船舶結構缺陷及其修理的一般原則

馮欣 姜奎富 武爽

摘 要：結合船舶結構的缺陷情況，本文舉了一些關于結構缺陷形成之后產生的危害的典型案例，借以闡述船舶結構檢驗的重要性，提出防止出現船舶結構缺陷以及修理原則的相關理論。

關鍵詞：船舶結構；缺陷分析；修理原則

船舶在營運的過程中，隨著環境荷載和操作荷載的不斷作用，服務能力會逐漸出現衰減的趨勢，在復雜的環境下，結構功能的喪失意味著船舶遭到了破壞，影響船齡的增長以及船舶的使用。一旦超過期望壽命，船舶運輸部門就要面對結構損失帶來的危害，不僅是人員的生命和財產安全，還有環境污染等問題。

1、船舶結構缺陷概述

以單殼油輪為例，該船舶在運載燃料油的途中，遭遇到了低氣壓過境后出現的惡劣天氣，致使船殼出現了裂縫，長達6043毫米，導致了燃油泄漏的事故，沿途的海岸、海灘遭到了重度污染，給海洋生態環境帶來了巨大的災難。因此，對于船舶結構的問題必須要加以重視，做好維護工作，延長船舶使用壽命，這是交通運輸部門的重要職責。

1.1船舶結構缺陷的種類包括：結構嚴重腐蝕，甚至銹穿；板材裂紋，型材裂紋，焊縫裂紋；結構的彎曲，扭曲以及褶皺。造成缺陷的原因一般包括：1、船舶建造過程中產生的缺陷，指船體結構在制作過程中由于采用各種冷熱加工工藝， 因此在板格中會引起初始變形和焊接殘余應力， 通常把初始變形和焊接殘余應力稱之為初始缺陷， 初始缺陷的存在會降低板格的極限承載能力。2、船舶使用過程中產生的缺陷，來自于外部因素和內部因素對結構的損耗。其外部因素：人為的操作失誤和意外的環境條件影響， 很可能因此而遭遇到各種力學損傷，如偶然荷載、局部撞擊等等。這將導致板元的機械損傷，結構損傷也能使承載能力降低。又如酸性貨物、海水帶來的腐蝕，潮濕、溫度等帶來的材料屬性的變化。其內部因素：如電化學腐蝕，包括應力腐蝕、疲勞腐蝕、海洋生物腐蝕等等（1）。

另外，由于意外事故導致船舶結構出現超負荷，例如擱淺、觸礁以及裝卸貨物時的碰撞等，也是導致船舶結構超出正常性能的原因。再例如由于船舶的某個構件出現了不同形式的損壞，也是缺陷產生的原因。

1.2船舶一旦出現結構缺陷，例如電化學腐蝕，就會造成結構上的嚴重破壞，影響結構的完整性，同時也會導致局部強度不足，局部構件的破壞，內部應力超過材料允許負荷，以及船舶的水密性失衡等情況，從而帶來了裂紋的擴散，局部強度不足引起的變形，還會影響船舶構件的承載能力，最終造成船舶的毀滅。

1.3典型船舶結構的缺陷，如腐蝕，出現在頂邊艙內、船壁板、面板等處，或者出現在船艙強框架下的面板、縱骨部分，還有肘板等位置，散貨船的扶墻材、艙內上部肋骨、平臺板以及艙口圍板的位置等。裂紋，出現在高應力的部位，截面突變的地方，艙壁和甲板相交的地方，部分設計不當的肋板縱骨貫穿孔邊緣等。變形，出現在強框架腹板，肋骨腹板，船舷肋骨和平臺板的位置，還有主甲板以及甲板縱骨的地方（2）。還有就是偷工減料導致的變形，是沒有嚴格遵守設計圖紙就進行施工造成的。

2、船舶結構缺陷修理的一般原則

2.1進行船舶結構的修理，需要確定的是修理的范圍和方法，修理的工藝等。對于船舶結構機型的修理，主要針對的是結構的開裂、脫焊等缺陷，超過規定的腐蝕極限或者變形極限，有著具體的參考數值。例如要求船長大于等于65米的船舶，中部的0.4L的區域內，船體最小的中剖面模數，不能小于CCS規定的模數乘以90%，總縱強度在檢驗的時候，對于船齡15年以上的客船等，要進行最小中剖面模數的計算。

