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第一章

油船總體布置與構(gòu)造第一節(jié)油船船體結(jié)構(gòu)一、船體結(jié)構(gòu)基本型式(一)單殼油船的結(jié)構(gòu):龍骨外只包覆有一層船殼鋼板,鋼板外是海水,鋼板內(nèi)就是貨艙,這種船稱為單殼船單殼船的整體強(qiáng)度較差,對(duì)于油輪來說,如果有碰撞、觸礁等事故發(fā)生,單層鋼板破碎后,貨油就會(huì)直接泄露到大海中,容易引起油污染事故。國(guó)際公約允許載重量小于600t的油船采用單殼結(jié)構(gòu)。載重量大于等于600t,但小于5000t,每個(gè)貨油艙容積小于700m3的油船允許是雙層底單舷側(cè)結(jié)構(gòu)(雙底單殼)單殼油船的結(jié)構(gòu)形式大多為縱骨架式。也有將底部和甲板設(shè)計(jì)成縱骨架式,舷側(cè)設(shè)計(jì)成橫骨架式。

單殼船剖面圖第一節(jié)油船船體結(jié)構(gòu)(二)雙殼油船的結(jié)構(gòu):是指雙層底、船側(cè)具有內(nèi)外兩層殼板的運(yùn)油“船舶”。為了進(jìn)一步改善海上石油運(yùn)輸安全,國(guó)際海事組織海上環(huán)境保護(hù)委員會(huì)第44次會(huì)議一致同意把采用雙殼油船、逐步淘汰單殼油船看作消除不合格油船措施的一個(gè)重要方面,并于2001年4月MEPC第46次會(huì)議上正式通過了單殼油船淘汰方案,作為《國(guó)際船舶防污染公約》3G款的修正條款國(guó)際公約要求載重量大于等于5000t的油船必須設(shè)置雙殼。雙殼油船是在貨油艙范圍內(nèi)由舷邊艙和雙層底組成,其空間可作為專用壓載艙。第一節(jié)油船船體結(jié)構(gòu)(三)中層水平中隔艙(mid-deckconstruction)“中層水平中隔艙”構(gòu)造的油船上,有雙層邊艙但沒有雙層底,而是另一甲板安裝在貨艙內(nèi)并有通風(fēng)設(shè)備,當(dāng)船底殼被破壞,這樣的結(jié)構(gòu)使外面向上的壓力大于貨油艙內(nèi)部的壓力。從而防止貨油流出。盡管采用中層水平中隔艙結(jié)構(gòu)和采用雙殼結(jié)構(gòu)均滿足MARPOL73/78公約的要求,但由于中層水平中隔艙構(gòu)造不為美國(guó)《1990年油污法》所接受,為避免油船不能進(jìn)入美國(guó)水域,新建造的油船基本上都采用了雙殼結(jié)構(gòu)。第一節(jié)油船船體結(jié)構(gòu)(四)雙殼船與單殼船之間的差異及國(guó)際公約的相關(guān)要求1.雙殼油船與單殼比較相對(duì)來說,雙殼船的優(yōu)勢(shì)是非常明顯的。雙層殼油船在擱淺、低速航行時(shí)發(fā)生一般性的碰撞事故,僅外層船體易被擊穿,而液貨艙依然完整,從而防止海上溢油的發(fā)生,減少了海上污染。而且貨油艙具有光滑的平面,從而使殘油量減小,洗艙容易,減少含油污水總量。但雙層殼油船也存在一些不可忽視的問題,如重量增加、造價(jià)提高、凈載重量下降和維修工作量加大等。2.國(guó)際公約關(guān)于單殼油船淘汰期限的要求第1類船舶,即不能滿足公約有關(guān)專用壓載艙保護(hù)位置要求的20000載重噸及以上的原油船(運(yùn)載原油、燃油、重柴油或潤(rùn)滑油)或30000載重噸及以上的成品油船(運(yùn)載其他油類)的船舶已于2005年淘汰。第2類船舶,即滿足公約有關(guān)專用壓載艙保護(hù)位置要求的20000載重噸及以上的原油船(運(yùn)載原油、燃油、重柴油或潤(rùn)滑油)或30000載重噸及以上的成品油船(運(yùn)載其他油類)以及第3類船舶,即5000載重噸及以上不屬于上述兩類的油船,已最晚于2010年淘汰。