船體結構損壞事故案例分析

趙耕賢，詹志鵠

（1.708研究所，上海 200011；2.中國船級社上海規范研究所，上海 200135）

0 前 言

進入 21世紀以來，世界經濟的高速發展給造船業帶來千載難逢的發展機遇，造船技術與設計手段得到了迅速地更新，各項技術指標得到了進一步的提高，使新船型不斷涌現。當前，在大力發展造船業的同時，要把提高產品質量作為一項非常重要的工作。因為船體結構損壞事故時有發生，據統計：來自集裝箱船、散貨船、大型油船、RO/RO（滾裝船）以及海洋工程的船舶結構損壞事故，大約分別為23%、31%、23%、15.4%、7.6%。對財產、生命、環境都將構成嚴重的威脅。從本文列出的一些結構損壞的典型案例來看，并不是船體的整體強度出了問題，而是由于局部構件的損壞，引發的事故，有的事故還是比較嚴重的。究其原因是有設計、建造、使用等多方面的問題。

1 典型案例與評述

1.1 集裝箱船

1.1.1 4100TEU（國際標準箱單位）集裝箱船

有6艘該型船在海上航行3個月以后，發現在第二貨艙的艙口圍板、甲板、內殼縱艙壁發生裂縫，事故是首先從主甲板的焊縫處開始撕裂，進而擴展到上部的艙口圍板和下部的內殼縱艙壁。其原因是：艙口圍板端部處理不當。另外，主甲板焊縫位置不當（剛好處于艙口圍板折角處，又恰恰是主甲板的高強度鋼與低碳鋼交界處），而且板厚過渡不合理所致。集裝箱腳平臺處也有多處裂縫。

1.1.2 5668TEU集裝箱船

在印度洋航行時，發現淡水艙無水?；氐礁劭诤螅l現：淡水艙的水，全部漏入集裝箱貨艙。內殼縱艙壁兩根縱骨發生斷裂（圖1），縱艙壁上撕開一條1.2m長的裂縫。其原因是：高應力部位縱骨的跨距過大，縱骨強度不足，導致縱艙壁板格失穩所致。

圖1 Fr.50-68范圍內的縱壁板上縱骨裂紋

1.1.3 500TEU集裝箱船

在海上航行約10年后，首部舷側外板（首樓甲板與上甲板之間）被海水長期沖擊后，產生孔洞，造成海水進艙；內部多根舷側肋骨發生扭曲；舷側縱桁斷裂；艙內支柱及其支柱下肘板明顯失穩（圖2）。其原因：未考慮海水沖擊壓力和上浪壓力，甲板與外板板架強度明顯不足所致。

圖2 500TEU集裝箱船損壞部位

1.2 散貨船

1.2.1 17.5萬t散貨船

雷達桅處發生劇烈振動。雷達桅的高度為12.5m，根部長為2.4m，開襠800mm，前面的圓弧半徑為400mm。其原因是：結構加強未到位；而且加強材剛度不足（羅經平臺的橫梁僅為L125mm×75mm×7mm，加強材僅為L250mm×90mm×12mm/15mm）。

1.2.2 超大型礦砂船

由VLCC（超大型油船）改裝為VLOC（超大型礦砂船），在海上做強度試驗時（壓水才17 m），就發生爆炸聲。停車檢查，發現內殼縱艙壁有裂縫。設計人員認為：內殼縱艙壁與內底之間的通斷沒處理好，續將內底通過內殼縱艙壁。重新試驗時，反而在內底板內產生了裂縫。

1.2.3 70000dwt（載重噸）散貨船

運營5年的船發現多艘船的槽型艙壁與下壁墩、底邊艙與內底板的連接處產生裂縫，造成壓載水漏入貨艙（圖3），運營5年的船發現舷側縱骨斷裂（圖4）。其原因是：縱骨剛度不足；焊縫疲勞所致。

圖3 70000dwt散貨船的損壞部位1

圖4 70000dwt散貨船的損壞部位2

1.3 油船

1.3.1 159000dwt油船

在海上航行過程中，發現海水進艙。進塢檢查：底縱骨端部撕裂，后擴展到船底外板的撕裂（圖5）。其原因是：底縱骨端部處理不當。159000dwt油船（2004年交船，投入運營才3個月）內殼縱骨在內殼折角處焊縫開裂（圖6）。營運5年后，在2009年發現艙壁水平桁的趾端裂紋（圖7）。

圖5 159000dwt油船底縱骨及外底板撕裂

圖6 159000dwt油船內殼縱骨在內殼折角處焊縫開裂

1.3.2 110000dwt油船

船廠在進行船艙密性試驗時，造成甲板開裂（圖8）。試驗操作程序有誤。

1.3.3 49000dwt油船

圖7 159000dwt油船艙壁水平桁趾端裂紋

圖8 110000dwt油船損壞部位

交船后第2個航次，壓載艙油氣報警。發現：內底板上產生400mm裂縫。裂縫起始于靠近槽型艙壁下壁墩肋板處，呈 45°方向向后擴展，到原吊耳下加強肘板處終止（圖9），造成30t成品油漏入底部壓載水艙。其原因是：底部分段合攏時，吊耳位置安裝錯位，內底板內積聚新的剪力，在外力作用下釋放所致。

圖9 49000dwt油船損壞部位

1.4 RO/RO船

1.4.1 4950車RO/RO船

車輛甲板主甲板上的橫向防歪斜加強結構處下肘板產生裂縫（圖 10）。其原因是：橫向防歪斜加強結構的肘板抗剪剛度不足所致。

圖10 4950車RO/RO船加強結構下肘板裂縫

2 建 議

限于篇幅，本文對船舶被撞壞和海洋工程中的損壞事故未作介紹，如6000車RO/RO船靠尾跳板的右側殼板及部分尾跳板在江內被撞壞；也有在靠碼頭時擦傷船底板、單點YOKE系統損壞、輸油管爆裂、撞在沉船上等。

從上述事故分析處理中，提出如下建議：

1)加強建造過程中的質量管理，應該有序地進行，特別是重要部位的焊接及其焊縫檢查。

2)理解并掌握船級社規范的要求，謹慎處理結構節點的設計。

3)有限元技術是結構設計的強有力的工具，但仍有進一步完善與發展的空間。

4)如何將有限元分析結果，有效地應用于實際產品，尚應融入專家們的寶貴設計經驗。

5)加強船級社的審圖工作，特別是駐廠人員的現場驗收。

3 致 謝

本文中的案例，完全得益于國內一些航運公司與船級社之邀，在此一并表示感謝。