(中國船級社廣州分社,廣州 510235)
某船為4 000箱的集裝箱船,在海上漂航時與另外一艘6 000箱的集裝箱船發(fā)生碰撞,巨大的碰撞慣性導(dǎo)致該船被彈出2 n mile才停住,百余個集裝箱破裂,部分集裝箱落入海中;該船的第7貨艙(最后一個貨艙)右舷因被對方船頭斜撞,導(dǎo)致該貨艙右舷及甲板結(jié)構(gòu)嚴重破損并進水。海損發(fā)生后,在船級社和船方配合下完成了事故船破損穩(wěn)性、浮態(tài)、剩余總縱強度的估算,在確認安全的情況下該船自航至港口卸貨,并對海損狀況做進一步評估。事故輪卸貨后自航到達修船廠,進行殘余貨物清理和海損及修理檢驗。
為確定海損范圍和制定初步修理方案,船廠安排了4天塢期,并對船殼破損部位進行臨時水密封堵,以方便出塢后艙內(nèi)各項工程的開展。經(jīng)驗船師現(xiàn)場確定,該船船體結(jié)構(gòu)主要損壞如下。
1)NO.7貨艙右舷區(qū)域的甲板、外板、縱艙壁、內(nèi)部結(jié)構(gòu)因?qū)Ψ酱^撞擊變形嚴重,向貨艙內(nèi)坍塌,對方船舶球鼻艏撞破標題輪右舷外板和縱艙壁,形成一個最寬處5 m、高18 m的不規(guī)則破洞(上至二甲板、下至雙層底,類似球鼻艏的形狀)。
2)NO.7貨艙右舷雙層底因巨大的撞擊導(dǎo)致船底外板、內(nèi)底板嚴重屈曲變形,呈波浪狀一直傳遞到左舷,造成左舷雙層底部分損壞。雙層底內(nèi)部強框架、縱骨等結(jié)構(gòu)發(fā)生嚴重變形和局部撕裂。
3)NO.7貨艙中間艙壁右舷部分全部坍塌,前水密艙壁板右舷部分變形嚴重。
4)NO.7貨艙右舷艙口蓋2片丟失,3片嚴重變形;右舷縱、橫向艙口圍撕裂、嚴重變形。
實際上,在卸貨港錨地,事故船的水下檢驗只發(fā)現(xiàn)右舷船底外板屈曲變形,并未發(fā)現(xiàn)左舷船底外板的嚴重變形。除了水下檢驗受現(xiàn)場條件限制之外,另一個很重要的因素就是主觀認為左舷距離碰撞位置較遠,其結(jié)構(gòu)發(fā)生嚴重變形的可能性不大。貨艙和雙層底損壞范圍不一致的原因與力的傳遞有關(guān):貨艙舷側(cè)中部主要由中間橫艙壁支撐,舷側(cè)的橫向抗撞擊能力相對較弱,撞擊時中間橫艙壁的塌陷、舷側(cè)結(jié)構(gòu)的變形和被擊穿,吸收和釋放了很大一部分撞擊力,加上集裝箱的破損變形,也吸收了很大一部分能量,從而使貨艙左舷結(jié)構(gòu)免于嚴重損壞。
雙層底相對舷側(cè)結(jié)構(gòu)而言,結(jié)構(gòu)形式?jīng)Q定了其剛度更大,在受到側(cè)面撞擊時,沖擊力能傳遞更遠,破壞范圍更大,但破壞的程度則相對較小[1]。上述的海損范圍也能證明這點:貨艙右舷嚴重損毀基本在距離船舶縱向中心線約2 m的地方就止住了,但雙層底的變形卻越過了縱向中心線約8 m 的距離,見圖1。
海損時往往由于現(xiàn)場條件等因素限制,無法直觀、準確和快速確定損壞范圍,特別是對水下或者艙內(nèi)結(jié)構(gòu)。從結(jié)構(gòu)形式和力傳遞的角度分析海損,有利于其它類似海損的受損判斷。
圖1 右舷及雙層底損壞示意
