瀝青船整體液貨艙內膽結構缺陷

CCS南京分社 吳九強

近年來，隨著國內瀝青需求量的大幅增長，瀝青船需求也大幅增加。為了能夠取得更好的經濟效益和貨運效率，一些設計公司設計了能夠在同樣尺度下提高載貨量的整體式液貨艙瀝青船，這樣一來，船舶的一些結構缺陷也隨之而生，應引起業界高度重視。

液貨艙內膽結構缺陷描述

液態瀝青在運輸、裝卸過程中要保持一恒定溫度，一般在140℃～180℃之間。因此，瀝青船相對其他類型油船而言，在貨物區域一般具有較厚的保溫層。整體式液貨艙瀝青船其典型橫剖面與一個油船典型橫剖面相似，雙殼內處所為海水壓載艙，無法有效鋪設保溫材料。所以對于整體式瀝青船在貨倉內設置了一內膽。由于只需將船體或貨物之間隔熱，所以內膽在縱橫艙壁處未全部設置，只是在縱橫艙壁處進行了一定長度延伸，并形成上下凳結構。內膽和船體內殼之間鋪設經認可的保溫材料用于隔熱。同時為了有效吸收由于溫度變化而導致鋼材變形，在每塊板中間均設置了半圓形槽型收縮槽。

在對某瀝青船進行第一次中間檢驗時發現，該輪貨倉內膽嚴重變形，內膽角隅開裂，內膽與貨倉之間充滿瀝青，以致不能裝貨。該輪具體參數如下：總長101.90m，型寬16.00m，型深8.00m；龍骨安放日期為2007年3月15日；建造完工日期為2008年6月3日。貨倉變形具體缺陷如下：

1、貨倉內膽底板、頂板嚴重變形。在貨倉清空冷態下進行內部檢查，發現底板上凸，頂板也上凸，其最大處變形量已超過20cm。而經從雙層底內對該輪貨倉內底板檢查，卻發現雙層底貨倉內底板并未產生明顯變形。

2、貨倉內加熱盤管、液貨管系嚴重變形，艙壁遙控閥桿彎曲變形，不能開閉閥門。由于管系支撐件是焊接在內膽的底板上，底板變形從而導致管系位置變化。盡管管系在連接位置、艙壁位置已設置膨脹接頭用于吸收由熱變化帶來的變形，但管系仍然變形較大。

3、內膽在與縱橫艙壁連接端部以及上下凳處多處發生開裂，直接導致瀝青滲透入內膽和船體保溫層之間。

液貨艙內膽缺陷產生原因分析

1、此瀝青船整體液貨艙內膽部分僅由鋼板焊接而成，其貨倉中下部板厚8mm，中上部僅6mm，而且并未設置相應縱桁、肋板、支柱、扶強材等構件用以增強內膽強度。由于瀝青載運時需要加熱，鋼材的屈服強度又會在溫度的變化下產生變化，從而導致內膽強度進一步下降。液態瀝青在航行中又會產生晃動，內膽有進一步產生變形的可能。

2、本船內膽與貨倉舷側和內底板之間設置了井字型方木用以支撐、固定內膽，同時設置連接固定件用以固定內膽。但并未設置止浮、防搖等限位裝置用以固定內膽。經對變形內膽拆除檢查，發現多數固定件已斷開。可見內膽僅采用目前連接方式固定，可能存在強度不足。

3、本船在設計和建造過程中內膽和貨倉之間留空處所設計為一封閉艙室，無透氣、進氣或其他開口。雖然建造時內膽與貨倉內所有焊縫可以進行密性試驗的焊縫均已進行密性試驗，無法進行密性試驗的也均已進行探傷，但卻無法保證其內空間是真空環境。且制造時也無法消除所有可能的焊縫或是板材缺陷。從而其內存在的空氣和水汽在溫度變化下對內膽又增加了相應結構應力。且一旦內膽產生裂縫，流出瀝青會堵塞其內氣體流動，形成局部氣體壓力過大或欠壓。

4、本船內膽在縱橫艙壁處結構過渡全部為直角型，且上下凳角落處采用角焊縫連接，應力過于集中在凳角。從實際檢查結果來看，多數角隅、連接部位均已產生明顯裂紋，目視未發生裂紋位置經探傷也發現存在相應缺陷。雖然內膽在各個角落位置均有裂紋，但裂紋最大位置和最明顯部位仍是出現在內膽與艙壁連接的上下凳角落處。所以結點形式設計的不合理，也是缺陷產生的重要因素之一。

5、雖然本船已設置沿船長方向設置收縮槽，用以吸收橫向變形，但船長卻無相應的收縮槽，不能吸收相應變形，所以內膽在橫艙壁連接處產生應力集中，導致缺陷產生。

6、本船設置的膨脹接頭在軸向上能夠吸收約24mm的變形，但橫向卻僅能吸收約3～6mm變形。本船在結構變形時，縱橫艙壁由于其結構特點，假設是不變化的，或是相對于內膽變形可以忽略不計。而本船內膽結構變形導致管路的變形主要在此接頭的橫向方向，從而導致管路的變形。

內膽結構缺陷修理與改進

為了能夠盡快使該輪投入航行，并充分考慮上述可能原因，本船進行了更換貨倉內膽的修理。

1、為了提高緊固件效率，減少緊固件受力，將緊固件的相鄰間隙調整為700mm。

2、避免內膽和貨倉之間的封閉艙室影響，在甲板上增設帶有開關的U型透氣，用以平衡內外壓力。

3、修改內膽在縱橫艙壁位置的過渡，所有艙內縱向內膽板與橫向內膽板和凳頂列板的交角處的連接應避免采用直角方式連接，應采取角隅形式連接，以避免應力過于集中。內膽頂部與前后上凳處的交角,都采用整板加工折角。

4、所有內膽板長度方向的位置,增加數道相應尺寸的加強角鋼，用以增加內膽船長方向的強度，同時限制將變形集中傳遞至橫艙壁處。

5、將貨物管路接頭由膨脹接頭改為金屬軟管連接，從而有效避免內膽變形帶來的管路變形。

目前，該輪已按上述方式進行缺陷修復并重新投入運營。經了解，目前內膽能夠很好的完成裝貨要求，在使用過程中也未發現新的裂紋、貨物泄露或是其他永久性缺陷。但該輪在貨物、溫度變化的情況下，內膽仍然有凹凸變形，管路也有輕微變形，說明此種設計和消除缺陷的方法仍然存在一定局限性，需要對貨物區域的結構進行進一步熱應力分析才能完全消除全部缺陷。而在對中國船級社規范、指南進行查閱后發現，規范對于瀝青船整體式液貨艙規定和檢驗要求并不完善。

為此，筆者建議：第一增加對內膽強度計算相關要求，第二增加對內膽熱應力計算相關要求，第三增加對內膽與貨倉之間透氣設計要求，第四增加對內膽和貨倉之間連接、固定相關要求，第五增加雙層底海水壓載艙中可能受到熱傳遞的艙壁下方構件的檢查要求。