一、海洋工程装备简介
海洋工程装备是开发、利用和保护海洋所使用的各类装备的总称，其上游包括海工装备设计、主要材料及涂料、配套零件及系统；中游包括生产装备、辅助设备、钻井平台；下游应用于海洋工程项目总包、海洋能源开发工程建筑、海洋油气资源勘探开采、海上油田开采、油田工作及辅助性工作等。
二、海洋装备有以下多种类型：
1、新型动力船舶：随着大气污染和水污染防治工作的不断深化，能有效减少船舶污染物排放的LNG、氢能、氨气、动力电池等新型动力船正受到越来越多的关注。
2、大型邮轮等高端船舶：大型邮轮是船舶工业“皇冠上的最耀眼的明珠”，邮轮产业链的形成是以邮轮作为主要载体，以休闲、观光、游玩等为具体内容，以船舶制造、交通运输、游览观光、后勤保障、餐饮购物、港口服务和银行保险等行业构成完整的产业链条。
3、深海资源勘探和开发装备：国际海底拥有丰富的矿产资源，以多金属结核、多金属硫化物和富钴铁锰结核为主。近年来，美国、加拿大、英国等一些国家的深海矿业公司正在加紧采矿技术研发。国际海底矿产资源勘探加速，商业性开采时代或将来临，这将为深远海勘探船、探矿船、钻采设备、钻井平台等海洋装备提供巨大机遇。
4、海上风能源开发装备：海上风电产业链，以海上风电场规划及装备需求为契机，需要有海上浮式风电装备总体方案，突破海上浮式风电装备的总体设计及关键系统集成设计技术。大功率风机已成为海上风电未来的发展方向，运输吊装运维设备和船舶进一步专业化。
5、海上清洁能源装备：如海上LNG发电装备、海上制氢装备等。
三、复合材料正快速渗透到海洋装备的方方面面
1、复合材料在船舶领域应用优势
船舶、潜水器、近海结构和其他海洋结构部件都面临着相关的环境挑战。因此，通常会考虑具有较高抗性且长时间几乎不需要维护或无需维护的材料。此外，对于船舶来说，重量轻和耐腐蚀性是必须的，以满足设计要求，并能快速且可靠地运行。复合材料，特别是纤维增强聚合物（FRP），自二战后早期应用以来已广泛应用于海洋工业，当时设计复合材料是为了克服钢、铝和木材的腐蚀问题。减重过去是，现在仍然是一个关键方面，特别是对于商船的上部重量而言。多年来，复合材料不断发展，以满足海洋领域不断增长和变化的需求，在制造格栅、管道、轴、管道和船体外壳等综合元件方面仍有相关应用。迄今为止，复合材料已用于海洋领域的所有区域以及各种部件和结构，即船体、轴承、螺旋桨、舱口盖、排气装置、上部结构、天线罩、声纳罩、栏杆、各类船舶、阀门和其他海底结构。近年来，由复合材料制成的竞赛动力艇因持久的高性能和安全性变得越来越常见。
2、复合材料在深海资源勘探领域的应用
复合材料在深海资源勘探领域有广泛应用，以下是一些常见的应用场景和相关复合材料的特点：
1）脐带式管缆和系缆：碳纤维复合材料（CFRP）具有弯曲刚性高、极限强度大、耐腐蚀性强等优点，可用于近海石油平台的结构件，如脐带式管缆和系缆。相比钢制绳索和管子，其重量更轻，可减少平台漂浮尺寸和消耗，且无需周期性检修和维护。
2）立管：传统钢制立管在深海环境中面临腐蚀和重量等问题，而 CFRP 立管具有更好的耐腐蚀性和轻质高强的特性，能够适应深海的恶劣条件。
3）可卷绕复合材料管：这种管材具备柔韧性和抗腐蚀性，便于在深海作业中进行铺设和使用。
4）形状感应毡：可用于监测和感知深海结构的形状变化，有助于及时发现潜在问题。
5）钻井管：例如碳纤维复合材料制成的连续抽油杆，解决了钢制抽油杆在作业中因管外海水压力与管内压力不平衡而引起的疲劳断裂问题。其在海水中使用寿命更长，且更耐腐蚀，适合海底油田开发。
6）复合材料容器：可用于存储和运输深海资源，耐高温高压，具有良好的安全性和可靠性。
7）水下机器人：采用复合材料制成的水下机器人，如“洞察”号自主水下机器人，具有体积小、续航力强的特点。它安装了深海自适应浮力均衡技术模块和深海照相机，能在水下高效长距离航行，灵活执行近底精细调查任务，可提高海底矿区资源和生物分布调查效率。
此外，在海洋平台建设中，复合材料能够抵抗海水的腐蚀和海洋气候的侵蚀，延长海洋平台的使用寿命并降低维护成本。随着技术的不断进步，复合材料在深海资源勘探领域的应用有望进一步拓展和深化，为深海勘探和开发提供更可靠、高效的解决方案。同时，纳米纤维增韧膜等技术的发展也有助于提高复合材料的性能，使其在深海环境中表现更加出色。不过，复合材料的应用也需要充分考虑其成本、制造工艺、长期稳定性等因素，以确保在深海资源勘探中的安全性和经济性。
