船體修理改裝中的變形控制工藝分析

廖建平

摘 要：修理船舶的過程中，由于船舶結(jié)構(gòu)不同，船體損壞的部位不同，修理的范圍好不同，所以修理的條件和方法也就不同，往往會產(chǎn)生總體或局部的變形。

關(guān)鍵詞：船體;修理改裝;變形控制;工藝

1船舶結(jié)構(gòu)變形分析

船舶結(jié)構(gòu)變形主要分為靜態(tài)變形與動態(tài)變形，主要是由于以下情況：第一，靜態(tài)變形可能是由于船體所承載的貨物或是燃料的改變，再或者是船體在受到不均勻日曬后所導(dǎo)致的變形情況，也就是在進行瞬間檢測時可以認(rèn)為其是不變的;第二，由于海浪的沖擊、船體運動干擾及人為操作等因素引起動態(tài)變形，即就檢測時間而言，變化較快;第三，在進行船舶改裝或是等級修理時，由于大型設(shè)備的進出場、甲板開口、強化等操作導(dǎo)致甲板結(jié)構(gòu)出現(xiàn)變形。近些年來，不同型號的船舶已經(jīng)進入了改裝與修理的高峰期，特別是由很大一部分服役船舶的使用時間已經(jīng)在十年以上，這樣需要對大型設(shè)備的出倉進行修理并做好換新工程。以某大型船舶等級修理為例，柴油機更換工程，該項工程涉及到船體多層甲板開口，并需要拆除一部分結(jié)構(gòu)后再進行恢復(fù)等。在進行修理或改裝的過程中對船體變形進行分類并對引起變形的主要因素進行分析，同時對不同的變形量進行測量。

2船舶船體改裝設(shè)計的內(nèi)容和主要特點

2.1改裝設(shè)計的主要內(nèi)容

船舶船體改裝設(shè)計中涉及到了不同的方面，有效的設(shè)計可以提升船員的舒適度，例如對船體的保溫空調(diào)系統(tǒng)進行改裝設(shè)計、對通風(fēng)系統(tǒng)進行重新布置并可以增設(shè)浴廁設(shè)置等;還可加裝污水處理裝置并可以取消鍋爐設(shè)施，對冷庫結(jié)構(gòu)進行改造;在改造船室功能時可以將壓載艙改裝為淡水艙，也可以將儲藏室與會議室進行合并。船體的改裝可與船體結(jié)構(gòu)相關(guān)的各項專業(yè)結(jié)合。

2.2改裝設(shè)計的主要特點

船舶船體改裝設(shè)計與船舶建造設(shè)計相比其需要考慮的因素更多。例如，在改造船室結(jié)構(gòu)后對相鄰結(jié)構(gòu)功能的影響;在船體改裝后，船體中的管路系統(tǒng)以及電纜系統(tǒng)怎樣布置可以避免與原布置發(fā)生沖突;由于艙室內(nèi)的空間比較狹小，在改裝過程中會有較多的交叉作業(yè)貫穿于其中;在進行暖氣系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)改裝時應(yīng)充分的考慮水密性;在進行設(shè)備改裝后可以提升船體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，因此在改裝時應(yīng)進行全面考量。

3導(dǎo)致船舶結(jié)構(gòu)出現(xiàn)缺陷的原因

船舶結(jié)構(gòu)是非常復(fù)雜的，這給后期的維修工作帶來一定的困難，因此應(yīng)對船舶結(jié)構(gòu)進行充分的了解并對產(chǎn)生缺陷的原因進行分析與總結(jié)，在此基礎(chǔ)上更好的處理結(jié)構(gòu)缺陷問題。

3.1結(jié)構(gòu)腐蝕

船舶結(jié)構(gòu)腐蝕缺陷是一種非常常見的缺陷，當(dāng)出現(xiàn)此種缺陷時會給船舶結(jié)構(gòu)帶來非常嚴(yán)重的威脅。導(dǎo)致船舶結(jié)構(gòu)出現(xiàn)腐蝕缺陷的因素包括內(nèi)部因素與外部因素，內(nèi)部因素主要與船體結(jié)構(gòu)建造時所使用的鋼材屬性與內(nèi)部應(yīng)力相關(guān);外部因素大多是由環(huán)境情況所引發(fā)的，結(jié)構(gòu)表面的一些涂層當(dāng)接觸到含酸性物質(zhì)或是在海水中長期浸泡后會產(chǎn)生腐蝕情況。在加之溫度與濕度的變化也會導(dǎo)致船舶結(jié)構(gòu)出現(xiàn)腐蝕情況。