第一節(jié)油船船體結(jié)構(gòu)二、現(xiàn)代油輪基本結(jié)構(gòu)特點(diǎn)(1)船體結(jié)構(gòu)采用縱骨架式結(jié)構(gòu)。(2)雙層底、雙殼舷邊艙和單甲板。(3)兩道縱艙壁,將貨油艙在橫向范圍內(nèi)劃分為一個(gè)中油艙和左、右邊油艙。(4)斜底邊艙與雙層底和舷邊艙相連(5)雙層底結(jié)構(gòu)由實(shí)肋板與中桁材、左右至少2道旁桁材(在縱艙壁及斜底邊艙的縱艙壁下)組成。(6)舷邊艙內(nèi)設(shè)置橫向強(qiáng)框架。該橫向強(qiáng)框架與肋板、強(qiáng)橫梁位于同一平面,組成橫向強(qiáng)肋框。舷邊艙內(nèi)置一定數(shù)量的開孔平臺(tái),其中有一道開孔平臺(tái)在斜底邊艙與內(nèi)殼縱艙壁相交之處。(7)在中油艙的縱艙壁垂直桁之間或在邊油艙的縱艙壁垂直桁之間設(shè)置1~2道水平撐桿。(8)油密橫艙壁和縱艙壁采用平面結(jié)構(gòu)居多,油密橫艙壁的垂直扶強(qiáng)材由艙壁水平桁支撐,艙壁水平桁位置與舷邊艙開孔平臺(tái)對(duì)齊。第一節(jié)油船船體結(jié)構(gòu)三、現(xiàn)代油輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)建造要求(一)船舶結(jié)構(gòu)共同規(guī)范2005年12月召開的國(guó)際船級(jí)社協(xié)會(huì)(下簡(jiǎn)稱IACS)大會(huì),制定了雙殼體油輪和散貨船的“船舶結(jié)構(gòu)共同規(guī)范”(CommonStructuralRules,CSR),并于2006年4月1日正式生效,并強(qiáng)制執(zhí)行。CSR不僅具有船舶設(shè)計(jì)、建造、維修和保養(yǎng)等方面的技術(shù)指導(dǎo)意義,而且對(duì)于船舶所有人和經(jīng)營(yíng)人日后船舶的訂造、購(gòu)置和交易,將發(fā)揮巨大的經(jīng)濟(jì)作用。CSR新規(guī)范是IACS成立以來,第一次系統(tǒng)地制定的單一類型船舶規(guī)范,避免了過去在統(tǒng)一要求、統(tǒng)一解釋、推薦性須知制定中的不全面性,使得IACS的共同規(guī)范更加貼近設(shè)計(jì)與建造現(xiàn)場(chǎng)以及船東的使用目標(biāo)。同時(shí),CSR避免了IACS成員之間由于競(jìng)爭(zhēng)而降低技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的可能性,降低了船廠的標(biāo)準(zhǔn)選擇余地,使得利用規(guī)范差別進(jìn)行市場(chǎng)競(jìng)價(jià)的做法在船廠方面受到了限制。另外,CSR極大地吸收IACS成員的成功經(jīng)驗(yàn),增強(qiáng)了規(guī)范的透明度,同時(shí)還增加了一些靈活性的條款,有利于各國(guó)造船業(yè)進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新。第一節(jié)油船船體結(jié)構(gòu)(二)高強(qiáng)度鋼的使用20世紀(jì)60年代末,建造船舶幾乎還全部采用低碳鋼。在70年代中期高強(qiáng)度鋼開始用于VLCC的甲板和船底,自90年代起VLCC貨油艙區(qū)域的縱向構(gòu)件及其橫向構(gòu)件全都應(yīng)用高強(qiáng)度鋼,高強(qiáng)度鋼的比例高達(dá)80%。