Nghiên cứu thử nghiệm, đánh giá hiệu quả của bộ vật liệu sơn phủ bảo vệ lớp vỏ cao su cách âm tàu ngầm Kilo 636 chống tác động xâm thực của môi trường biển

Bộ vật liệu sơn phủ bảo vệ lớp vỏ cao su cách âm tàu ngầm Kilo 636 chống tác động xâm thực của môi trường biển được nghiên cứu chế tạo trên cơ sở phân tích xác định thành phần hóa học các loại sơn đang được sử dụng, thực trạng, đặc điểm tác động thực tế của môi trường xâm thực biển Vịnh Cam Ranh.

Hóa học Kỹ thuật mơi trường NGHIÊN CỨU THỬ NGHIỆM, ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ CỦA BỘ VẬT LIỆU SƠN PHỦ BẢO VỆ LỚP VỎ CAO SU CÁCH ÂM TÀU NGẦM KILO 636 CHỐNG TÁC ĐỘNG XÂM THỰC CỦA MÔI TRƯỜNG BIỂN Võ Hoàng Phương*, Nguyễn Thị Hương, Nguyễn Ngọc Sơn Tóm tắt: Bộ vật liệu sơn phủ bảo vệ lớp vỏ cao su cách âm tàu ngầm Kilo 636 chống tác động xâm thực môi trường biển nghiên cứu chế tạo sở phân tích xác định thành phần hóa học loại sơn sử dụng, thực trạng, đặc điểm tác động thực tế môi trường xâm thực biển Vịnh Cam Ranh Kết thử nghiệm thực tế đơn vị vật liệu sơn có hiệu cao việc bảo vệ lớp vỏ cao su cách âm tàu ngầm Kilo 636 chống tác động xâm thực mơi trường biển, góp phần chủ động cơng tác bảo dưỡng tàu ngầm, đáp ứng nhu cầu thực tiễn đơn vị đảm bảo huấn luyện sẵn sàng chiến đấu Từ khóa: Vật liệu sơn chống bám bẩn; Tàu ngầm Kilo 636 ĐẶT VẤN ĐỀ Trong điều kiện mơi trường khí hậu biển nước ta (nhiệt độ nước, độ muối, hàm lượng oxy hòa tan, hàm lượng chất dinh dưỡng ven bờ cao,…) tạo điều kiện cho sinh vật bám bẩn phát triển nhanh, gây ảnh hưởng lớn đến tính kỹ chiến thuật vũ khí, trang bị khí tài hoạt động mơi trường biển Đặc biệt tàu ngầm Kilo 636, lớp vỏ cách âm tàu ngầm bị bám bẩn, gây ảnh hưởng tới tính kỹ thuật, điều kiện tác chiến tầu ngầm Hiện hệ sơn Liên Bang Nga, Jotun,… áp dụng, nhiên, hiệu quả, chất lượng hạn chế Bộ vật liệu sơn phủ chống tác động xâm thực môi trường biển nghiên cứu chế tạo sở phân tích xác định mẫu vật liệu sơn Liên Bang Nga, thực trạng đặc điểm bám bẩn sinh học môi trường biển Vịnh Cam Ranh Kết thử nghiệm ngâm mẫu Cầu cảng Trung đoàn 196/ Quân chủng Hải quân cho thấy, sau sơn có hiệu chống tác động xâm thực môi trường biển Vịnh Cam Ranh (sau 12 tháng thử nghiệm, chưa xuất hiện tượng bám bẩn hư hỏng bề mặt mẫu thử phao thử) Tuy nhiên, để sản phẩm áp dụng đưa vào danh mục vật tư tiêu hao việc bảo dưỡng, tàu ngầm Kilo 636, cần thử nghiệm áp dụng thực tế việc bảo vệ lớp vỏ cao su cách âm tàu ngầm Kilo 636 chống tác động xâm thực môi trường biển Bài viết đưa kết thử nghiệm, đánh giá hiệu vật liệu sơn phủ bảo vệ lớp vỏ cao su cách âm tàu ngầm Kilo 636 chống tác động xâm thực môi trường biển Vịnh Cam Ranh điều kiện sử dụng thực tế, nhằm đưa vào sử dụng góp phần đáp ứng yêu cầu chủ động đơn vị việc bảo quản, sửa ch a tàu định kỳ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Sản phẩm – thiết bị thử nghiệm 2.1.1 Sản phẩm thử nghiệm Bộ vật liệu sơn phủ bảo vệ lớp vỏ cao su cách âm tàu ngầm Kilo 636 chống