鄒光潔

（長航集團武漢青山船廠有限公司工藝室，武漢 430082）

隨著國家的綜合實力不斷提升，海運運輸業(yè)得到了前所未有的發(fā)展和壯大，使得船舶的需求量越來越大。同時，二手船舶的發(fā)展前景越來越好，帶動了船舶修理行業(yè)的發(fā)展[1]。根據(jù)船舶航運行業(yè)的現(xiàn)實情況，我國船舶年齡在15年以上的商船數(shù)量達到了總船舶數(shù)量的30%。隨著船舶年齡的不斷增加，很多船舶會因設(shè)備老舊而出現(xiàn)大量問題和故障，因此對其進行修理和改造已成為行業(yè)發(fā)展的必然趨勢。近年來，我國的船舶修理行業(yè)取得了非常大的進展，船舶修理及改裝工作發(fā)展飛速。為了確保船舶航行的安全性和效益，必須要高度重視船舶改裝工藝，確保船舶改裝“高質(zhì)量、無隱患”。

1 船體結(jié)構(gòu)變形控制現(xiàn)狀及重要性分析

1.1 船體結(jié)構(gòu)變形控制現(xiàn)狀

就船體改裝的實際現(xiàn)狀來看，多數(shù)改裝人員都是依靠自身的工作經(jīng)驗來解決遇到的問題[2]。在船體結(jié)構(gòu)的變形控制工作中，很多大型企業(yè)都會結(jié)合已經(jīng)出現(xiàn)的問題制定修理規(guī)劃，但是這種方式會使修理過程中的問題大大增加。例如：當船廠受理了大型改裝項目后，盡管會對船體結(jié)構(gòu)進行電腦模擬和簡單的技術(shù)性分析，但是工作方式仍停留在自身經(jīng)驗或者專家座談中，并未對相關(guān)技術(shù)進行固定化和流程化，從而增加了船體結(jié)構(gòu)改裝過程中的變形問題。因此，相關(guān)人員必須要充分重視船體維修的重要性及特點，以及船體維修過程中的變形控制工藝等措施。

1.2 船體結(jié)構(gòu)變形原因及控制的重要性分析

就船舶維修的基本特點而言，船體的變形可能是由于破壞了初始力平衡和建立了新的機械平衡所造成的。引起結(jié)構(gòu)變形的主要原因有兩個：第一，受到力的作用而產(chǎn)生變形；第二，作用在船體結(jié)構(gòu)上的力發(fā)生了變化。就船體的維修和改造工作而言，結(jié)構(gòu)變形是最常見的一種故障。很多變形并不會給船體的正常航行造成過大的影響，但是有些變形會讓船體的部分工作失去作用，從而使船體失去本該有的承運能力[3]。

2 船舶變形的危害分析

在船舶修理過程中，若船體出現(xiàn)了變形現(xiàn)象，將會有很大的危害。一方面，船體變形會影響到船舶的美觀度和性能。在對船舶進行修理時，可能會由于中垂變形直接影響船舶主機或軸系的正常運行。一旦主機不能正常安裝或使用，就會造成船舶的相關(guān)性能不斷下降，甚至會出現(xiàn)漏油或者是漏水的情況。這樣不僅影響船舶的美觀度，而且會造成船舶的總體性能不斷下降，從而影響船舶的正常使用[4]。另一方面，船舶變形可能會引發(fā)安全事故。若船舶的主體出現(xiàn)了變形現(xiàn)象，不僅會造成船舶的阻力增加，影響船舶的航行速度，而且可能會造成各種構(gòu)件的變形，影響整個船舶的安全性，從而引發(fā)一些安全事故，造成財產(chǎn)損失和人員傷亡，甚至影響船舶行業(yè)的進一步發(fā)展。

3 船體結(jié)構(gòu)變形分類及說明

3.1 大開口工藝孔作業(yè)引起的變形

大開口位置主要分布在甲板、船底或旁板上。例如，在開設(shè)甲板孔時，很可能會因孔洞面積過大而造成艙口變形。對于船體而言，若甲板、船底或旁板大開口長期處在靜水浮態(tài)下就會出現(xiàn)左右肋變形，通常應采取加裝扶強材料來控制。