3.2正常負(fù)荷力為控制在正常范圍內(nèi)

船舶上所承載的貨物通常情況下都是一些過重的貨物，有的時候所承載的貨物可能還會超出船舶自身負(fù)荷力，如果負(fù)荷力沒有得到有效的控制，長時間的使用后會由于外力過大給船舶結(jié)構(gòu)帶來損壞。

3.3船舶設(shè)計失誤

船舶設(shè)計失誤也是導(dǎo)致結(jié)構(gòu)缺陷的原因之一，當(dāng)出現(xiàn)設(shè)計失誤時會導(dǎo)致各個的零件、部件在經(jīng)過反復(fù)正常的使用后出現(xiàn)損害情況，可以在排除非正常使用、非正常受力以及腐蝕等缺陷后，將已出現(xiàn)的結(jié)構(gòu)缺陷認(rèn)定為結(jié)構(gòu)設(shè)計失誤。

3.4意外事故所導(dǎo)致的船舶結(jié)構(gòu)缺陷

船舶在行駛的過程中也會產(chǎn)生一些意外事故，例如擱淺、撞擊、碰撞、觸礁等，當(dāng)出現(xiàn)這些情況時船舶結(jié)構(gòu)會產(chǎn)生超出荷情況，最終給船舶結(jié)構(gòu)留下缺陷。

3.5其它

船舶在經(jīng)過多年使用后，需要進行高級別的改裝或修理，通常會增加吃水。船舶的吃水與船舶結(jié)構(gòu)板材的厚度以及內(nèi)部構(gòu)件的尺寸有著很大的關(guān)系。當(dāng)吃水增加時結(jié)構(gòu)應(yīng)力也會隨之變化，導(dǎo)致船體出現(xiàn)變形情況，多以中拱或中垂現(xiàn)象為主。船舶改裝或高等級修理是一項集中形式且各項改裝是相輔相成的，導(dǎo)致變形的因素更加復(fù)雜且給控制增加了難度。

4船體變形的危害

在出現(xiàn)整體變形或局部變形情況后會影響到船舶整體的性能與美觀性。當(dāng)船舶出現(xiàn)中拱和中垂變形時會給主機與軸線安裝、使用帶來不利的影響，導(dǎo)致中間軸承、推力軸承以及艉軸軸承均產(chǎn)生負(fù)荷不均勻的情況，軸承在運用的過程中會導(dǎo)致軸承系統(tǒng)出現(xiàn)嚴(yán)重的振動，導(dǎo)致艉軸軸承支撐力不夠，在磨損后會產(chǎn)生發(fā)熱情況，增大主機的損耗率，也會導(dǎo)致艉軸管的密封裝置、間隙等產(chǎn)生變化，出現(xiàn)漏油或是漏水的情況。如果船體局部產(chǎn)生變形水線及以下殼板也會發(fā)生變形，會給船舶的航行速度帶來影響。水線及以上殼板出現(xiàn)變形會給船體的美觀帶來影響，不同構(gòu)件的變形會降低船體的縱向強度與局部強度，嚴(yán)重的還會給船舶的使用帶來不利的影響。

5船體修理改裝變形控制工藝分析

5.1改裝過程中局部變形控制方案

首先，應(yīng)選擇好工藝孔開設(shè)的位置，在對其進行維修時應(yīng)合理的設(shè)計工藝孔位置并確保開孔位置的準(zhǔn)確性，以此來避免給應(yīng)力平衡帶來破壞。在選擇開孔區(qū)域時應(yīng)以結(jié)構(gòu)度相對較弱的位置為主，如一些構(gòu)件部位。同時應(yīng)確保開孔作業(yè)的精準(zhǔn)度，保證其可以與構(gòu)件尺寸相吻合;另外，在使用對連續(xù)開孔工藝時可以利用間斷開孔方式并盡可能的避免在橫艙壁使用開孔工藝，同時應(yīng)注意開孔尺寸不得超出橫艙長度的1/3，降低應(yīng)力平衡的損失。