高強(qiáng)度鋼具有強(qiáng)度高、重量輕的優(yōu)點(diǎn),但是它的主要弱點(diǎn)是抗疲勞強(qiáng)度并沒有明顯提高,其原因在于采用了高強(qiáng)度鋼,構(gòu)件減薄,相應(yīng)的變形增大,在建造時(shí)構(gòu)件的接頭處,易產(chǎn)生附加載荷。(三)貨油熱效應(yīng)規(guī)范允許雙殼油船運(yùn)載加熱的貨油,在海水溫度低于0℃時(shí)(是指船殼外的海水溫度),熱油可以允許達(dá)到65℃;在海水溫度為5℃時(shí),熱油可以允許達(dá)到75℃,此時(shí)貨油艙結(jié)構(gòu)不需做任何附加的強(qiáng)度計(jì)算。如貨油超過上述溫度,應(yīng)對(duì)船體結(jié)構(gòu)進(jìn)行熱應(yīng)力計(jì)算。第一節(jié)油船船體結(jié)構(gòu)(四)油船結(jié)構(gòu)腐蝕的控制腐蝕損耗是船體構(gòu)件暴露在腐蝕環(huán)境中一個(gè)不可避免的老化過程。為了防止安全裕度過分地減小,同時(shí)也為了避免在過短的時(shí)間內(nèi)更新構(gòu)件,就必須對(duì)滿足強(qiáng)度的構(gòu)件適當(dāng)考慮腐蝕因素(五)燃油艙保護(hù)在MARPOL73/78公約附則Ⅰ中新增第12A條“燃油艙保護(hù)”。根據(jù)新的燃油艙保護(hù)規(guī)則的要求,2010年8月1日之后完工的船舶均需要進(jìn)行燃油艙保護(hù)設(shè)計(jì),此款的附則有詳盡的計(jì)算要求和隔離措施。此規(guī)則僅適用于燃油艙總?cè)莘e(98%裝載)大于600m3的船舶。燃油艙包括重燃油艙和輕柴油艙,但是不包括渣油艙和溢油艙。特別注意,沉淀艙和日用艙是包括在內(nèi)的。容積小于30m3的燃油艙不適用此規(guī)則。容積大于30m3的燃油艙需要雙殼保護(hù)。第一節(jié)油船船體結(jié)構(gòu)四、隔離裝置及油艙艙壁和甲板在防火性能方面的特殊要求(一)隔離裝置國(guó)際公約和船舶建造規(guī)范都要求油船貨油艙和機(jī)艙之間設(shè)置隔離裝置,以達(dá)到安全防火的目的。隔離空艙的設(shè)置是實(shí)現(xiàn)船舶結(jié)構(gòu)有效隔離的主要措施。貨油泵艙、貨油艙、污油水艙和隔離艙應(yīng)位于機(jī)器處所之前。貨物控制站、控制站、住艙和服務(wù)處所應(yīng)位于貨油艙、污油水艙和將貨油艙或污油水艙與機(jī)器處所相隔離的處所之后,但不必在燃油艙和壓載水艙之后。隔離處所應(yīng)保持氣密,如作為內(nèi)部檢查的通道,應(yīng)符合檢查通道的要求。第一節(jié)油船船體結(jié)構(gòu)(二)油艙艙壁和甲板在防火性能方面的特殊要求環(huán)圍起居處所的上層建筑和甲板室其面向貨物區(qū)域的全部限界面,以及面向貨物區(qū)域邊界端面之后3m之內(nèi)的外表面,應(yīng)隔熱至A-60級(jí);駕駛臺(tái)甲板、機(jī)艙頂部的主甲板為A-60防火隔熱標(biāo)準(zhǔn)。通往起居處所、服務(wù)處所、控制站和機(jī)器處所的出入門、空氣進(jìn)口和開口,均不應(yīng)面向貨物區(qū)域。在滿足安全及對(duì)機(jī)電設(shè)備維修保養(yǎng)所必需的空間要求條件下,盡可能提高營(yíng)利區(qū)間的利用率。在滿足完整及破艙穩(wěn)性、縱橫傾平衡及環(huán)境保護(hù)等要求前提下,艙的劃分與布局使船體總縱強(qiáng)度處于低負(fù)載情況達(dá)到減輕空船重量。對(duì)在艏部設(shè)置球艏的中小型船,注意防撞艙壁距艏端應(yīng)不大于船長(zhǎng)的8%。