tác động xâm thực mơi trường biển Viện Hóa học – Vật liệu nghiên cứu chế tạo sở nhiệm vụ “Hồn thiện cơng nghệ áp dụng thử vật liệu sơn phủ bảo vệ lớp vỏ cao su cách âm tàu ngầm Kilo 636 chống tác động bám bẩn sinh học”, gồm 04 loại sơn: - Sơn lót PD/AFPR-0239: loại sơn lót, sử dụng tăng khả bám dính, tương hợp lớp sơn phủ bảo vệ khác vật liệu chế tạo sở cao su Sơn lót 88 V H Phương, N T Hương, N N Sơn, “Nghiên cứu thử nghiệm … môi trường biển.” Nghiên cứu khoa học cơng nghệ PD/AFPR-0239 áp dụng làm lớp sơn lót sơn phủ bảo vệ lớp vỏ cao su cách âm tàu ngầm Kilo 636 chống tác động xâm thực mơi trường biển - Sơn chống lão hóa PD/AAP-136: loại sơn bảo vệ chống lão hóa khí hậu, ánh sáng, môi trường biển cho vật liệu chế tạo sở cao su, loại sơn có mầu đen, chịu nước mặn hệ số phản xạ ánh sáng < 1,5 % Sơn chống lão hóa PD/AAP-136 áp dụng sơn phủ bảo vệ lớp vỏ cách âm tàu ngầm Kilo 636 chống tác động xâm thực môi trường biển phần bên mớn nước - Sơn chống bám bẩn không tan PD/AFP-ISS: loại sơn chống bám bẩn không tan, áp dụng sơn lớp (trên lớp sơn lót PD/AFPR-0239) để bảo vệ lớp vỏ cao su cách âm tàu ngầm Kilo 636 chống tác động động bám bẩn sinh học môi trường biển (phần vỏ cao su mớn nước) - Sơn chống bám bẩn tan PD/AFP-SS: loại sơn chống bám bẩn tan, áp dụng sơn lớp (trên lớp sơn chống bám bẩn không tan PD/AFP-SS) để bảo vệ lớp vỏ cao su cách âm tàu ngầm Kilo 636 chống tác động động bám bẩn sinh học môi trường biển (phần vỏ cao su mớn nước) 2.1.2 Thiết bị - Các thiết bị thi cơng sơn: Súng phun sơn, máy nén khí, máy khuấy, cân kỹ thuật - Thiết bị đo nhiệt độ, pH, độ mặn HI98203, nồng độ oxy hòa tan HI96732 2.2 Phương pháp nghiên cứu 2.2.1 Phương pháp thử nghiệm treo mẫu thực tế theo tiêu chuẩn TCVN 8785-1: 2011 - Mẫu thử nghiệm: Tấm cao su ngụy trang sonar vỏ tàu ngầm Kilo 636 Viện Hóa học – Vật liệu chế thử, kích thước 300x300x50 mm - Phương pháp thi công vật liệu sơn: sử dụng thiết bị thi công sơn thông dụng sơn phủ lên mẫu thử nghiệm lớp sơn: sơn lót PD/AFPR-0239 (1 lớp), sơn chống bám bẩn không tan PD/AFP-ISS (2 lớp), sơn chống bám bẩn tan PD/AFP-SS (1 lớp) Ký hiệu mẫu AFPVN - Phương pháp kiểm tra đánh giá: + Độ bền màng sơn thông qua dấu hiệu hư hỏng như: rạn nứt, tạo vảy, tách, bong tróc, phồng rộp màng sơn + Hiệu chống bám bẩn thực theo phần “Đánh giá độ bền khả chống bám bần hệ sơn nước biển mức độ dược bảo vệ thép” quy định Phụ lục B tiêu chuẩn TCVN 8785 2.2.2 Phương pháp thử nghiệm áp dụng thực tế tàu ngầm Kilo 636 - Phương pháp thi công vật liệu sơn: Tiến hành sơn thử nghiệm sơn nhiệm vụ chế tạo lên lớp vỏ cao su tàu ngầm sửa ch a cấp đốc theo quy trình cụ thể sau: + Chuẩn bị vật liệu, thiết bị, dụng cụ, đồ gá phục vụ thử nghiệm (các loại vật liệu sơn đề tài chế tạo, thiết bị đo kiểm, dụng cụ gia công sơn phủ, ) + Chuẩn bị bề mặt: Bề mặt diện tích lớp vỏ cao su sơn phủ làm học, dầu mỡ, không bị bám bụi bẩn, dính hóa chất nước Bề mặt làm lau dung môi đặc chủng, để bề mặt khô, bay hết dung môi