船體修理改裝中的變形控制工藝研究

任永軍

摘 要：船體改裝屬于造船工業的重要分支，對保證船體安全航行及發揮更大經濟價值具有重要作用。而船體改裝過程的變形常對船體造成不利影響，甚至造成安全隱患。文章結合實際情況，對船體改裝過程的變形控制與預防措施進行了討論與分析，指出了必要性及難點，以便為當前船舶改裝行業的發展提供參考與借鑒。

關鍵字：船體改裝；變形控制；工藝研究

中圖分類號：U672.1 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）09-0077-02

Abstract： Hull modification is an important branch of shipbuilding industry， which plays an important role in ensuring the safe navigation of hull and exerting greater economic value. The deformation of the hull modification process often causes adverse effects on the hull， and even causes the hidden danger of safety. In view of the actual situation， this paper discusses and analyzes the deformation control and prevention measures in the process of ship refit， and points out the necessity and difficulties， in order to provide reference and reference for the development of the ship refit industry at present.

Keywords： hull modification； deformation control； process research

伴隨我國經濟的增長與運輸業的大力發展，海運量逐漸擴大，使得船舶需求量擴大，增加了二手船舶的需求，從而帶動了修船業的大力發展。基于當前實際情況，我國船齡大于15年的商船占據總船只數量的30%，由于船齡高，造成設備陳舊而故障多，故對船舶實施修理改造是必然趨勢，也是保證船運安全之需要。我國修船業近些年取得了較大發展，船舶修理及改裝愈加頻繁且工作越來越廣泛。為保證船舶航行安全及發揮更大的經濟價值，做好船舶改裝工藝控制至關重要，而變形控制屬于船舶改裝的重點，實際作業中應引起足夠重視，以保證作業質量及減少改裝隱患。

1 當前船體結構變形控制現狀及必要性分析

1.1 當前船體結構變形控制現狀分析

結合實際情況，各船廠在改裝過程中均靠經驗解決實際維修過程中所存在的問題，對于結構變形控制中，大多企業根據實際情況制定修理計劃，使得修理存在較多問題。如船廠接受大型改裝項目后，雖然會進行一些簡單的技術性分析與電腦模擬，但大多船廠經停留在經驗式及專家式座談中，未能將相關技術固化并形成規程，使得船體改裝中的變形控制存在一定問題。因此，基于船舶維修的特點及重要性，變形控制將越發受到重視。

1.2 船體結構變形原因及控制的重要性分析

綜合船舶維修基本特點，在船體改裝過程中，原受力平衡被打破而新的力學平衡建立，在這種新的力學平衡建立過程中則可能導致變形產生。對于變形，其原因主要有兩種，即在力的作用下使得結構發生了變化或作用于結構的上的力發生了變化。對于船舶維修與改造中，結構變形無處不在，但對于大多變形對船體整體運行不會造成影響，但對于部分變形可能導致船體部分功能失效，影響船體航行，卻對船體檢驗造成影響，使得船體失去承運功能。

2 船體結構變形分類及說明

2.1 大開口工藝孔作業而引起變形

一般情況下，大開口的位置主要集中在夾板、旁板及船底，如開設于甲板的孔過大而容易造成艙口圍變形，而船體如在凈水浮態下則存在左右內所變形。從船舶設計角度來講，在船舶實施改裝中存在20%的中縱強度富裕[1]。

2.2 持續受力構件改造中的整體強度受損而引起變形

如船體縱向構件被破壞后，使得其總體強度弱化而致使整體結構發生形變。從船體維修來講，受力構件切割包括局部切割與完全切割，如在增加艙壁時，橫斷面局部切割則引起變形發生。對于該種問題，如通過切斷船體而加長的改裝，實際維修中應重點關注斷面附近區域的局部變形問題[2]。

2.3 連續工藝孔而引起的變形

連續開孔是船體改裝與維修中常見工藝，尤其對于船舶雙底、雙克及甲板等位置，這種系列化的開孔方式會對船體造成連續性的變化，容易造成對船體受力結構的大面積破壞，造成大面積變形存在；而這種變形控制在實際維修與改裝中很難控制與避免，如變形過大，而可能造成船體結構尺寸及安全帶來問題，對船體質量及后期檢測驗收帶來極大隱患。