防撞艙壁位置:所有船舶均應(yīng)設(shè)有一道防撞艙壁,它應(yīng)水密延伸至干舷甲板。第二節(jié)貨油艙(Cargooiltanks)一、貨油艙艙壁艙壁的形式主要有:平面油密橫艙壁與縱艙壁、槽型油密橫艙壁與縱艙壁及非油密艙壁和制蕩艙壁等;槽形油密縱、橫艙壁一般設(shè)有底凳和頂?shù)?。二、制蕩艙壁制蕩艙壁是設(shè)在油艙或水艙內(nèi)的帶有一定開孔的艙壁。在船舶橫搖和縱搖時(shí),它能減輕液體的晃動(dòng),并減輕液體對(duì)周圍結(jié)構(gòu)的沖擊。勞氏船級(jí)社認(rèn)為貨油艙長(zhǎng)度大于0.15L時(shí),就應(yīng)考慮在油艙中部設(shè)置橫向制蕩艙壁。制蕩艙壁是非水密的。第二節(jié)貨油艙(Cargooiltanks)三、貨油艙艙口及檢查通道為確保全面的檢查,應(yīng)直接從開敞甲板安全進(jìn)入隔離空艙、壓載艙、液貨艙和貨物區(qū)域的其他處所。可從泵艙、深隔離空艙、管隧、貨艙、雙殼處所或不擬載運(yùn)油或危險(xiǎn)貨物的類似處所安全進(jìn)入雙層底處所。每個(gè)貨艙應(yīng)至少設(shè)置2個(gè)盡可能相互遠(yuǎn)離的出入通道。通常,出入通道應(yīng)對(duì)角線布置,即1個(gè)出入通道布置在左舷靠近貨艙前端艙壁處,另1個(gè)出入通道布置在右舷靠近貨艙后端艙壁處。通過水平開口、艙口或人孔的通道的尺寸應(yīng)足以保證穿戴自儲(chǔ)式呼吸裝置和保護(hù)設(shè)備的人員上下梯子不受阻礙,而且凈孔尺寸應(yīng)便于將受傷人員從艙底提升上來。如通過制蕩艙壁、肋板、縱桁和寬板肋骨上的垂向開口和人孔貫穿到達(dá)該處所長(zhǎng)度或?qū)挾确秶?,這些開孔的最小尺寸應(yīng)不小于600mm×800mm,除非設(shè)有格柵或踏板,否則這些開孔應(yīng)位于從船底板量起不超過600mm的高度處。第二節(jié)貨油艙(Cargooiltanks)四、貨油艙區(qū)域的隔離艙貨油艙區(qū)前后兩端應(yīng)設(shè)有隔離艙,以便與機(jī)艙、干貨艙、居住艙室等隔離。隔離艙艙間應(yīng)有足夠的距離,以便于進(jìn)出,至少不小于760mm,且應(yīng)遮隔全部貨油艙端部艙壁面積。五、貨油艙的分隔及尺寸限制根據(jù)裝載貨油的品種、貨油艙的許用長(zhǎng)度和容積、穩(wěn)性和抗沉性、船體結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和有利于減輕空船重量、貨油裝卸程序和速度及防污染等要求劃分貨油艙。MARPOL73/78公約規(guī)定限制了當(dāng)油船貨艙遭到損壞時(shí),溢入海洋環(huán)境內(nèi)的油的數(shù)量。該規(guī)定限制了貨艙的長(zhǎng)度和寬度,還限制了邊艙艙容應(yīng)少于40000m3。中艙艙容最大為50000m3。第三節(jié)專用壓載艙《1973年國(guó)際防止船舶造成污染公約及其1978年議定書》規(guī)定:載重量為2萬t及以上的新原油油船及載重量為3萬t及以上的新油船,均須設(shè)有專用壓載艙。該艙具有與船舶貨油及燃油系統(tǒng)完全隔絕的壓載泵和管系,只能從海中吸入和排出壓載水。專用壓載艙與船舶的淡水管系亦不相連,同時(shí)也不能用于裝載任何貨物、物料或作為船上貯物間。一、油船邊艙寬度和雙層底高度的尺度要求第三節(jié)專用壓載艙二、專用壓載艙容量要求