trước đưa lớp sơn lên bề mặt đồng ý cán kỹ thuật Hãng Jotun + Thi công diện tích sơn phủ (08 m2) sơn lót PD/AFPR – 0239: sơn lớp, để khơ hồn tồn + Thi cơng diện tích sơn phủ mớn nước (04 m2) sơn chống lão hóa PD/AAP – 136: sơn lớp, lớp cách 03 Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số Đặc san Viện Hóa học - Vật liệu, - 2020 89 Hóa học Kỹ thuật mơi trường + Thi cơng diện tích sơn phủ mớn nước (04 m2) 02 loại sơn chống bám bẩn: Sơn chống bám bẩn không tan PD/AFP – ISS: sơn lớp, lớp cách giờ; Sơn chống bám bẩn tan PD/AFP – SS: sơn lớp + Lập biên thi công sơn bảo vệ lớp vỏ cao su cách âm tàu ngầm Kilo 636 chống tác động xâm thực môi trường biển Vịnh Cam Ranh - Phương pháp kiểm tra đánh giá: Đánh giá đối chứng với sơn sử dụng sau tàu lên đốc kiểm tra đợt (khoảng năm) hiệu chống lão hóa chống bám bẩn sinh học môi trường biển KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 3.1 Kết thử nghiệm treo mẫu thực tế Trung đoàn 196/Quân chủng Hải quân 3.1.1 Số liệu thủy lý, thủy hóa nơi thử nghiệm Kết kiểm tra số liệu thủy lý, thủy hóa vùng biển Cầu cảng Trung đoàn 196/ Quân chủng Hải quân bảng Bảng Kết kiểm tra số liệu thủy lý, thủy hóa nơi thử nghiệm Ngày kiểm tra Nhiệt độ, oC Độ mặn, ‰ Độ pH Nồng độ O2 hòa tan (mg/l) 30/8/2018 29,8 34,89 8,45 6,84 15/01/2019 26,3 33,54 8,42 6,95 30/5/2019 29,6 34,76 8,46 6,88 3.1.2 Kết kiểm tra đánh giá trạng thái bề mặt mẫu thử nghiệm - Đối với mẫu không sơn (mẫu MT): sau 05 tháng, bề mặt mẫu thử xuất sinh vật bám bẩn gồm hầu, hà, loài nhuyễn thể tảo biển,… bám chắc, chiếm toàn bề mặt mẫu với độ dày 0,5-1 cm Sau 09 tháng, sinh vật bám bẩn phát triển rõ rệt chiếm toàn bề mặt mẫu với độ dày 2-5 cm - Đối với mẫu sơn sơn chống bám bẩn (mẫu AFPVN): sau 09 tháng thử nghiệm, khơng có xuất loại sinh vật bám bẩn khơng có dấu hiệu nứt, tách, phồng rộp, bong tróc mẫu sơn thử nghiệm Hình Mẫu MT (30/8/2018) Hình Mẫu MT (15/01/2019) Hình Mẫu MT (30/5/2019) Kết thử nghiệm đánh giá trạng thái bề mặt mẫu thực tế đưa hình đến cho thấy, vật liệu sơn phủ bảo vệ lớp vỏ cao su cách âm tàu ngầm Kilo 636 chống tác động xâm thực mơi trường biển có hiệu chống bám bẩn sinh học cao Trải qua tháng thử nghiệm, chưa xuất hiện tượng bám bẩn hư hỏng bề mặt mẫu thử phao thử (Vùng biển Trung đoàn 196/ Quân chủng Hải quân) 90 V H Phương, N T Hương, N N Sơn, “Nghiên cứu thử nghiệm … môi trường biển.” Nghiên cứu khoa học công nghệ Hình Mẫu AFPVN (30/8/2018) Hình Mẫu AFPVN (15/01/2019) Hình Mẫu AFPVN (30/5/2019) 3.2 Kết thử nghiệm thực tế Lữ đoàn 189/Quân chủng Hải quân 3.2.1 Số liệu thủy lý, thủy hóa nơi thử nghiệm Kết kiểm tra số liệu thủy lý, thủy hóa vùng biển L đoàn 189/Quân chủng Hải quân bảng Bảng Kết kiểm tra số liệu thủy lý, thủy hóa nơi thử nghiệm Ngày kiểm tra Nhiệt độ, oC Độ mặn, ‰ Độ pH Nồng độ O2 hòa tan (mg/l) 29/8/2018 29,9 34,76 8,42 6,88 30/5/2019 29,6 34,84 8,44 6,91 3.2.2 Kết kiểm tra đánh giá thử nghiệm thực tế Hiệu chống tác động xâm thực môi trường biển bao gồm chống