3 常見船體改裝結構變形控制方案及其討論

3.1 局部變形控制方案說明與分析

船體局部變形主要指船體局部結構發生的變形，對該類變形，控制方案主要以結構的合理臨時破壞及永久扶持為主，具體如下：

（1）做好工藝孔開設位置的選擇，實際維修中應合理設計工藝孔并選擇正確的開孔位置，如盡量不開或少開，減少對應力平衡的破壞。而開孔區域應選擇結構強度弱的位置，如一些強力構件等位置[3]。同時，開孔作業應提高精度，保證構件與新開工藝孔的配合度；另，對連續開孔的工藝，開孔應優先采取間斷開孔方式，且避免在橫艙壁開設工藝孔，且開孔尺寸不得超過三分之一橫艙長度，以減少應力平衡損失。

（2）加強臨時扶強材料的使用，在變形控制中，臨時扶強材料的使用主要用于工藝孔周圍的扶強、切斷構件的扶強以及原有結構扶強。扶強材料的設置原則應遵循保證原有結構力得以延續，以保證其它部位發生結構變形。一般情況下，對工藝孔周圍區域的扶強可采用扁鋼及型鋼扶強材料，對控制工藝孔變形起到一定作用。而對在被切斷構件的扶強，可采用焊裝與原構建一致的材料進行[4]。

（3）連續受力構件改裝過程的臨時代替控制；如一些船體改裝中，船壁、艙口常需要被臨時性隔開，在該工藝操作中，由于部位應力較為集中，容易產生應力。故，開口前應做好替代結構的選擇。對臨時提高構件設置位置的選擇，應以不遠離原結構及影響新構件安裝作業為前提，如打開艙壁，則應在艙壁同向設置臨時性扶強構件，且注意空間尺度限制，不得擴大作業空間及影響扶持效果。

3.2 整體變形控制方案分析與說明

（1）船舶改裝前應做好測量工作，以對船體外形尺寸有清晰了解，以便為后期船體變形情況的評估與核定提供依據。故，測量過程中應設置專門、高精度的儀器，盡量采用自動化設備，減少傳統手工工具的測繪，測量位置應高于主甲板，以保證測量精度。艙體切割前，應測量船體縱向、橫向及垂直方向狀態，并做好記錄；施工過程中用指定頻率定期測試，以及時發現問題及及時處理，以避免變形累計過大而引起大量返工及危害。

（2）浮態與做塢狀態下的變形控制；基于船體構造，當船舶靜水狀態下，主甲板存在一定拉力，大多船舶改裝常處于該種情況，容易引起中拱變形而使得部分材料塑性減少而尺度發生改變。如橫艙壁與內地板的交接屬于改裝控制的關節點，屬于力集中與分散的樞紐，可保證力的有效傳遞。該處結構一旦失效，必然導致傳力中斷，致使上部構架產生塌陷風險，最終結構將致使艙室尺度變化、艙口圍變形及艙蓋無法匹配等。

（3）做好連續工藝孔的開設管理；船艙改裝中，連續工藝孔開設對艙體力學平衡的影響極大，變形控制較為不易。故，該類工藝孔開設應遵循以下原則：其一，交替開孔原則，即開孔應間斷進行，完成一批別封閉焊接后再實施下一批工藝孔開設，且同一艙室區同時開孔面積不得大于艙室總面積的1/2；其二，強度保證原則，即開孔過程應保證原有結構強度，如存在隱患，應采取先扶強后開孔的方式。

4 船體修理改裝變形控制的作業保證與討論

做好船體改裝過程作業管理對減少變形具有重要作用。基于目前情況，當前船體改裝過程的管理已逐漸向高授權度、項目專業化及管理一體化過度；即當前船體改裝以采取項目形式的管理模式，可實現在一定授權范圍內的應急處理，利于提高工作效率；而關于船體修理改裝作業控制，其一，船體進廠前應做好工程的交接，及時對船體進行勘驗，了解船體改造難點及變形控制重點，明確作業范圍；其二，根據勘察及其他情況，做好方案的選擇及材料選擇，優化施工作業方案并落實各項技術交底，同時對材料做好驗收與管理，保證質量。其三，作業過程應及時溝通，嚴格控制各項作業，并及時對船體進行測量，評估變形程度，以便及時采取措施處理。

5 結束語

綜上所述，船體修理改裝是保證船體安全使用的前提。目前，航運業務的發展使得船舶的使用越發頻繁及噸位需求越高。對于此，船體修理與改裝行業得以快速發展，而船體改裝過程的變形控制對保證船體驗收及航行安全具有重要意義，實際改裝過程應做好控制。

參考文獻：

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