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Herausforderungen und Möglichkeiten für maritime Anwendungen
Von der Aquakultur bis zur Verteidigung und Energie steuert der weltweite Meeressektor buchstäblich den Fluss von Waren, die unseren Planeten ernähren und schützen. Näher zu Hause sind die in Auftrag gegebenen Schiffe, die auf U.S. Wasser arbeiten, ein integraler Bestandteil des Handels. Betrachten Sie die folgenden Daten, die die Auswirkungen amerikanischer Schiffe auf Handel, Energie und Transportkapazität zeigen:
Auch der Seeverkehr ist fester Bestandteil der Verteidigungsstrategien und der Unterstützung des Friedens in internationalen Gewässern. Vom Flugzeugträger bis zum U-Boot listet das U.S. Department of the Navy 296 Schlachtschiffe auf, die ab März 2020 eingesetzt werden können.3 Darüber hinaus betreibt die U.S. Coast Guard als Küstenverteidigung, Such- und Rettungsdienste und als Anwendungszweig des US-Seerechts Armed Forces fast 2,000 Schiffe, darunter Fräser, Eisbrecher und Patrouillenboote. Andere militärische Abteilungen beauftragen auch Seeschiffe wie Schlepper, Feuerwehrleute und Arbeitsboote. Und natürlich gibt es eine Vielzahl anderer mariner Anwendungen, die von Kreuzfahrtschiffen bis zur zunehmenden Verwendung von Öltankschiffen zur Lagerung von Offshore-Rohöl reichen. Am 24. April berichtete das Wall Street Journal, dass die Offshore-Erdöllagerung seit dem 1. März 2020 um 76% gestiegen ist, was auf ein Überangebot zurückzuführen ist, das mit dem Rückgang der Nachfrage während der globalen Pandemie zusammenhängt.
Bei all diesen verschiedenen Schiffen gilt ein gemeinsamer Nenner: die Isolierung, die den Härten der Meeresumwelt standhält und den von den Klassifikationsgesellschaften festgelegten Standards entspricht. Mechanische Isolierung ist eine Technologie, die denjenigen, die Materialien für Schiffe spezifizieren, helfen kann, die vielen Herausforderungen der Meeresumwelt zu bewältigen. Bei der Installation in Onshore-Anwendungen ist eine mechanische Isolierung unerlässlich, um den Prozess- oder HLK-bezogenen Energieverbrauch zu reduzieren, die Belastung mechanischer Geräte und Systeme zu reduzieren und den Geräuschpegel zu reduzieren.
Die maritime Industrie stellt einige einzigartige Herausforderungen, wenn es um Dämmstoffe geht. Die Mobilität ist ein Schlüsselfaktor speziell für Seeschiffe. Während ein Gebäude sein ganzes Leben lang an einem festen Ort bleibt, bedeutet die Natur der Marineanwendungen, dass ein Schiff in erheblich unterschiedlichen Klimazonen arbeiten kann. Zum Beispiel kann eine Aquakulturflotte vor der frigiden Küste von Neufundland mit dem Wechsel der Jahreszeiten in stark balmierte Fischereigewässer in Südostasien umgeleitet werden. Das Schiff benötigt eine Wärmedämmung, um Temperaturschwankungen zu tolerieren und die Besatzungsmitglieder komfortabel und sicher zu halten. Eine weitere Besonderheit, die die in der Meeresumwelt verwendete Isolierung von anderen Anwendungen unterscheidet, ist die flüssige Natur der Umwelt. Die Isolationssysteme in der Meeresumwelt müssen der Exposition gegenüber Wasser und hohen Feuchtigkeitsniveaus standhalten. Auf Schiffen, die in der Öl- und Gasindustrie tätig sind, ist der Korrosionsschutz unter Isolierung (CUI) ein großes Problem, da sich Feuchtigkeit bei Stahlkomponenten an benachbarten Rohren und Geräten sammeln und diese erodieren kann. Die Systeme müssen auch gegen die Gefahr des Eindringens des Wassers über der Brücke abgedichtet werden, die eine Bedrohung für Ausrüstung, Gehäuse und alles an der Oberfläche darstellt. Selbst kleine Lücken in der Isolierschicht können genug Wasser eindringen lassen, um erhebliche Korrosionsprobleme zu verursachen. CUI hat auch wirtschaftliche Kosten. Die 2016 veröffentlichte NACEInternationalImpact Misureonal Prävention, Anwendung und Ökonomie der Korrosionstechnologie erklärte: "Die globalen Korrosionskosten werden auf 2,5 Billionen Dollar geschätzt, was 3,4% des Bruttoinlandsprodukts (BIP) entspricht (2013)."4 In dem Bericht heißt es weiter, dass "bei Anwendung der verfügbaren Korrosionskontrollverfahren [geschätzte Einsparungen] zwischen 15 und 35% der Korrosionskosten erzielt werden könnten." Individuelle Sicherheit und Umweltauswirkungen sind zusätzliche Kosten, die bei CUI berücksichtigt werden müssen. Eine dritte Herausforderung, wenn man an die Isolierung der Meeresumwelt denkt, ist der sehr begrenzte Platz an Bord der meisten Schiffe. Laut Peter Betti, Senior Project Manager bei Performance Contracting, Inc. (PCI) wurden viele Marineschiffe mit Spezifikationen entwickelt, die redundante Ausrüstung erfordern, was den Raum verengt. "Eine Salamacchine ist im Wesentlichen ein komprimiertes Kraftwerk in einem sehr kleinen Bereich," sagt Mr. Betti. Zu bemerken ist, dass der Raum eine erhebliche Einschränkung bei der Installation der Meeresisolierung ist. Als praktisches Beispiel ist die Einrichtung eines Schotts zu betrachten, in dem ein 3-Brandschutzprodukt installiert werden muss, während ein Stillstand von 5 aus dem Schott genommen wird, und schwere Teile der strukturellen Ausrüstung darin untergebracht werden.