其次，合理的使用臨時扶強材料。在進行變形控制時臨時扶強材料多用于工藝孔周圍的扶強、原有結(jié)構(gòu)的扶強以及切斷構(gòu)件的扶強。在使用扶強材料時應(yīng)始終順應(yīng)原有結(jié)構(gòu)的應(yīng)力，避免出現(xiàn)其它部位的結(jié)構(gòu)發(fā)生變形。通常情況下，在進行工藝孔周圍區(qū)域扶強時所使用的材料多以型鋼扶強材料、扁鋼扶強材料為主，合理的使用扶強材料可以有效的控制工藝孔變形的情況。在進行被切斷構(gòu)件的扶強時可以利用與原構(gòu)件相同的焊裝構(gòu)件材料。

最后，連續(xù)受力構(gòu)件在改裝過程中的臨時代替控制。在進行一些船舶改裝時通常會將艙口與艙壁進行臨時隔開。在進行此工藝操作時一些部位的應(yīng)力會比較集中所以非常容易產(chǎn)生應(yīng)力。故此，在開口前應(yīng)先選擇好代替結(jié)構(gòu)。選擇臨時替代構(gòu)件設(shè)置裝置時應(yīng)在原結(jié)構(gòu)周圍，避免給新構(gòu)件安裝帶來影響，例如打開艙壁時應(yīng)在與艙壁同一個方向設(shè)置臨時扶強構(gòu)件并確保空間尺寸的合理性，盡可能的控制好空間尺寸，確保扶強效果。

5.2整體變形控制方案分析與說明

第一，做好改裝前的測量工作，明確船體外形尺寸，為后期船體變形情況的評估與審核提供有效的依據(jù)。所以應(yīng)設(shè)置專門的部門并選用精度高的儀器，盡可能的利用自動化設(shè)備并減少傳統(tǒng)手工繪制，測量的位置應(yīng)在主甲板位置以上，確保測量的精準(zhǔn)度。在切割前應(yīng)對船體的縱向、橫向、垂直方向的狀態(tài)進行測量并做好相應(yīng)的記錄工作。實際施工中應(yīng)定期對頻率進行測試并及時的發(fā)現(xiàn)問題、處理問題，避免因變形累積過大出現(xiàn)返工情況。第二，控制好做塢狀態(tài)、浮態(tài)的變形，基于船體構(gòu)造，當(dāng)船體處于靜止?fàn)顟B(tài)時主機板存在一定的拉力，大多數(shù)船舶在改裝的過程中經(jīng)常會出現(xiàn)此種情況，導(dǎo)致中拱變形的情況，會降低塑性，尺寸也會出現(xiàn)變化。第三，做好連續(xù)工藝孔的開設(shè)管理。連續(xù)工藝開孔可以影響到船體力學(xué)平衡，所以其變形不容易被控制。因此在使用工藝開孔時應(yīng)遵循以下原則：（1）交替開孔原則，也就是開孔時可以間斷進行，在完成一批封閉焊接后再進行下一批工藝孔開設(shè)，且在同一個船室內(nèi)的開孔面積不得超過總面積的1/2;（2）遵循強度保證原則，也就是在開孔的過程中確保結(jié)構(gòu)的強度，若出現(xiàn)安全隱患可以采用先扶強后開孔的方式。

結(jié)語：在進行船體改造過程中，船體變形測量會利用很多的方法，但是大多數(shù)方法都無法保證精準(zhǔn)度，且可操作性相對較差，需要的費用較多。對于修理或是改裝過程中的變形量來說是不需要進行實時測量的，相比較來說通常會使用攝像測量的方法，可以達到更好的效果，也具有較好的發(fā)展前景，進一步推動船體改造工程的發(fā)展。

參考文獻：

[1]周洋.國內(nèi)修船單船管理模式發(fā)展概述[J].中國修船，2008（06）.