3.2 持續(xù)受力構(gòu)件改造中整體強度受損而引起變形

當船體縱向構(gòu)件受損時，會使整體強度下降，從而導致整體結(jié)構(gòu)變形。對于船體維修而言，承載構(gòu)件的切割分為部分切割和完全切割，若增加隔板，就會引起局部橫截面變形。針對此類問題，在船體伸長改造和實際維修時應注意船體斷面附近的 局部變形[5]。

3.3 連續(xù)工藝孔引起的變形

連續(xù)開孔是船體改造和維修的常見方式。對于雙層底、雙層甲板的船舶，這種開孔方式會引起船體不斷變化，很容易造成殼體承載結(jié)構(gòu)的大面積損傷和大面積變形。這種變形控制在實際維護和改造中很難控制和避免，如果變形過大，可能會引起船體結(jié)構(gòu)的改變和安全問題，從而給船體質(zhì)量和后期驗收造成較大的隱患。

4 常見船體改裝結(jié)構(gòu)變形控制方案

4.1 局部變形控制方案說明與分析

船體局部變形主要是指船體局部結(jié)構(gòu)的變形。這種變形的控制方案主要集中在合理的結(jié)構(gòu)臨時損傷和永久支撐上，具體方式如下。

第一，合理選擇工藝孔的開孔位置。在實際維護過程中，首先，應合理設(shè)計工藝孔，選擇正確的開孔位置，盡可能不開孔或少開孔，以減少對船體應力平衡的破壞；其次，在選擇開孔區(qū)域時，要首選結(jié)構(gòu)強度和構(gòu)件強度較大的區(qū)域；再次，需要提高開孔的精度，以確保新開的工藝孔與構(gòu)件的配合精度；最后，在選擇連續(xù)開孔的工藝時，要首選間斷開孔方式，并避免在橫艙壁的位置上開設(shè)工藝孔，以降低因應力失衡而造成的損失。

第二，充分利用臨時扶強材料。在進行船體結(jié)構(gòu)的變形控制時，臨時扶強材料的作用主要是補強切割的構(gòu)件和開設(shè)的工藝孔，從而扶強船體的原有結(jié)構(gòu)。在選擇扶強材料時，必須要遵從確保原有結(jié)構(gòu)能夠延續(xù)的原則，從而對其他部位結(jié)構(gòu)的變形起到一定的預防作用。一般情況下，在進行工藝孔周邊位置的扶強時，既可以采用型鋼扶強材料，又可以采用扁鋼扶強材料，這對工藝孔的變形具有非常顯著的控制效果。除此之外，在進行被切斷構(gòu)件的扶強時，可以采用焊接與原構(gòu)件相同的材料進行。

第三，控制連續(xù)受力構(gòu)件改裝過程中的臨時代替結(jié)構(gòu)。在對一些船體進行改裝時，需要臨時性隔開船壁、艙口等位置。在進行此工藝操作時，因為這些部位上的應力比較集中，所以改裝人員在進行開口操作時，要先選定合理的替代結(jié)構(gòu)。另外，在選擇臨時構(gòu)件位置時，要遵循不應遠離原結(jié)構(gòu)的原則和不影響新構(gòu)件安裝工作的原則。例如，在開設(shè)艙壁時，要先在艙壁的同向位置處設(shè)置相應的臨時性扶強構(gòu)件，但必須要確保構(gòu)件空間尺寸設(shè)置的合理性，不得在沒有任何計劃的前提下擴大作業(yè)空間，從而保障臨時扶強構(gòu)件的扶持效果。