Wer kontrolliert und zertifiziert die in nationalen und internationalen Gewässern verwendeten Dämmstoffe? Die Regulierungsbehörden vertreten sowohl die Werften als auch die Reeder. Die International Maritime Organization (IMO), U.S. Navy, American Bureau of Shipping (ABS) und DNV-GL sind einige der großen Organisationen, die unter anderem zur Klassifizierung amerikanischer Schiffe verwendet werden und das Internationale Übereinkommen über die Sicherheit des Lebens auf See (SOLAS), die vom IMO5- Leitfaden für die internationale Sicherheit von Handelsschiffen festgelegt wurden. Die SOLAS-Verordnungen wurden vor mehr als einem Jahrhundert als Reaktion auf die Titanic-Katastrophe von 1914 angenommen, und mehrere SOLAS-Änderungsanträge folgten. Glistandarddella U.S. Navy(navy.mil) steuern die von der U.S. Navy in Auftrag gegebenen Schiffe, während ABS auch Standards als eine von vielen Weltklassifikationsorganisationen setzt, die sich den technischen, betrieblichen und regulatorischen Herausforderungen stellen, um sichere und verantwortungsvolle Meeres- und Offshore-Industrien zu unterstützen. Die von diesen Klassifikationsgesellschaften verwendeten Normen werden von Ingenieuren, Schiffbauern und Werften sehr ernst genommen. Während die Isolierung einen sehr kleinen Teil der Kosten für den Bau eines Schiffes ausmacht, kann die Nichtauswahl eines Materials gemäß den von den Klassifikationsgesellschaften festgelegten Standards zu einer Verhaftung führen. Laut Hrn. Betti, " würde die Isolierung 1 bis 3% der Gesamtkosten eines Projekts kosten, aber es kann das ganze Projekt völlig stützen, wenn das falsche Produkt installiert ist." Es ist wichtig, die von Organisationen wie IMO, navy.mil und ABS festgelegten Standards zu verstehen und einzuhalten.
In allen Schiffskategorien und Klassifikationsorganisationen ist die Feuerbeständigkeit ein Schlüsselfaktor für Dämmstoffe. Offshore-Bohranlagen, Handelsschiffe und Kriegsschiffe sind alle anfällig für Katastrophen im Brandfall. Im Gegensatz zu Geschäftsgebäuden können sich Besatzung und Passagiere meilenweit von einem sicheren Evakuierungspunkt entfernt befinden. Aus diesem Grund sind nicht brennbare Materialien für Bohrinseln, Schiffe und Schiffe der Marine zur Brandverhütung unerlässlich. In einer Bordumgebung, in der die Besatzung in der Regel nur sehr begrenzte Möglichkeiten für den Ausstieg hat, machen die flammhemmenden Eigenschaften von ordnungsgemäß getesteten Dämmstoffen es zu einer zuverlässigen Option für Schiffsisolierungsanwendungen.
Die Vorschriften für SOLAS Kapitel II-2 sollen sicherstellen, dass Brände in erster Linie vermieden werden.6 Materialien wie Teppiche und Wandverkleidungen werden streng kontrolliert, um das Risiko zu reduzieren. Als nächstes liegt der Schwerpunkt auf der schnellen Erkennung von Bränden, gefolgt von Richtlinien, um sicherzustellen, dass jeder auftretende Brand eingedämmt wird. Eine Vielzahl von Brandschutzsystemen stehen zur Verfügung, um Brände zu begrenzen. Die Gestaltung von Schiffen zur Erleichterung der Evakuierung von Besatzung und Passagieren ist ein Schlüsselelement des Kapitels. SOLAS enthält auch Anhänge über Brandschutzmaterialien und die erforderlichen Genehmigungsprüfverfahren. Die Richtlinien verbieten die Installation von brennbaren Materialien außer auf Systemen mit kalter Oberfläche.