對于變形極限的規定，例如橫骨架式的強力甲板，相關的數值要求為：最大的允許撓度不能大于2.5，縱骨架式強力甲板皺褶的最大允許撓度，不能大于0.07。其他構件的變形極限，骨材自由端的偏移不能超過長度的4%，肘板不允許有皺褶和變形，骨架不能有明顯的彎曲和變形（3）。改造中的持續受力構件由于強度的缺失產生了變形，發生變形的情況包括：舊船體在縱向或者橫向強度作用力下，發生了橫斷口，需要加大尺寸，視斷面平整度的變化而定。這其中臨時性的密性和扶強是非常有必要的。

2.2進行船舶結構缺陷的修理，通常采用的方法包括紅火校正、結構改進、添加貼覆板、補焊和換新。

對于腐蝕超過允許值的外板和肋骨，進行割換修理，對于產生在甲板、內底板的裂紋，使用低氫焊條進行焊接，如果裂紋擴大到板材上，進行局部的割換是必要的。臨時的措施針對的是普通厚度的復板，可以進行封蓋，然后全部更換。如果發生了船舷側板附近的橫艙壁板的屈曲，則采用低氫焊條進行焊接，然后局部換新。

對頂邊艙中的構件，如面板等部位，如果超過了允許量，要進行割換和局部的加強，適當增加肘板的數量，對縱骨加以更換，防止由于應力過大引起的斷裂和變形。對于甲板結構缺陷的處理，針對的是變形、裂紋和腐蝕，采取全部焊透的方式，適當加強嵌入板的厚度和鋼材的等級，對于艙口蓋板的腐蝕，采用全焊透的方法進行焊接。如果裂紋出現在底邊艙的部位，則批掉裂紋，使用低氫焊條進行補焊，或者將板材進行局部割換，增加肘板，如果出現了雙層底內的構件腐蝕，則進行全部更換。

2.3對于船舶結構進行修理的程序，要求要先向船級社審圖部門提交相關設計圖紙供審核批準后方可施工，重要的工藝需要驗船師審查并認可，未經認可，不能進行強力構件的移動，不能在甲板、水密艙壁進行開口。修理施工要有資質的施工隊負責。必要的施工設備要配齊。

確定好結構修理方案之后，相關人員要進行項目的探傷工作，電焊工作由焊工負責，焊接方法、焊接工藝均要符合施工要求。驗船師負責抽查和檢驗，發現有不合格的地方要求立即整改，重要的對接焊縫施工要求驗船師進行無損探傷檢查。修理后，驗船師要提交材料合格證明，完工圖紙、探傷報告等（4）。

3、船舶結構缺陷修理案例分析

某大型油船加班板屈曲強度發生了結構缺陷，采用了CCS對于船用鋼材的指標，如強度、屈服極限等進行了嚴格的校核，對于影響船舶結構修理質量的因素，如人員的施工技術、焊接材料、施工環境等要加以預估和評定，保證材料的韌性等技術指標滿足施工要求，施工人員的技術水平和責任心要到位。

在進行傳播直接計算的屈曲分析中，使用了CCS評估方法，結合ABS、NK計算進行了數據圖表額比較。經過計算，多種計算方法得到的結果十分接近，驗證結果是，經過缺陷修復之后的甲板屈曲強度能夠滿足船舶運行需要。

按照船舶結構設計理念，扶強材的抗屈曲能力應大于板格，常見在筋條之間的板格屈曲。綜合考慮復合盈利作用、彈塑性修正應力、屈曲安全因子，制定了關于船體結構屈曲強度的直接計算估衡準方法。

依據CCS的相應指南計算屈曲的求解方法

采用CCS船級社在船體結構屈曲強度方面的計算，進行船舶結構屈曲等問題的解決，經過實踐驗證擁有很好的應用效果。

結語：

影響船舶的航行安全的重要因素之一就是船舶的結構缺陷，為了消除安全隱患，加強檢驗和必要的修理工作是必不可少的，相信未來，隨著維護保養工作的加強，船舶的安全事故將明顯地得到控制。同時，為了減少船舶結構缺陷的出現，各級監管部門也要強化對船廠的監管力度，防止在結構缺陷維修的過程中偷工減料、不按圖紙進行施工的情況發生，保證船舶安全運行。

參考文獻：

[1] 王然，溫俊平.船舶結構常見設計方法略談[J].科技與企業，2014，（7）：346-346.

[2] 吳九強.瀝青船整體液貨艙內膽結構缺陷[J].中國船檢，2012，（5）：84-85

[3] 孫玉君.淺談船舶檢驗和安全檢查對船舶安全的影響[J].科技尚品，2017，（4）：114，119.

[4] 張日曦.深水鋼質立管彎曲抑制裝置的關鍵技術研究[D].大連理工大學，2013.