(福建省白馬船廠，福建 寧德 355011)

隨著我國外貿(mào)行業(yè)的發(fā)展，國內(nèi)海上國際運輸?shù)念l次與總量越來越高，這一現(xiàn)象使得我國經(jīng)濟飛速發(fā)展，但也暴露出以往船舶結(jié)構(gòu)設(shè)計中造船工藝的缺陷，而諸多缺陷紛紛暴露出以往工藝的節(jié)能性、環(huán)保性不足，不符合綠色工藝理念。因此面對外貿(mào)行業(yè)的不斷發(fā)展，船舶作為主要交通工具，其船舶結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)當融入綠色工藝理念，如果繼續(xù)放任自流，只會使得各項問題進一步惡化，反而不利于行業(yè)發(fā)展，說明有必要探討如何根據(jù)綠色造船工藝來對船舶結(jié)構(gòu)設(shè)計進行優(yōu)化，其中綠色造船工藝要如何使用是一項值得研究的問題，應(yīng)當針對這一問題展開相關(guān)研究。

1 綠色造船工藝特征與優(yōu)點

1.1 特征

綠色造船工藝最突出的特征就是污染控制，以往造船工藝在實施過程中會造成很多污染現(xiàn)象，如污水污染、工藝廢料污染、重金屬污染、油液污染等，這些污染現(xiàn)象對周邊環(huán)境都造成了負面影響，同時以往工藝下的各類污染在船舶行駛過程中也有一定表現(xiàn)，會對大環(huán)境造成負面影響，因此綠色造船工藝非常重視污染控制。綠色造船工藝的污染控制著重于兩個層面，首要層面是“零污染”，要求對所有可控的污染現(xiàn)象進行強有力防控，條件允許的情況下可以剔除一些會造成污染的環(huán)節(jié)，保障此類污染現(xiàn)象不再發(fā)生，做到零污染。次之則為“污染最小化”，針對工藝中所有不可完全消除的污染進行優(yōu)化，使其污染影響力無限接近于零，這樣在工藝整體上就可以實現(xiàn)污染最小化，體現(xiàn)出強大污染控制力。另外，除最突出特征以外綠色造船工藝還具有其他特征，如工藝實施效率更快、質(zhì)量管理難度更低（因為工藝為了控制污染，會對各環(huán)節(jié)進行優(yōu)化，甚至去除一些不必要的環(huán)節(jié)，所以工藝實施效率更快，且降低了管理難度），說明綠色造船工藝具有很高的應(yīng)用價值，應(yīng)當在現(xiàn)代船舶結(jié)構(gòu)設(shè)計中廣泛應(yīng)用。

1.2 優(yōu)點

綠色造船工藝的優(yōu)點有二，分別為成本低、技術(shù)先進。首先綠色造船工藝中不同環(huán)節(jié)的優(yōu)化與整體調(diào)整，在一定程度上就降低了總成本，同時在污染控制下，各環(huán)節(jié)的耗材與資金投入也會隨之降低，很多在現(xiàn)在看來不必要的成本項目都會被提出，且其他成本項目也會得到有效控制，總體而言綠色造船工藝下船舶結(jié)構(gòu)設(shè)計的總成本與實際需求高度貼合，除了必要的抗風險額外成本以外，幾乎已經(jīng)沒有了多余成本。其次綠色造船工藝中引入很多先進技術(shù)，這是工藝得以被優(yōu)化與調(diào)整的關(guān)鍵，而先進技術(shù)的引入就使得整個工藝先進程度提升，不但有利于船舶結(jié)構(gòu)設(shè)計質(zhì)量，還能避免以往工藝中經(jīng)常出現(xiàn)的問題。因此相比之下，綠色造船工藝優(yōu)于以往工藝，現(xiàn)代船舶結(jié)構(gòu)設(shè)計人員應(yīng)當對前者保持重視。

2 綠色造船工藝應(yīng)用方式

2.1 綠色制造工藝

秉持綠色工藝理念，船舶結(jié)構(gòu)設(shè)計必須對制造工藝方案進行優(yōu)化，因此經(jīng)過長時間的研究，綠色造船工藝中出現(xiàn)了兩種綠色制造工藝形式，分別為凈成形、干式。