由于海損損壞范圍大且嚴重,確定船體結(jié)構(gòu)的總體變形量顯得尤為重要,對船底中心線、左舷艙口圍、貨艙內(nèi)縱壁的測量發(fā)現(xiàn)受損區(qū)域結(jié)構(gòu)存在較大的向左舷偏移量,見圖2所示。也就是說在受損區(qū)域邊緣,可能單個結(jié)構(gòu)并沒有明顯的變形,但存在整體的向左舷偏移變形。對如此大范圍的損壞如采取常規(guī)的構(gòu)件割換修理方式很難控制船體變形,也很難對整體變形進行修復(fù)[2]。因此,采取修、造結(jié)合的方式,對主要損壞區(qū)域采取新造分段安裝的方案,該方案可以較好地控制船體變形、保證船體結(jié)構(gòu)質(zhì)量和縮短塢期。
圖2 船底中心線測量
船廠依據(jù)船舶結(jié)構(gòu),結(jié)合其修理工藝進行分段劃分,劃分時需要重點考慮幾個因素:海損范圍、變形控制和修正、船廠吊裝能力和分段安裝精度控制能力等,最終確定分段劃分方案,見圖3。
圖3 外板分段劃分示意
由于船艉底部線型特點所致,船艉區(qū)域只能在船底中心線處縱向擺放一排塢墩,考慮到損壞結(jié)構(gòu)部分或全部割除后,右舷機艙區(qū)域和貨艙區(qū)域船體結(jié)構(gòu)接近分離,此時機艙區(qū)域在切口處很容易發(fā)生變形,特別是因為船廠修理作業(yè),艉部承受如新裝分段、機器設(shè)備和材料以及大量作業(yè)人員等各種變化載荷,將加劇艉部船體結(jié)構(gòu)的變形甚至傾斜,因此,必須對損壞區(qū)域、船艉和舷側(cè)進行加強和固定,防止船體結(jié)構(gòu)變形,見圖4、5。
圖4 結(jié)構(gòu)加強
雙層底和舷側(cè)結(jié)構(gòu)的割除和新裝是一個動態(tài)的施工過程,在一些情況下也需要對其進行加強,防止變形,這些加強都是在施工過程中逐步進行的,有些是臨時的,這些加強方式在此不再詳述。
圖5 加強布置示意
損壞結(jié)構(gòu)的割除需要考慮施工方便和船廠設(shè)備吊重能力,割除分三批次進行,第一批先切割橫艙壁和雙層底結(jié)構(gòu),第二批割除舭部結(jié)構(gòu),最后是舷側(cè)和甲板結(jié)構(gòu),割除前應(yīng)依據(jù)現(xiàn)場的施工條件畫好切割線,割除順序見圖6。
圖6 損壞結(jié)構(gòu)割除順序示意
分段安裝的順序與損毀結(jié)構(gòu)割除順序基本一致。即割除第一批損壞結(jié)構(gòu)后,安裝該位置的新造分段,再割除第二批結(jié)構(gòu),然后安裝該位置新分段,最后是第三批。整個過程需要重點控制合攏時的焊接變形,防止船體中心線的進一步偏離,同時還需要考慮盡可能利用新裝分段修正海損導(dǎo)致的船體變形。為此,需要在塢底靠近塢墻兩側(cè)樹立標桿,用激光經(jīng)緯儀作一個低于船底板200 mm的參考平面,作為雙層底分段裝配的參考面。同時,在貨艙內(nèi)底板設(shè)置兩根標桿,也打一個2 400 mm高的參考平面,用來檢驗雙層底分段裝配精度和定位箱體結(jié)構(gòu)。待底部分段和舭部分段吊裝到位,并完成定位焊和關(guān)鍵部位焊接后,再確定舷側(cè)分段的安裝。舷側(cè)分段吊裝前,在距離理論貨艙內(nèi)縱壁板1 000 mm的位置用經(jīng)緯儀作一個平行與內(nèi)縱壁的平面,并在前后壁板上打好樣記,新段吊裝到位后利用該平面定位,見圖7。舷側(cè)分段先安裝舷側(cè)直體分段,其次是甲板段,最后是艙口圍。
圖7 舷側(cè)分段安裝工藝示意
修理過程即涉及到新造分段及其安裝,還有大量的常規(guī)修理工程,驗船師對修理過程的質(zhì)量控制和結(jié)果檢驗是十分重要的,主要有如下幾個方面。
3.5.1 變形控制
