船舶抗失效的措施——涂装工程.doc

题目:船舶抗失效的措施——涂装工程
前言
产品失效与人类社会的出现相伴随,人类历史第一个有文字记载的有关产品质量的法律文件早在公元前 2025年就诞生了【1】。然而,与简单手工生产基础相适应的古代失效分析,受当时生产力的制约,基本上处于现象描述和经验阶段,其分析技术也主要靠零星、分散、定性的经验世代相传。失效分析受到真正重视是从以蒸汽动力和大机器生产为代表的工业革命开始的。锅炉的一系列爆炸的严重事故,导致英国曼彻斯特蒸汽用户协会的成立【2】,并使失效分析成为仲裁事故的法律依据和提高产品质量的技术手段。但由于当时的分析手段主要限于宏观痕迹以及对材料的宏观检验,因此从近代工业革命开始的近代失效分析不可能揭示产品失效的物理和化学本质,也不可能真正推动失效分析技术的高度发展。因此失效分析这一古老的领域只是在本世纪,特别是得益于本世纪 50年代末电子显微镜问世及其相关学科发展才得到真正的发展,进入了现代失效分析阶段【3,4】。产品失效使人类付出了沉痛的代价,但失效分析结果的反馈,不断孕育着新的概念、新的理论和新的抗失效的工程设计方法。
舰艇船体,尤其是水线以上部位因受到海水冲刷、阳光曝晒以及冲撞和摩擦等作用,其外保护涂层极易遭到破坏,特别是舰艇水线以上的船壳涂料,一年内需要涂装几次,有时在一个航次回港后,就发生船壳漆严重剥落的现象。因此,有必要研究具有长寿命的舰船船体防腐蚀涂料。
为了降低海洋生物附着危害,在海洋结构物表面涂装防污涂料是解决污损问题的唯一得到广泛应用的、既经济又高效的重要途径【16】。
正文
20世纪机械失效分析领域的重大成就:第一推动和促进断裂力学分支学科的建立和发展;应当说,失效分析的发展推动了科学技术的发展,而其它学科的迅猛发展反过来也大大推动了失效分析学科本身的发展,尤其是强度和断裂学科的创立和发展便是和失效分析的发展紧密相连。本世纪20年代,Griffith通过对大量脆性断裂事故的研究,提出了金属材料的脆性断裂理论。1938年美国波士顿糖浆储罐突然破坏的恶性事故【5】、1938年比利时Hasselt大桥的突然断裂【6】、以及随后发生在美国俄亥俄州 Cleveland的 3个液化气储藏罐爆炸【7】、二战期间的“自由轮”壳体的大量脆性断裂事故【8】、以及在 1940~ 1950年间发生的北极星导弹爆炸事故等,大大推动了人们对带裂纹体在低应力下断裂的研究,从而在本世纪 50年代中后期产生了断裂力学这一新型分支学科。断裂力学的发展则又促使疲劳断裂的进一步深入研究,如 1961年 Forsyth提出的“疲劳裂纹扩展的两阶段”和 1963年 Paris等人提出的并被广泛应用的 Paris公式。Paris公式是“损伤容限”设计的基础,它为机械构件设计或失效分析提供了简便的疲劳寿命估算方法。
第二断口学;虽然人们用肉眼和放大镜观察分析其断口形貌特征,已有相当长的历史。但断口分析作为一门研究金属断面的科学则是最近半个世纪的事情。本世纪 50年代,随着电子行业的兴起,首先在电子产品领域里将失效分析的成果应用于产品的可靠性设计,使得失效分析进入了一个以数理统计为基础的新阶段。同时,由于科学技术的突飞猛进,作为失效分析基础学科的材料科学与力学的迅猛发展,以及分析仪器的长足进步,特别是分辨率高、放大倍数大、景深长的扫描电镜的问世,为失效分析技术向纵深发展创造了有利条件,并取得了辉煌成果。扫描电镜的应用使对断口的微观细节分析成为可能,直接促进了断口学的完善。因此从60年代到80年代中期,一系列有关不同材料的断口图谱相继出现,1979年我国也出版发行了《金属断口分析》【9】,从而使断裂失效分析及其预防得到迅猛地发展。诚然,断口学的发展大大促进了失效分析的开展,但仅仅依靠断口分析就得出失效原因的结论,把断口学当做失效分析的全部内容,这是片面的。虽然断口学已得到很大发展,但仍有诸多问题,首先是迄今为止的断裂分析还基本上是停留在以断口的定性分析为主。断口学有待发展的另一重要方面是新材料的断口特征以及材料在特殊环境下的断裂行为与其断口特征内在联系研究,如复合材料构件的疲劳断裂的判断就是一个极其棘手的问题。
第三痕迹分析;痕迹是一个含义丰富、历史悠久、应用甚多的概念。它可以泛指物体留下的某些印记。从人类出现之前就有的陨石坑,到我国古代的甲骨文和敦煌的壁画,直至现代社会鉴别罪犯的指纹,都是一种痕迹【10】。在刑事检查中首先发展起来的是指纹痕迹分析法。中国第一个提到用指纹鉴别个人的是唐代的贾公彦。他的作品大约写于公元 650年,他是着重提到指纹是确定个人方法的世界上最古老的作家【11】。然而,痕迹分析作为科学方法并得以发展始于本世纪50年代,大量信息来自对古代痕迹的研究,“以古论今”的方法在古地理、古环境、沉积学、地质学中得到广泛的应用。