特殊建造船舶貨艙水位探測系統失效問題及對策

田大春

一、引言

每年巴西雨季到來時，露天礦場鐵礦石含水量增加，形成易液化鐵礦。船舶運輸超適運水分極限（TML-Transportable Moisture Limit）的鐵礦，會在貨艙內形成自由液面，易導致船體結構受損、穩性喪失、船舶明顯傾側甚至船毀人亡等嚴重海上事故。根據公約要求，普通散貨船嚴禁承運含水量超TML易流態貨物，加上含水量超標還會引起貨物黏度增加，致使以皮帶機裝貨的碼頭裝貨速率放緩，導致巴西部分以鐵礦石出口為主的碼頭（如PMDPonta da Madeira）壓港嚴重，普通散貨船需在錨地等待數周甚至超過1個月的時間才可靠泊裝貨。

淡水河谷2018年在巴西的主要裝貨港開始接靠40萬t級Valemax 2G（第二代Valemax）船舶，Valemax 2G通過特殊建造貨船（Specially Constructed Cargo Ships，SCCS）認證，可以用于裝載超TML水分含量的易流態鐵礦，這對加快港口貨物周轉、減少壓港、提高營運效率意義重大。第二代VLOC雖然是經過船級社和船旗國認證的可以裝運易液化鐵礦的特殊結構船舶，但并非意味著絕對安全。隨著巴西雨季強勢到來，Valemax 2G SCCS承運易流態化鐵礦將會呈現常態化，未雨綢繆，研究SCCS運輸風險，制定統一、有效的附加安全替代措施是十分有必要的。

二、特殊建造貨船的相關規定和發展情況

（一）國際公約和國內法規的相關規定

船舶運動可能會對所裝載的流態貨物產生影響導致船舶傾覆。含有一定比例小顆粒和水分的固體散貨，由于船舶運動使貨物密實，顆粒之間的空隙減小，引起水壓增加。水壓的增加減小了顆粒間的摩擦，造成貨物抗剪強度減小，這種流態化現象稱為易流態化。航行中呈易流態化的貨物在《國際海運固體散貨規則》（IMSBC）中被稱為A組貨物。當水分含量超過適運水分極限時，可能出現流態化造成的貨物移動。即使平均水分含量低于適運水分極限，有些貨物也易出現水分滲移，形成危險的濕底。當船舶往一側傾斜時貨物可能流向船舶的一側船舷，但船舶往另一側傾斜時貨物不一定完全回流。這樣，船舶可能會達到一個危險的傾斜角而突然傾覆。[1]

國際海事組織（IMO）海安會于2008年12月4日以MSC.268（85）號決議通過了IMSBC規則，在規則第7節關于易流態化貨物的運輸中第7.3.1.1條規定：“只有在實際含水量少于適運水分極限時，方可裝載易流態化的精礦或其他貨物。盡管有本規定，在專門建造或裝有專用設備的船舶上，即使貨物的含水量超出適運水分極限，也可裝載此類貨物。”規則第7.3.2規定水分含量超過適運水分極限的貨物只能以特殊建造的或裝有特殊設備的船舶運輸。特殊建造的貨船設有永久性結構限界，其布置可將貨物的移動限制在允許的范圍內。這種船舶須攜帶其經主管當局批準的證明。

《海運固體散裝貨物安全監督管理規定》（交通運輸部令2019年第1號）規定，已經建造或者設置防止貨物移動的特殊結構、設備，并持有相應檢驗證書的中國籍船舶，或者持有相應檢驗、批準證書的外國籍船舶，不受“擬交付船舶載運的易流態化固體散裝貨物，水分含量不得超過其適運水分極限”的限制。

（二）SCCS發展情況

根據國際干散貨船東協會（Intercargo）發布的干散貨船事故報告顯示，貨物液化是干散貨物安全運輸面臨的最大問題之一。為了處理這個問題并確保世界散貨船隊的安全，部分船級社對SCCS進行了獨立研究。2012年3月，日本船級社制定了“特殊建造貨船”結構要求、穩性要求，并將該要求作為鎳礦石安全運輸指南的一部分，公布后供海事行業采用。2012年9月，由日本內海造船（Naikai Zosen Corporation）建造的全球第一艘鎳礦石運輸船“Jules Garnier I”交付日本船東JX航運有限公司，這是第一艘被確認滿足IMSBC規則要求的SCCS。挪威船級社于2015年10月發布了第一版船舶運輸貨物液化導則，并在2019年5月發布新版導則，新版導則將過去幾年獲得的實踐經驗納入考量，增加的內容將有助于更好地描述在航行中或者檢測到貨物液化時應采取的預防措施。DNV GL的新船級符號BCLIQ發布于2018年，船舶充分考慮到自由液面影響，譬如在貨艙側壁設置寬的邊壓載艙并對貨艙艙壁的關鍵區域進行結構加強，從而能夠運載實際含水量超過適運水分極限的貨物。該符號表明船舶的設計建造符合《國際海運固體散貨規則》（IMSBC）中SCCS的要求，提高了船舶的裝載靈活性、效率和安全性。

