脂层有足够的厚度，就能够起到抗腐蚀的作用。在海水（碱性）中的水解过程是不可逆的，并且海水的浓度及温度影响着反应的速率。

 

二次连接位置（节点位置）松动

 

玻璃钢船体一次成型后，与构件的连接为二次连接。二次连接在玻璃钢船舶上的应用较多，其连接方式主要是机械连接和胶接。

在船舶建造过程中，如金属镶嵌件的预埋件位置未进行有效加固，或在二次胶结时，糊制的层数不够，粘结力小，均容易出现松动、分层和开裂的现象。

营运过程中，如金属镶嵌件区域长时间受到较大的拉力、瞬时大拉力或处于振动较大的时候，也容易出现类似缺陷。

 

各缺陷之间的关系

 

各缺陷之间的关系错综复杂，如未能及时处理，则会导致更为严重的缺陷。如图1所示，玻璃钢船体在受到碰损后，如碰损较轻，在二次连接位置会出现松动的现象，产生胶衣龟裂、裂纹；如碰损严重，破损位置会出现纤维裸露的情况。船体材料受外界环境因素影响而老化，也会产生胶衣龟裂现象。

图1. 缺陷关系

 

如胶衣龟裂、裂纹的现象未及时处理，会导致胶衣保护层失效，基体树脂受到侵蚀，出现纤维裸露的现象。主船体材料老化，表面胶衣和基体树脂脱落，也会出现纤维裸露的现象。

 

白斑和起泡现象是树脂和纤维间存在空隙，缺陷处受局部外力影响或水的渗透作用，缝隙会越来越大，出现局部层板分层的现象，导致局部船体结构失效。

 

胶衣龟裂、裂纹、纤维裸露、白斑、起泡和分层现象，如在玻璃钢船舶的正常使用过程中长期存在，在光化和水解的作用下，会加速玻璃钢船体材料的老化，出现层板分层的严重缺陷，最终会导致船体结构失效。

 

这些常见的缺陷，如不及时处理，在一定条件下是可以相互转化或转化为更为严重的缺陷。由此可见，玻璃钢船体表面微小的缺陷，是造成船体材料老化、层板分层现象不可忽视的原因，在建造和营运过程中应予以重视。

 

3.预防措施及保养 

 

为避免龟裂、裂纹、白斑、分层、起泡、碰损或纤维裸露、主船体材料老化、二次连接位置松动现象，制造厂应在建造过程中采用先进的施工工艺，保证施工人员具有良好的操作水平，合理的选取原材料，把缺陷的发生概率降到最低。

 

如为延缓玻璃钢老化，延长玻璃钢船舶使用寿命，通常在玻璃钢船舶表面进行涂装，或在树脂中加入稳定剂；玻璃钢船舶水上部分的表面胶衣，可形成一层保护层，抵抗光、氧、风吹雨打的侵蚀；水下部分可采用密水性能、抗渗透性能更强的环氧底漆，外涂防腐漆加以保护。

 

在营运过程中，应注意避免发生磕碰，受到不当的应力，发现小缺陷应尽快修复，避免破损范围扩大，产生涉及船舶结构安全的缺陷。

 

还应对玻璃钢船舶进行维护和保养。比如船舶使用后，要尽快清洗，清除船舶表面的酸碱物；船舶在停靠时，应做好防晒工作，可选择阴凉处停放或采用帆布遮阳，防止紫外线加速船舶的老化，及时清理舱底水、保持舱内清洁、干燥，可防止舱内水对玻璃钢的降解作用，还能查明舱底水的来源，确认船壳板是否出现渗漏现象。

 

在我国北方地区，玻璃钢在冰冻环境下会变脆，其冲击强度下降较大，应将玻璃钢船舶吊上岸存放在船艇架上，用船罩罩住，或停放在厂房内，以减少光化和氧化作用，以及碰撞和机械损伤；还应将船舶内的所有水放掉，避免冻裂船体、机体、管路和金属阀件等。

 

结语 

 

本文是对玻璃钢船舶建造的一种技术反馈。结合国内相关法规中有关玻璃钢船体检验的要求，通过对玻璃钢船舶的定期检验，从玻璃钢船舶建造和营运的角度出发，考虑原材料特性、施工工艺和船舶使用环境等因素，对检验中出现的缺陷加以重视，防止各缺陷之间的转换，给出预防措施，并进行合理的保养，以延长船舶的使用寿命。

 

作者：杜秋峰

 

工作单位：中国船级社大连分社

 

来源：船海工程、CCIA 维修检测与回收专委会

 

 

来源：Internet

关键词： 玻璃钢