由于海損導(dǎo)致船體結(jié)構(gòu)變形嚴重,為防止變形加劇并修正損壞導(dǎo)致的變形,需借助激光經(jīng)緯儀對船體結(jié)構(gòu)的線形數(shù)據(jù)進行監(jiān)控,并作為整個修理施工過程的參考。在該船在進塢后第一時間對其進行了測量,在整個施工過程中,每兩天測量一次,塢內(nèi)完工后再進行測量,確保變形在可接受范圍之內(nèi)。
3.5.2 材料控制
由于結(jié)構(gòu)換新量大,且大量使用厚度50 mm板(替代建造厚度47.5 mm)和60 mm的EH36高強度板材和型材,這些材料的來源對造船廠而言不是問題,但對修船廠來說,一般沒有大量備貨,且從鋼廠預(yù)定的話時間上來不及,因此需要從其它途徑進貨,如其它船廠、經(jīng)銷商等,所以材料來源相對復(fù)雜,且并非都是由本單位檢驗的。因此應(yīng)加大對材料的質(zhì)量控制,必要時應(yīng)進行取樣試驗。在材料的使用過程中還應(yīng)加強標識和可追溯性控制,以防用錯。
3.5.3 焊接過程控制
由于是單舷側(cè)大范圍施工,焊接過程對變形的影響非常大,應(yīng)確保使用合格的焊接工藝、焊工及焊材[3],船廠依據(jù)工藝和經(jīng)驗確定合理的合攏縫焊接順序、焊道尺寸,最大程度地控制和修復(fù)變形,驗船師還應(yīng)加強關(guān)鍵部位的焊接過程控制,如艙口角隅板(60 mm)等。
3.5.4 關(guān)鍵試驗控制
在修理過程中和完工后需要進行相關(guān)的測量和試驗,以確認修理符合相關(guān)要求,如應(yīng)對船體線型進行測量,確認數(shù)據(jù)得到各方認可;對關(guān)鍵部位焊縫進行無損探傷試驗;對艙口蓋進行啟閉試驗;對艙內(nèi)箱體導(dǎo)軌進行吊箱試驗;對主機、機座、軸線進行校核試驗,最后還應(yīng)進行航行試驗。
海損檢驗中,損壞范圍的確定除了直接相關(guān)的結(jié)構(gòu)和設(shè)備外,驗船師還應(yīng)基于自身的專業(yè)判斷和合理的分析,適當(dāng)擴大檢驗與損壞相關(guān)聯(lián)的結(jié)構(gòu)或設(shè)備,以查明因損壞波及而對其余結(jié)構(gòu)或設(shè)備產(chǎn)生的影響。這在檢驗條件受限時,如水面檢驗、水下檢驗、艙內(nèi)檢查時,尤為重要,應(yīng)可能就海損范圍和程度達成共識。
對于本文所述的修造結(jié)合的修理方案,除應(yīng)確保能滿足船級社的相關(guān)要求外,還應(yīng)充分考慮船廠的修理工藝,適當(dāng)考慮船東的合理訴求,同時應(yīng)和保險方溝通。只有符合規(guī)范、合理可行、共同認可的方案才能確保修理順利進行。修理過程中,由于工程量大、周期長,驗船師對質(zhì)量的控制難度加大,很難做到面面俱到,應(yīng)加強對關(guān)鍵步驟和要素的控制,通過有效地控制過程和結(jié)果,達到合格修理的目的。
最終,事故船歷經(jīng)80多天的修期,兩次進塢、修造結(jié)合、鋼材用量超過1 100 t。各方滿意,順利、合格地完成了此次重大海損事故船的修理。
[1] 陳鐵云,陳伯真.船舶結(jié)構(gòu)力學(xué)[M].上海:上海交通大學(xué)出版社,1990.
[2] 中國船級社.鋼制海船入級規(guī)范[S].北京:人民交通出版社,2012.
[3] 中國船級社.材料與焊接規(guī)范[S].北京:人民交通出版社,2012.