lão hóa (phần mớn nước) chống bám bẩn sinh học (phần mớn nước) đánh giá đối chứng với sơn sử dụng Kết kiểm tra đánh giá trạng thái bề mặt mẫu bảng hình - 10 (ngày kiểm tra: 30/5/2019) Bảng Kết kiểm tra đánh giá trạng thái bề vị trí thi cơng sơn phủ sơn bảo vệ lớp vỏ cao su cách âm tàu ngầm chống tác động xâm thực môi trường biển Diện S Vị trí thử Số Trạng thái mẫu, mức độ tích Loại sơn Ký hiệu TT nghiệm lượng bám bẩn bám bẩn, % Màng sơn có mầu đen, Sườn 26, bóng; Khơng có dấu hiệu Mẫu đối mạn trái Bộ sơn Jotun nứt, tách, phồng rộp, bong (Phần chứng tróc màng sơn; Có mớn nước) tượng phản xạ ánh sáng Màng sơn có mầu đen, Bộ sơn chống lão khơng bóng; Khơng có dấu Sườn 26, hóa (Sơn lót Mẫu sơn hiệu nứt, tách, phồng rộp, mạn trái PD/AFPR – 0239; thử 04 m2 (Phần bong tróc màng sơn; Khơng Sơn chống lão hóa nghiệm mớn nước) có tượng phản xạ ánh PD/ AAP – 136) sáng - Khơng có xuất Sườn 26, sinh vật bám bẩn bề mạn trái Mẫu đối (Phần Bộ sơn Jotun mặt 2-3 chứng mớn - Khơng có dấu hiệu nứt, nước) tách, phồng rộp, bong tróc Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số Đặc san Viện Hóa học - Vật liệu, - 2020 91 Hóa học Kỹ thuật môi trường màng sơn - Xuất lớp phủ mỏng, bám bề mặt sơn phủ Bộ sơn chống bám - Khơng có xuất bẩn sinh học (sơn lót sinh vật bám bẩn bề Sườn 26, PD/AFPR – 0239; mặt vị trí sơn thử nghiệm Mẫu sơn mạn trái sơn chống bám bẩn - Khơng có dấu hiệu nứt, (Phần thử 04 m khơng tan PD/ tách, phồng rộp, bong tróc mớn nghiệm AFP – ISS; Sơn màng sơn nước) chống bám bẩn - Xuất lớp phủ mỏng, tan PD/ AFP – SS chứa nhuyễn thể, tảo biển 2-3 Hình Mẫu sơn sơn chống lão hóa thử nghiệm; Sườn 26, mạn trái, phần mớn nước (30/5/2019) Hình Mẫu sơn sơn Jotun; Sườn 26, mạn trái, phần mớn nước (30/5/2019) Hình Mẫu sơn sơn chống bám bẩn sinh học thử nghiệm; Sườn 26, mạn trái, phần mớn nước (30/5/2019) Hình 10 Mẫu sơn sơn Jotun; Sườn 26, mạn trái, phần mớn nước (30/5/2019) Kết kiểm tra đánh giá cho thấy, sau 09 tháng thử nghiệm, từ ngày 30/8/2018 đến ngày 30/5/2019, vật liệu sơn bảo vệ lớp vỏ cao su cách âm tàu ngầm Kilo 636 chống tác động môi trường xâm thực biển nhiệm vụ nghiên cứu hồn thiện có hiệu cao việc chống lão hóa chống bám bẩn lớp vỏ cao su cách âm tàu ngầm Kilo 636, tương đương sơn Hãng Jotun sử dụng Mặt khác, kết thử nghiệm cho thấy: lớp sơn chống lão hóa (sử dụng mớn nước), khơng có tượng phản xạ ánh sáng lớp sơn Hãng Jotun 92 V H Phương, N T Hương, N N Sơn, “Nghiên cứu thử nghiệm … môi trường biển.” Nghiên cứu khoa học công nghệ KẾT LUẬN Kết nghiên cứu thử nghiệm, đánh giá thực tế Trung đoàn 196/Quân chủng Hải quân (mẫu sơn phủ sơn cao su ngụy trang sonar Viện Hóa học-Vật liệu chế tạo) 08 m2 tàu 183 L đoàn 189/ Quân chủng Hải quân (04 m2 phủ mớn nước 04 m2 phủ mớn nước) cho thấy: vật liệu sơn phủ bảo vệ lớp vỏ cao su cách âm tàu ngầm Kilo 636 chống tác động xâm thực mơi trường biển có hiệu chống bám bẩn cao, sau 09 tháng thử nghiệm, mẫu thử diện tích sơn thử nghiệm khơng bị bám bẩn sinh học hư