VLOC船体结构损伤原因及日常管理探讨

—、引言

VLOC （超大型矿砂船）船体是钢板与骨材 焊接的组合结构体，船体构件通常沿船长和船宽 方向布置，并采用纵横混合骨架式，如30万吨的 VLOC,货舱区域的船底和货舱开口线外的强力甲板采用纵骨架式，开口边线以内的强力甲板采用横 骨架式，外板采用纵骨架式。由于矿砂属于重货， 所以VLOC货舱舱容比普通散货船要小，压载舱舱容相对较大，没有专用的风暴压载舱。这种结构 设计，可以在保证强度的基础上减少空船重量。在 营运和日常维修保养中，应特别注意主要船体构件 的连续性、直线性，避免剖面、高度和宽度突变；开口要有良好的圆角过渡，减少应力集中的根源， 船体结构应力集中会导致船体结构损伤，对船舶产 生安全隐患，甚至船体断裂的灾难性后果。

二、VLOC船体结构产生缺陷的种类和原因

1.腐蚀

船体结构腐蚀是结构设计缺陷、材料缺陷、不 良工艺、极端恶劣气候条件下航行、装卸货作业、 海上压载水更换磨损和与码头、浮冰及水下物体等冲击的结果，主要受雨雪、海水飞沫及海洋大气的 影响，成为船体水线以上部分严重腐蚀的重要原因。在海洋大气中存在着大量的氮化物，其凝结水则加 剧了对船体结构的破坏（见图1）

2. 裂纹

大多数裂纹出现于应力集中的部位（见图2、 图3）和焊缝缺陷、焊瘤及船舶建造时安装吊码而 没有很好去除的部位（见图4、图5） o除了由波 浪外力引起的周期应力外，主机或螺旋桨震动而引起的震动力（特别在船体后部）也易造成疲劳裂纹。由于钢板表面清洁不够、接近困难、光线不足或裂 纹表面压紧，裂纹不易被发现。因此，检查时必须 标识、清洁并仔细寻找潜在的问题区域；如果没有发现裂纹的起始点，就要检查钢板背面的结构。始 发于焊缝潜在缺陷处的裂纹较多出现于焊缝的起始 端和终止处、扶强材的包角焊缝和交叉焊缝处，特 别是肘板的趾端、切口和交叉焊缝处。裂纹也可在咬边的应力集中处和间断焊焊缝端部的应力集中处 始发，特别是由交变应力引起的裂纹，会导致严重 的损害，如肋骨的疲劳裂纹会蔓延到船壳板，影响 到船体的水密完整性；在极端恶劣的气候条件下，船壳板的裂纹会进一步延伸而致部分壳板脱落，造 成货舱进水。

3. 变形

船体结构变形，是由于平面内载荷、平面外载 荷、组合载荷不相等或由于冲击负荷、碰撞和偶然 性的超载引起的，通常称为局部变形（即皱折，如板格或扶强材的变形）或整体变形（即凹陷，如横梁、肋骨、纵第或肋板及其带板的变形)(见图6)。 虽然尾浪的冲击也会引起船体尾部变形，但发生在船首部由于船底砰击力和波浪冲击力而引起的变形 更常见。对于因与其它物体碰撞而引起的变形必须 特别加以注意，虽从外部看可能是较小的变形，但 在很多情况下其内部构件已严重损坏。通常情况下，变形的主要原因多与过度腐蚀和碰撞损坏有关。

三、VLOC船体结构的应力集中区域和日常检 查管理

1. VL0C船体结构的应力集中区域

(1) 平面横舱壁与内底板、纵舱壁相交处， 属于多个结构相交位置，是典型的高应力集中区域。

(2) 底凳斜板与凳顶板相交处、槽型舱壁与 底凳顶板相交处，属于三板材相交处。

(3) 整个槽型舱壁应力最大的位置出现在槽 型横舱壁根部与底凳顶板相交处，且大都出现在舱 壁的平直部分。

(4) 底凳与边舱相交过渡处。

(5) 纵舱壁折角处(在内壳纵壁直板、斜板 部分与水平桁相交位置，要注意由于焊缝质量和应 力集中造成的结构损坏，尤其在营运后的前几个航次内要重点关注)。

(6)平面横舱壁水平桁的眦端(包括舱口围 板大肘板的趾端、甲板横梁的趾端)。

(7)双层底内局部短纵桁。

2.VL0C船体结构的日常检查管理

(1)VLOC船体结构尺度超大，为了减轻船 体重量，大多采用高强度钢，而大尺度骨材与板材 的连接就容易产生应力集中和结构疲劳破坏，或产生裂纹。因此，超大结构尺寸船舶更应注意对结构 连接端的检查。