4.2 整體變形控制方案分析與說明

第一，在改裝船舶結(jié)構(gòu)之前，相關(guān)人員需要先測量改裝位置，全面且細致地了解和掌握船體的整體結(jié)構(gòu)和外形及尺寸。這樣不僅可以為后期的船體變形評估工作提供參考依據(jù)，而且可以為后期的核定提供數(shù)據(jù)支持。因此，在實際測量過程中，相關(guān)人員要先選定專業(yè)的高精度測量儀器，而且盡量不要采用人工測繪，然后選定適合的改造工位。同時，需要確保所測量的位置在主甲板之上，以保障測量的精度。在對變形艙體進行切割操作之前，相關(guān)人員需要有效測量船體的橫向、縱向以及垂直方向等位置的狀態(tài)，并精準記錄測量數(shù)據(jù)。在實際的改裝過程中，還需要通過指定的專業(yè)人員對船只進行定期測量，以便在第一時間發(fā)現(xiàn)問題，從而及時制定出有效的解決和處理方案，將因變形過大而引發(fā)的返工危害控制在 最小范圍內(nèi)。

第二，對浮態(tài)（如浮塢狀態(tài)）下的變形進行有效控制。就船體結(jié)構(gòu)而言，當其處在靜水狀態(tài)下時，主甲板上的拉力非常大。但是，很多船體的改造都需要在此種情形下開展，因此這種改裝很容易造成因中拱變形而導致的船體結(jié)構(gòu)材料塑形及尺度等因素的改變。例如：在改裝橫艙壁與內(nèi)底板的交接點時，因為該節(jié)點屬于力集中和力分散的樞紐位置，所以能夠保證力的傳遞作用。但此節(jié)點若失去本該有的作用，則力的傳遞肯定會中斷，這樣不僅會引發(fā)上部結(jié)構(gòu)塌陷的風險，還會致使整個艙室的尺寸、艙口、艙蓋等位置發(fā)生嚴重變形。

第三，有效控制和管理連續(xù)性工藝孔的開設(shè)。在船體的改裝過程中，開設(shè)連續(xù)工藝孔不僅會對艙體的力學平衡造成極大的破壞，而且會增加變形控制的難度。因此，在采用連續(xù)性開孔工藝時，必須要遵循交替開孔原則和強度保證原則：交替開孔原則主要指在開設(shè)孔洞時，必須要確保操作時間的間斷性，只有徹底完成一批封閉焊接之后，才可以進入下一工藝孔的開設(shè)過程中，而且需要確保同一艙室區(qū)內(nèi)開設(shè)孔的面積控制在總艙室面積的1/2內(nèi)，工藝孔的布置見圖1；強度保證原則主要指在開孔過程中，其力度必須與原有構(gòu)件的強度一致，若發(fā)現(xiàn)問題，需要通過先扶強后開孔的方式進行解決。

5 船體修理改裝變形控制的作業(yè)保證與討論

對船體改裝過程進行有效管理和控制是降低船體結(jié)構(gòu)變形的主要方式之一。就目前船體改裝工作的開展現(xiàn)狀而言，很多船體改裝過程的管理已經(jīng)逐步進入了高授權(quán)化、高專業(yè)化等管理狀態(tài)。目前，船體改裝的管理模式以項目形式化的管理模式為主，不僅具有一定的應急處理能力，而且可以提升改裝工作的效率。在進行船體修理改裝作業(yè)時，需做好以下工作：首先，做好船體進廠前的交接工作，全面了解和勘驗船體的變形情況及控制的重點、難點部位，確定改裝作業(yè)的具體范圍和流程；其次，選擇合適的改裝材料，制定合理的改裝方案，做好各項技術(shù)的交底工作和材料的驗收與管理工作；最后，確保相關(guān)人員能夠進行交流和溝通，并做好船體測量和變形評估，以便制定出更好的控制變形的策略和方法。

6 結(jié)語

通過上文的分析可以發(fā)現(xiàn)，船體的修理和改裝是確保船舶安全航行的重要保障。隨著海上運輸行業(yè)的不斷發(fā)展，運輸業(yè)對船舶噸位的需求越來越大。因此，隨著船舶修理及船體改裝行業(yè)的發(fā)展，為了確保船體驗收及船舶航行的安全性，相關(guān)人員必須要做好船體改裝及變形的控制工作。