hỏng màng sơn Trên sở kết đạt được, chứng minh vật liệu sơn phủ bảo vệ lớp vỏ cao su cách âm tàu ngầm Kilo 636 chống tác động xâm thực mơi trường biển có triển vọng phát triển bước nhằm mục đích đưa sản phẩm vào thực tế, đáp ứng yêu cầu chủ động sản xuất, bảo đảm vật liệu sơn nước để bảo dưỡng tàu ngầm, phục vụ công tác huấn luyện sẵn sàng chiến đấu đơn vị TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Võ Đề, Nguyễn Đức Trung, Negasep N E, Carpop A V, “Bám bẩn sinh học ăn mòn biển”, Tuyển tập báo cáo khoa học 1998, Quyển III – Độ bền nhiệt đới 1998 [2] Võ Hoàng Phương, Đề tài cấp Viện KHCN quân “Nghiên cứu chế tạo vật liệu sơn phủ bảo vệ lớp vỏ cách âm Tàu ngầm Kilo 636 chống tác động bám bẩn sinh học môi trường biển Vịnh Cam Ranh”, Thời gian thực hiện: 2014-2016 [3] Martin Wahl, “Marine epibiosis I Fouling and antifouling: some basic aspects”, Mar Ecol Prog Ser Vol 58: 175-189 1989 [4] Claire Hellio and Diego Yebra, “Advances in marine antifouling coatings and technologies”, Woodhead Publishing Limited, Abington Hall, Granta Park, Great Abington, Cambridge CB21 6AH, UK, 2009 [5] TCVN 8785-1:2011, “Sơn lớp phủ bảo vệ kim loại – Phương pháp thử điều kiện tự nhiên” ABSTRACT EXPERIMENTAL RESEARCH, ASSESSMENT OF PROTECTING EFFICIENCY OF COATINGS USED FOR ANECHOIC TILE OF KILO 636 SUBMARINE AGAINST THE AGGRESSIVE IMPACT OF THE MARINE ENVIRONMENT A set of coating materials to protect the anechoic tile of Kilo 636 submarine against the aggressive effect of the marine environment has been researched and manufactured base on analyzing and determining the chemical composition of the coating being used, actual situation, actual impact characteristics of the erosion environment at Cam Ranh Bay The results of experiment shows that the coating materials is highly effective in protecting anechoic tile of Kilo 636 submarine against the aggressive effect of the marine environment, contributing to taking the initiative in submarine maintenance work, to meet the practical needs of the army Keywords: Coating materials; Antifouling; Kilo 636 submarine Nhận ngày 17 tháng năm 2020 Hoàn thiện ngày 18 tháng năm 2020 Chấp nhận đăng ngày 24 tháng năm 2020 Địa chỉ: Viện Hóa học – Vật liệu/Viện Khoa học Công nghệ quân * Email: vophuong71@gmail.com Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số Đặc san Viện Hóa học - Vật liệu, - 2020 93 ... vật liệu sơn bảo vệ lớp vỏ cao su cách âm tàu ngầm Kilo 636 chống tác động môi trường xâm thực biển nhiệm vụ nghiên cứu hoàn thiện có hiệu cao việc chống lão hóa chống bám bẩn lớp vỏ cao su cách. .. hình đến cho thấy, vật liệu sơn phủ bảo vệ lớp vỏ cao su cách âm tàu ngầm Kilo 636 chống tác động xâm thực mơi trường biển có hiệu chống bám bẩn sinh học cao Trải qua tháng thử nghiệm, chưa xuất.. .Nghiên cứu khoa học công nghệ PD/AFPR-0239 áp dụng làm lớp sơn lót sơn phủ bảo vệ lớp vỏ cao su cách âm tàu ngầm Kilo 636 chống tác động xâm thực môi trường biển - Sơn chống lão hóa