(2)VLOC船体结构基本上都是经过计算确 定的，其板厚、材质和构件尺寸并无明显规律可言，所以在进行结构检查时不能过多地凭借以往的经验 来判断。VLOC和其他散货船在设计上完全不同， 在使用这种船舶的图纸时不能用典型剖面的概念。

(3)VLOC船体结构日常检查的部位有：全 船所有露天主甲板；全船所有船壳板；货物区域内所有内底板；货物区域内所有连续的纵舱壁；货物 区域内所有底边舱/顶边舱斜板；压载水舱内所有 横框架及附连的板和纵局 压载水舱内所有横舱壁， 包括扶强材系统；所有货舱/货油舱的横舱壁，包括顶凳和底凳内部结构；货舱内所有肋骨，包括其 端部附件和邻接的外板；货油舱内横向环带(每个 货油舱至少选择前、中、后三个横向环带)上及其 邻近的所有结构；货物区域内的空舱、隔离舱及其他处所；明有货舱口之间开口线内所有甲板及其下 方结构；具有代表性的露天上层建筑甲板(尾楼、 桥楼和首楼甲板)；首、尾空舱的内部构件；所有 货舱舱口盖和围板(板和扶强材)；每块顶板和侧板；相令&的横梁和扶强材；舱□围板及其顶板；舱 口围肘板、腹板、面板，舱盖的所有附件及柄装件， 如滚轮、支撑块、滑块、胶条、限位、压条、流水 槽等。

3. 货物装载顺序对船舶结构的影响

(1) 散货船通常在装载手册里有指导供船方装卸货使用的装载顺序，除非设计时提出特殊要求， 否则船方在装卸货时一定要严格执行，同时还要考 虑货舱的最大承受能力，以免造成过载应力导致结 构毁坏；要考虑此种状态时的吃水限度，并在配载时最大限度地使浮力与货物压力之差减少，以免产 生拱垂突变。

(2) 每个货舱都规定了最大的载货量，如果某一个货舱超载，就有可能降低船体结构在海上航 行时承受应力载荷的能力，从而对船舶结构留下潜 在的损坏危险。货舱超量装货对静水剪力和静水弯 矩的影响程度大，因此在装卸货期间船方与码头装卸货方必须自始至终保持联络，严格按事先经装载 仪计算制定的计划和程序进行，发现问题时应立即 停止作业。

(3) 违背装载手册装卸货，即使船体的静力剪力SWSF和静水弯矩SWBM未超出许用极限， 其局部构件也可能会发生超载应力。

.1不良的配载计划和浅吃水状态时装货：为减少局部结构发生超载应力，应尽最大可能使用多个 非连续装货计划对每个货舱进行装货。

.2高速率装载：会在很短的间隔内产生相当大的超载现象，并造成超载应力。

.3货物及压载水的不对称装卸：会导致结构过度应力。

.4缺少有效的船岸沟通将引起不经意的超载，造成船舶结构过度应力。因此，在装卸货的过程中 船方与装货方应自始至终保持畅通联络，必要时可 及时停止作业。

.5淹没载重线标志：船舶总体强度及局部强度超过船舶设计能力，船舶就不能保证有足够的稳性、 强度、浮力储备。

.6部分压载状态：压载水舱及风暴舱（如有）部分压载状态一般是不允许采用的（除非装载手册 里有明确要求），因其自由液面的影响及冲击力对 强度和稳性有极大的危险性。

.7装货期间不正确的货物重量测量：有的港口不具备准确的货物称重装置，所以船方要随时观测 船舶吃水并计算排水量，以确保满足事先制定的装 载计划。

.8结构的物理损坏：装卸货器械对船体结构撞 击造成的局部损坏积累，亦能成为隐患。

四、结语

VLOC船体结构损伤产生的因素比较复杂，后 果也比较严重，轻者局部换板，重者船毁人亡。为 了保证船舶的安全性，平时除应严格执行装卸货顺序和排装压载水外，检查保养也很重要，以便及早 发现问题、解决问题，以防严重后果的发生。

作者：王链升船长