2.1.1 凈成形

凈成形制造工藝最大優(yōu)點在于資源節(jié)省，能夠最大限度的降低工藝中材料的投入。例如某企業(yè)需要建造集裝箱船，規(guī)格為400m×59m×70m（長×寬×高），最大吃水15m，載重為200kt，制造工藝中主用材料為鋼。而為了節(jié)省鋼材料的投入，該企業(yè)就使用了凈成形制造工藝，在船舶結(jié)構(gòu)設(shè)計當中對橫隔艙進行了優(yōu)化，首先對鋼材生產(chǎn)規(guī)格進行了統(tǒng)計，且依照規(guī)格采用了自然排版、斷縫設(shè)計，起到了降低板材切割、焊接、打磨次數(shù)的效果，其次利用有限元計算方法得出橫隔倉主要受力為船舶舷側(cè)的橫向拉力，因此可以對橫隔艙縱向鋼材料投入量進行削減，設(shè)計中主要減少了橫隔艙縱向結(jié)構(gòu)的斷縫，成功讓橫隔艙總鋼投入量降低了8%、板材斷縫減少了7%。

2.1.2 干式

干式制造工藝是一種頗為直接的制造工藝，在整個制造過程中只采用一種工藝技術(shù)，因此其最大優(yōu)勢就在于簡化工藝流程，而在工藝流程得以簡化后，制造效率、材料投入、成本支出等也會隨之下降，說明該工藝符合綠色工藝理念。如某企業(yè)在制造液化氣船時，針對液化氣罐就采用了干式制造工藝，即因為該船中的液化氣罐為不規(guī)則菱形，所以制造時存在很多轉(zhuǎn)角、圓角鋼板加工需求，依照傳統(tǒng)工藝技術(shù)進行生產(chǎn)比較復(fù)雜，但在干式制造工藝下可以使用油壓機、專用模具進行冷壓彎板處理，能夠快速完成整個制造流程，同時冷壓彎板技術(shù)能夠保障鋼板質(zhì)量與力學(xué)性能，不必擔心因工藝更變造成的質(zhì)量問題[1]。

2.2 綠色焊接技術(shù)

焊接技術(shù)是造船工藝中的必要技術(shù)，主要負責將各結(jié)構(gòu)穩(wěn)固連接，因此在船舶結(jié)構(gòu)設(shè)計當中必須將焊接技術(shù)納入考慮，有必要根據(jù)設(shè)計需求提出合理的焊接方案。但以往船舶結(jié)構(gòu)設(shè)計過于注重焊接質(zhì)量，忽略了焊接技術(shù)造成的污染、能耗及穩(wěn)定性問題，使得以往造船工藝中焊接技術(shù)頻繁出現(xiàn)污染嚴重、能耗大及因不穩(wěn)定導(dǎo)致工藝反復(fù)、結(jié)構(gòu)報廢等問題，顯然不符合綠色工藝理念。而綠色焊接技術(shù)可借助現(xiàn)代信息技術(shù)來實施，主要特征與應(yīng)用方式為：其一，在現(xiàn)場設(shè)立信息技術(shù)控制終端，并將現(xiàn)場所有自動焊接設(shè)備與終端連接，使終端可以對設(shè)備進行控制，同時監(jiān)控設(shè)備的參數(shù)變化；其二，在自動焊接設(shè)備運作之前，人工需要在控制終端對各設(shè)備的焊接參數(shù)進行標準化設(shè)置（標準參數(shù)來源于船舶結(jié)構(gòu)設(shè)計），主要參數(shù)項包括焊接溫度、焊接熔池深度、焊接位置坐標、焊接時長等，面對不同自動焊接設(shè)備可以根據(jù)需求設(shè)置不同參數(shù)，使整體焊接趨于完善；其三，在自動焊接設(shè)備運作過程中，人工可以借助傳感器在控制終端觀察各設(shè)備當前參數(shù)變化，如果發(fā)現(xiàn)某設(shè)備參數(shù)發(fā)生異常，開始向不利方向發(fā)展，則可以針對這一設(shè)備重新設(shè)置標準參數(shù)，使其恢復(fù)正常，保障焊接順利完成。該項技術(shù)有效降低了焊接對人工的依賴，這樣人工的誤差性、不穩(wěn)定性就不會對焊接質(zhì)量造成影響，提高了焊接質(zhì)量穩(wěn)定性，同時因為整個焊接過程中所有焊接設(shè)備的參數(shù)都符合標準，所以能耗、污染現(xiàn)象也趨于最小化，符合綠色工藝理念。