根據(jù)MARPOL73/78公約的要求,總載重噸不小于20000t的原油船和不小于30000t的成品油船的專用壓載艙容量應(yīng)使船舶的吃水和吃水差在整個(gè)航行中符合表1-2要求,而對(duì)于船長(zhǎng)小于150m的空船加壓載也要符合表1-2的要求第三節(jié)專用壓載艙三、專用壓載艙(SegregatedBallastTank)的結(jié)構(gòu)形式(1)L形艙是傳統(tǒng)的雙殼雙底組成形式,其邊艙與雙層底艙連通,雙層底內(nèi)有縱向桁材將左舷和右舷的壓載艙分隔開。(2)U形艙是把L形艙的雙層底縱中桁材打通,采用此形式具有布置簡(jiǎn)單、管系少、容易安排通道與通風(fēng)等優(yōu)點(diǎn),但是產(chǎn)生很大的自由液面。(3)J形艙是邊縱艙壁通至基線組成邊艙,內(nèi)底板與縱艙壁相連接組成雙層底艙。(4)S形艙是內(nèi)底通至舷側(cè),邊縱艙壁位于內(nèi)底之上,(5)J形艙與S形艙的組合四、專用壓載艙的結(jié)構(gòu)布置要求在貨油艙區(qū)起保護(hù)作用的雙殼體結(jié)構(gòu)通常是作為壓載艙的。結(jié)構(gòu)基本上為箱格式,必須有安全通道進(jìn)入,以方便檢查和維修保養(yǎng)。第四節(jié)貨油艙與壓載水艙結(jié)構(gòu)檢查一、貨油艙檢查檢驗(yàn)?zāi)康氖菫榱舜_定艙中腐蝕及耗蝕情況及缺陷。為了得到這種信息,首先應(yīng)明確貨艙中關(guān)鍵位置,熟悉船舶的檢驗(yàn)報(bào)告,歷史問題及同級(jí)別、同類型船的情況。時(shí)刻注意船舶出現(xiàn)的一些典型結(jié)構(gòu)缺陷及產(chǎn)生的原因??蓭椭鷮?duì)貨油艙的腐蝕及結(jié)構(gòu)狀況進(jìn)行很好的評(píng)估。二、壓載艙檢查雙殼船的最大風(fēng)險(xiǎn)是貨油漏入壓載艙。由于難以預(yù)測(cè)的局部應(yīng)力集中,結(jié)構(gòu)缺陷或涂層保護(hù)失效而產(chǎn)生腐蝕造成貨艙與壓載艙之間艙壁裂紋。雙殼船的結(jié)構(gòu)比起單殼船更易產(chǎn)生上述缺陷。除在設(shè)計(jì)、建造階段更加嚴(yán)格外,日常的結(jié)構(gòu)檢查及早期發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)缺陷也十分重要。第四節(jié)貨油艙與壓載水艙結(jié)構(gòu)檢查三、進(jìn)艙檢查明確檢查的順序、范圍和檢查的級(jí)別,備妥檢查工具。應(yīng)遵守進(jìn)入封閉場(chǎng)所的程序,做好風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。對(duì)于船齡長(zhǎng)、銹蝕嚴(yán)重的船舶應(yīng)先除銹再檢驗(yàn);如果預(yù)檢面積大,檢查時(shí)間短,為了提高檢驗(yàn)效率,應(yīng)選擇懷疑區(qū)域進(jìn)行檢驗(yàn)。懷疑區(qū)域包括:腐蝕快的部位;高應(yīng)力部位;疲勞部位。易出現(xiàn)缺陷的部位:(1)主梁、桁、橫艙壁、撐柱及相關(guān)的肘板的端部,特別注意肘板的指端。(2)船板、甲板及艙壁加強(qiáng)材的肘板端部。(3)船板、甲板及艙壁縱桁與橫向肋板連接處。(4)構(gòu)件連接不對(duì)中或變截面處。具有切口或開孔的板及有損傷或變形的部分。第四節(jié)貨油艙與壓載水艙結(jié)構(gòu)檢查