3、复合材料在海上风能领域的应用
1）风机叶片：风机叶片是海上风力发电的关键部件之一。使用玻璃纤维、碳纤维等增强材料与树脂基体复合而成的材料，具有比强度高、比模量大、抗疲劳性能好等优点，可以制造出更长、更轻且能在恶劣海洋环境下可靠运行的叶片。例如，碳纤维增强复合材料具有耐腐蚀、耐疲劳等特性，可用于制造性能更优的风机叶片。
2）导管架基础接头：海上风电机组的导管架基础接头处通常面临复杂的载荷和环境条件。荷兰的 Tree Composites 公司开发的玻璃纤维增强塑料（GFRP）复材接头，取代了传统的焊接接头，显著降低了运行前排放，并将基础结构制造吞吐量提高了100%，同时优化了结构性能，防止了化学腐蚀。这种复合材料接头通过载荷路径优化形状减少了构件界面处的应力集中，抗疲劳性能得到显著提高，还能减少高达60%的钢材需求，使导管架基础的碳足迹减少30-50%。
3）芯核材料：叶片芯核对于涡轮机叶片的刚度起着关键作用。传统的端粒巴沙木是一种常用的芯核材料，其具有环境友好、强度和刚度高的特点。此外，通过利用回收的热塑性塑料（如大部分由回收 PET 瓶制成的 Kerdyn PET 结构芯核）代替不可回收的热固性材料，可在保证性能的同时更加环保。例如固瑞特（Gurit）公司采用回收 PET 制成的芯核材料，其在平衡耐热性、力学性能和成本方面具有优势，并且可以回收任何生产废料以制成新的泡沫芯核材料。
随着技术的不断进步，复合材料在海上风能领域的应用有望进一步拓展和优化，以提高海上风力发电的效率、可靠性和可持续性。同时，对于复合材料的长期稳定性、可回收性等方面的研究也在不断深入，以应对未来海上风能发展的更多挑战和需求。
4、在海上清洁能源装备开发中的应用：
a、海上光伏平台：例如“集林一号”海上光伏平台在国内首次采用联合研发的新型复合材料作为主材。这种新型生物基材料与传统钢结构相比，具有重量更轻、成本更低、耐海水腐蚀、使用寿命更长、绿色环保等优势，可提高海上光伏项目的光照利用效率和发电量。
b、海洋平台组件：如柱管（从平台向下延伸到水面以下以供应海水的管）和消防水系统等。复合材料的抗腐蚀性能意味着多年的免维护服务，其生命周期成本节省可高达70％。
c、在海上 LNG 发电装备中的应用
1）储存罐体：复合材料那可是具有超级棒的耐低温性能和抗腐蚀性能呢，完全可以用来制造 LNG 的储存罐体，稳稳地确保 LNG 在低温下能够安全储存！
2）管道系统：能够大大减轻管道的重量，同时还拥有出色的耐低温和抗腐蚀特性，为 LNG 的输送安全提供稳稳的保障！
3）结构部件：像支撑结构和框架等等，复合材料高强度和轻量化的特点那可真是太厉害啦，有助于减轻整体装备的重量，让装备的稳定性和可操作性蹭蹭往上涨！
d、在海上制氢装备中的应用：
1）电解槽部件：部分复合材料能够大显身手，用于制造电解槽中的关键部件，比如电极支架等，因为它有着良好的化学稳定性和导电性，对提高电解效率和设备的使用寿命帮助可大啦！
2）气体分离膜：一些特殊的复合材料能够化身成为气体分离膜，特别有效地分离氢气和其他气体，让氢气的纯度变得高高的！
3）防护外壳：为设备提供强有力的防护，勇敢地抵御海洋环境中的腐蚀、冲击和磨损！总之，复合材料的应用为海上 LNG 发电装备和海上制氢装备的性能提升、可靠性增强以及适应海洋复杂环境提供了强大有力的支持！随着材料科学不停地向前发展，它的应用前景一定会更加灿烂广阔，充满无限可能！总之，纤维复合材料在海洋工程装备领域正在快速渗透。（来源：网络）
－－－－－－
相关文章推荐：
两岸猿声啼不住，轻舟已过万重山---中国玻璃钢渔船发展风雨历程
面对新一轮环保革命 | Synolite新丽材低苯乙烯树脂为您保驾护航
剑在手，问天下谁是英雄！--FRP渔船制造 真空树脂导入成型 手糊成型工艺PK
无蜡垢更好用！玻璃钢专用脱模蜡——美国Stoner蜜蜡250脱模蜡，您值得拥有！
还在为车间气味、粉尘、废料处理等问题发愁吗？新型VPI硅胶真空成型工艺为您轻松搞定
几度风雨几度春秋，风霜雪雨搏激流——中国渔船玻璃钢化是必然发展趋势！
打印