目前，淡水河谷有30多艘Valemax 2G SCCS裝載含量超過TML的鐵礦粉往返于巴西和中國的港口。Valemax 2G 船舶具有特殊的設計特點，其較窄的貨艙降低了自由液態化表面效應對船舶安全穩定性的影響，并且在結構上對其艙壁進行了特殊加強，以承受高密度易流態化貨物的動態壓力。通常，在運輸易流態化貨物方面，使用該散貨船可以運輸含水量超過TML的鐵礦石，不會對船舶穩性和結構造成影響。Valemax 2G適裝超TML的貨物場景共分為4&5艙、1&3&5&7艙和所有貨艙。2021年5月，香港明華船務有限公司所屬“明通”輪完成巴西至舟山航線所有貨艙裝載超TML易液化A類鐵礦運輸，開啟了Valemax 2G 船舶全部貨艙承運易液化鐵礦的新時代。

三、SCCS運輸過程中存在的問題

根據船級社簽發的穩性資料符合聲明，Valemax 2G SCCS裝載的鐵礦粉最大的含水量可以達到40%，而普通A類鐵礦粉適運水分極限值為9%左右。通常，船舶運輸水分含量超TML的A類貨物，在運輸過程中，貨物會發生液化、析水等現象，這就會造成安裝在這些貨艙的水位探測器觸發報警。

散貨船通常裝載高密度貨物，艙容利用率低，貨艙留有多余空間，滿載時干舷低，干舷甲板容易上浪，存在貨艙進水、船體結構強度不足等風險。正是因為散貨船風險高，2002年1月英國提出貨艙安裝水位探測報警系統的要求，盡管日本不認可專用礦砂船安裝進水報警系統，但被其他國家和Intercargo否定，最終國際海事組織（IMO）海安會于2002年12月12日在76屆會議上通過了《1974年國際海上人命安全公約》（SOLAS）第Ⅻ章的修正案，其主要內容是新增已于2004年7月1日生效的第12條，要求在貨艙、壓載艙和干燥處所安裝水位探測器。水位探測器應安裝在貨艙的尾端，當每一貨艙水位達到高出任何貨艙內底0.5 m時發出預報警，并在水位高度達到不小于貨艙深度的15%但不超過2 m時再次發出聲光報警。對于用作水壓載的貨艙，可以安裝一個報警越控裝置。視覺報警器應能將每一貨艙中探測到的兩種不同的水位明顯區分開。[2]

海安會于2004年12月3日通過MSC.188（79）決議，提出散貨船和除散貨船之外的單艙貨船水位探測器性能標準。決議要求當船舶在海上航行時，水位探測系統應能連續工作，當受監控艙室內的水深在傳感器處達到預警水位時，觸發視覺和聽覺報警。普通散貨船通常采用靜電容量式水位探頭，礦砂船一般采用壓力式水位探頭，兩種工作原理的水位探頭均應根據MSC.188（79）決議經主管機關或授權船級社進行型式試驗，證明其在IEC 60092-504規定的適當條件和某些情況下的堅固耐用性和適用性，其中包括在貨/水混合物內工作。例如鐵礦屑、煤屑、谷物和油類混合物，表面有一層貨物的代表性微細懸浮物。就型式試驗而言，海水中的代表性微細懸浮物應經過攪動。

從SOLAS第Ⅻ章修正案要求來看，貨艙水位探測系統在船舶航行時應能連續工作，并在發生異常時發出聲光報警提醒駕駛員。但SCCS載運超TML水分的A類貨物時，因貨物液化嚴重，貨艙水位探測器始終處于觸發狀態，就不能保持貨艙水位探測系統的正常工作和預期的報警功能，而這與空載時的暴風壓載允許的越控工況條件不同。盡管SCCS可以裝載超TML易流態貨物，但并不意味著絕對安全，貨物液化后仍會對船體結構和船舶安全構成威脅，一旦貨艙進水會導致整個船舶處于危險之中。

四、對策和建議

考慮到貨物液化和貨艙進水風險，有必要建立統一的安全替代措施加強船舶運輸的安全。

（1）貨艙的艙底排水系統應處于隨時可用狀態，可結合公司ISM要求船舶定期檢查貨艙艙底排水系統，建議在抵港前或裝貨前對艙底排水系統包括管系、閥件、過濾裝置、Cascading處理器（如有）、艙底水泵以及便攜式排水裝置進行檢查和維護保養，以便在船舶運動過程中貨物析出的多余水分通過艙底排水系統排放。

（2）注意所裝貨物的水分含量不能超過船級社批準的穩性資料符合聲明（Statement of Compliance-Stability Information）所列的最大值。

（3）超TML貨物應根據經船級社認可的貨物液化計算書的不同裝載場景進行裝載。

（4）船長在任何時候都有責任保持船舶具有足夠的穩性，如排放貨物中多余的游離態水分。因貨物水分含量較高，貨物整體液化嚴重僅靠固定式艙底排水系統無法排放上層水分，不可避免地使用便攜式排水泵，因排水泵排放的污水并非通過固定管系排放，可能含有較多的貨物殘余，建議將此過程記錄在垃圾記錄簿Part II部分J項貨物殘余（non-HME）項。

（5）可以針對SCCS水位探測系統的問題研究對策，如在貨艙深度1/3處安裝第3個貨艙水位報警點或持續監控貨艙水位系統。

（6）現階段SCCS在運輸超TML水分貨物時，如駕駛員發現貨艙水位探測被觸發處于報警狀態，駕駛員應用其他監測手段，如貨艙視頻監控系統或遙控吃水顯示系統等定期觀察，并增加人工測量貨艙污水變化的次數；任何測試和觀察的記錄都應記錄在航海日志中。

（7）應通過“船舶應力監控系統（HSMS）”“監測船舶搖擺周期”“船舶實時橫傾狀態”判斷船舶是否存在潛在危險，一旦船舶發現危險情況應立即啟動應急預案，將船舶損失降到最低。