四、檢查的項(xiàng)目(1)艙室的總體狀態(tài)。(2)涂層狀態(tài)。(3)腐蝕控制系統(tǒng)狀況、犧牲陽極的耗蝕狀況、外加電流陰極保護(hù)系統(tǒng)狀態(tài)。(4)船體結(jié)構(gòu)缺陷、有無裂紋、折皺、漏泄等。(5)艙中的附件及設(shè)備狀態(tài),如管路、閥、測(cè)量管、液壓控制系統(tǒng)、保護(hù)電極等。(6)艙底泥渣狀況,沉淀層厚度。(7)點(diǎn)腐蝕及溝槽腐蝕狀況。(8)確認(rèn)以前修理過部位的狀況,包括未修理過的裂紋擴(kuò)展情況。五、檢查后的評(píng)估檢查結(jié)束后,根據(jù)檢查的情況對(duì)整個(gè)艙室的狀態(tài)做出評(píng)估,并報(bào)告船公司,包括鋼件涂層的狀況,腐蝕的速率,建議修理與保養(yǎng)計(jì)劃,標(biāo)注出需涂層的部位等。圖1-7給出了在雙殼油船典型橫剖面的結(jié)構(gòu)關(guān)鍵點(diǎn)。第五節(jié)通風(fēng)系統(tǒng)一、影響油氣擴(kuò)散的因素(1)風(fēng)向和風(fēng)力。一般來說,正橫來風(fēng)、風(fēng)力大時(shí)對(duì)油氣擴(kuò)散有力。(2)裝貨速度。裝貨速度快時(shí)油氣溢出在單位時(shí)間內(nèi)較多,不利油氣擴(kuò)散。(3)P/V閥或/和惰氣桅(Mastriser)的高度和位置對(duì)油氣擴(kuò)散也有著很重要的影響。二、貨油艙通風(fēng)的種類和方法(1)固定式通風(fēng)系統(tǒng)。包括惰氣風(fēng)機(jī)、惰氣管線、P/V閥、惰氣桅、P/VBreaker、油氣回收系統(tǒng)(VECS)等。裝貨時(shí),使用P/V閥、惰氣桅排放艙內(nèi)氣體。(2)移動(dòng)式通風(fēng)系統(tǒng)。壓縮空氣驅(qū)動(dòng)風(fēng)機(jī)和水力風(fēng)機(jī),大型風(fēng)機(jī)能力一般能達(dá)到8000m3/h。(3)自然通風(fēng)。按照SOLAS公約的要求小型油船可以使用自然通風(fēng)。三、壓載艙通風(fēng)對(duì)雙殼體內(nèi)進(jìn)行惰化,若采用固定式接管與貨油艙的惰性氣體系統(tǒng)相接則太復(fù)雜,可采用可拆卸式的接管,此方法較為簡(jiǎn)單,并得到了IMO的認(rèn)可。四、起居艙室通風(fēng)系統(tǒng)布置和使用要求所有通風(fēng)系統(tǒng)的主要進(jìn)口和出口都應(yīng)能從被通風(fēng)處所的外部予以關(guān)閉。通往起居處所、服務(wù)處所和控制站的入口、空氣進(jìn)口和開口不得面向貨油區(qū)域??照{(diào)設(shè)備運(yùn)行時(shí)不應(yīng)將通風(fēng)口完全關(guān)閉(即100%的空氣再循環(huán)模式)禁止烴蒸氣進(jìn)入生活區(qū)艙室。安裝在外部的空調(diào)裝置,在進(jìn)行貨油作業(yè)時(shí),都不得使用。如果油船使用的是自然通風(fēng)裝置,應(yīng)保持對(duì)通風(fēng)設(shè)備的調(diào)整,以防止石油氣的進(jìn)入。第六節(jié)油艙涂層一、船用涂料種類(一)涂料的組成涂料的舊名稱為油漆。涂料主要由四部分組成:成膜物質(zhì)、顏料、溶劑、助劑。成膜物質(zhì)——是涂料的基礎(chǔ),它對(duì)涂料和涂膜的性能起決定性的作用,它具有黏結(jié)涂料中其他組分形成涂膜的功能。顏料——是有顏色的涂料(色漆)的一個(gè)主要的組分。溶劑——能將涂料中的成膜物質(zhì)溶解或分散為均勻的液態(tài),以便于施工成膜助劑——也稱為涂料的輔助材料組分,但它不能獨(dú)立形成涂膜,它在涂料成膜后可以作為涂膜的一個(gè)組分而在涂膜中存在。第六節(jié)油艙涂層(二)船用涂料種類船舶各部位所處環(huán)境不同,對(duì)涂料亦有不同要求,大體分為船底

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