Die Feuerwiderstandseigenschaften der Isolierung sind hier besonders wichtig. Für nicht brennbare Materialien (SOLAS) gelten die Richtlinien und Standards ASTM C547.
Das Gewicht des Isoliersystems im Zusammenhang mit dem Gesamtgewicht des Schiffes, d. h. Kraftstoff, Generatoren, Ausrüstung und anderen Materialien, ist zu berücksichtigen. Handelsschiffe können mit Dieselkraftstoff und massiven Generatoren beladen werden, wodurch das Gesamtgewicht des Schiffes erhöht wird. Da Gewichtsgrenzen im Seeverkehr eine große Rolle spielen, sollte ein starkes umgekehrtes Verhältnis zwischen der Menge und der Position der installierten mechanischen Isolierung und dem kombinierten Gewicht von Generatoren und Kraftstoff bestehen.
Jüngsten Untersuchungen zufolge ist Pesodi als Material nicht unbedingt die beste Wahl mit Bezug auf seine Stärke. Fortschritte in der Bauwissenschaft ermöglichen leichteren Dämmsystemkomponenten eine höhere Druckfestigkeit.
Salzwasser kann eine besonders raue Umgebung für Materialien im Meeressektor darstellen. Eine auf Marinelink.com veröffentlichte Studie untersuchte mehr als 1.000 Fehlerfälle in 5 spezialisierten Labors in den USA, Europa und Asien und stellte fest, dass mehr als ein Viertel (27%) der Ausfälle in Rohren und Rohrleitungen durch Komponenten in der Öl- und Gasindustrie verursacht werden.7
Das Sammeln von Kondensat in Bereichen wie
Kaltwassersystemen kann ein Problem in der Meeresumwelt sein. Aus diesem Grund sollte die Installation einer Dampfsperre an Kaltwassersystemen und in allen Bereichen, in denen Kondensation ein Problem darstellen kann, als gute Praxis angesehen werden. In einer feuchten Umgebung kann es für Produkte schwierig sein, dicht zu bleiben, was ein sicheres Verschluss-/Versiegelungssystem besonders wichtig macht.
Da die Ummantelung auf marinen Glasfaserdämmprodukten dazu beiträgt, die Rohre vor dem Eindringen von Feuchtigkeit zu schützen, hilft sie auch, sich gegen CUI zu schützen und so ein Schiff vor möglichen Prozessfehlern, Beschädigung der Ausrüstung und Erhöhung des Verlustpotenzials zu schützen.
Die Wärmeleitfähigkeitseigenschaften der Isolierung mildern und reduzieren die Wärmeübertragung zwischen dem Schiffsbereich und der äußeren Umgebung. Die Grenzen von Muscheln, Rümpfen und Brücken trennen Bereiche mit Innentemperatur und Luftfeuchtigkeit vom Raum. Je nach Jahreszeit kann der Temperaturbereich zwischen der Außenumgebungstemperatur oberhalb der Wasserlinie und dem Meerwasser stark variieren. Das Meerwasser reicht von etwa 90 º F bis 28 º F, die Temperatur, bei der es blockiert. Die Grenzen der Schalen oberhalb der Wasserlinie sind der Sonneneinstrahlung und Umgebungstemperaturen zwischen 120 º F und -60 º F ausgesetzt. Mit diesem Temperaturbereich sagt Hr. Betti, dass gut isolierte Seitenschalen in wenigen Monaten zu betrieblichen Einsparungen und einer Kapitalrendite führen können. Wenn sie nicht isoliert sind, können die Verstärkungen eines Gefäßes als Wärmeübertragungsrippen wirken, was die Gesamtwärmeübertragung erheblich erhöht.
Wie sich in den oben genannten Anwendungen widerspiegelt, ist die Meeresisolierung notwendig, um viele Funktionen auszuführen, die von Feuerwiderstand bis hin zum akustischen Management reichen. Letztendlich gibt es kein silbernes Geschossisoliermaterial, das für alle maritimen Anwendungen geeignet ist. Einige Hersteller erkennen die Möglichkeiten der maritimen Industrie. Genau wie die strategisch spezifizierte Isolierung die unterschiedlichen Leistungsanforderungen an Land erfüllt, widerstehen zertifizierte Meeresprodukte den Herausforderungen auf See und in heimischen Gewässern.