2.3 綠色涂料技術(shù)

因為船舶在實際運行過程當中會與水體接觸，且有相當一部分會長時間處于水下環(huán)境，所以船舶外部上的縫隙可能導(dǎo)致水體進入船內(nèi)，這不但會導(dǎo)致船舶外部縫隙周邊生銹，還存在沉船風險。因此，在船舶結(jié)構(gòu)設(shè)計中就要通過涂料來加強外部防水性。但以往船舶結(jié)構(gòu)設(shè)計更重視涂料性能，忽略了涂料噴涂時的相關(guān)污染，如噴涂時涂料中的細小顆粒將飄散到空氣中，容易被操作人員吸入體內(nèi)，而這些顆粒大多為化學(xué)物質(zhì)，顯然是對人體有害的，因此被吸入后會威脅到操作人員的身體健康，同時操作人員在噴涂過程中只能依靠以往經(jīng)驗與感覺去把控涂料厚度等質(zhì)量參數(shù)，很難保障整體噴涂質(zhì)量，無法發(fā)揮涂料全面作用。針對這一情況，在綠色造船工藝中就出現(xiàn)了綠色涂料技術(shù)，該項技術(shù)為自動式，同樣可以通過信息化終端進行標準化控制，能避免人工與涂料接觸，且標準化控制下能夠有效保障噴涂質(zhì)量，體現(xiàn)出一定的綠色性。此外值得注意的是，雖然涂料噴涂時的細小顆粒不會與人體接觸，但依舊會在空氣中飄散，可能造成環(huán)境污染，因此建議讓該項技術(shù)在封閉式環(huán)境中運作，避免細小顆粒進入外部空氣環(huán)境，且定期對封閉式環(huán)境進行清理，以消除環(huán)境污染問題[2]。

3 綠色造船工藝應(yīng)用時的注意事項

3.1 材料的合理選擇

造船材料是綠色造船工藝實施對象，其與船舶結(jié)構(gòu)設(shè)計質(zhì)量有一定關(guān)系，因此一定要慎重選擇，但在選擇中除了要重視材料本身質(zhì)量以外，也不能忽略其是否存在污染性，結(jié)合綠色工藝理念，所選材料必須同時兼顧質(zhì)量與環(huán)保性。符合綠色工藝理念的材料普遍具有無毒、可回收、不易分解、使用壽命長四大特征，因此綠色造船工藝材料選擇中要盡可能選擇符合這四大特征的材料，尤其是無毒，所選材料必須具備這一特征，否則很容易造成嚴重污染，例如某造船工藝中就因為選擇了有毒材料，導(dǎo)致造船時材料掉入海中，使得周邊海域海洋生物大面積死亡，所以材料必須是無毒的，而其余三大特征在條件不允許的情況下可以舍棄。

3.2 船舶設(shè)計方案質(zhì)量把控

船舶結(jié)構(gòu)設(shè)計方案是綠色造船工藝的應(yīng)用方向，如果設(shè)計方案本身存在問題，則工藝實施成果就會出現(xiàn)偏差，很容易造成嚴重的成本、資源浪費，不符合綠色工藝理念。因此為了避免這一現(xiàn)象發(fā)生，建議在綠色造船工藝正式實施之前，先采用BIM 類的技術(shù)對船舶設(shè)計方案進行質(zhì)量檢驗，確保其中沒有質(zhì)量問題后再開始工藝制造。

4 結(jié)語

綜上所述，本文對綠色造船工藝在船舶結(jié)構(gòu)中的設(shè)計及應(yīng)用進行了分析研究，闡述了綠色造船工藝特征與優(yōu)點、應(yīng)用方式及注意事項。通過分析研究可知，綠色造船工藝在船舶結(jié)構(gòu)中應(yīng)用價值突出，不但能提高船舶質(zhì)量，還能避免一系列不符合綠色理念的事件發(fā)生，但要做到這一點就要采用正確的方法。而文中提出的應(yīng)用方式就能充分發(fā)揮綠色造船工藝的效用，實現(xiàn)以上目的，加之對注意事項的把控與規(guī)避，能夠有效提高船舶結(jié)構(gòu)設(shè)計綠色性，且對質(zhì)量作出保障。