李茂林 韓術(shù)亮（海洋石油工程股份有限公司，天津 300461）

通常我們認為與腐蝕相關的問題是主要造成老化船舶結(jié)構(gòu)和海洋鋼結(jié)構(gòu)失去功效的原因之一，從安全方面來說，腐蝕對于厚度和斷裂、失衡等等都有非常嚴重的后果，船舶類型的不同就會在不同程度上給員工的安全、海洋的環(huán)境等等造成損害。船舶發(fā)生腐蝕均勻我們就認為損耗的厚度相同，而且在評估剩余強度的時候就只要利用鋼板的剩余厚度來計算就好。但是一般發(fā)生點腐蝕的鋼板許多位置的厚度都是不一樣的，這導致在計算鋼板極限強度的時候非常困難。而且最重要的是目前并沒有統(tǒng)一的評估點腐鋼板強度的方法，而且專業(yè)人士認為鋼板點腐蝕厚度不一致，利用解析式來計算點腐蝕鋼板的極限強度是非常困難而且不準確的，因此在計算的時候都是來通過點截面來進行計算。點腐蝕的破壞力非常大，因此目前評估海洋鋼結(jié)構(gòu)剩余強度的工作重心從均勻腐蝕轉(zhuǎn)變?yōu)辄c腐蝕。

1 受蝕船體板的前處理

1.1 初始缺陷

海洋工程中的船體是用板結(jié)構(gòu)組成的，包括版面、主要和小型支撐構(gòu)件。純板是海洋結(jié)構(gòu)中最基本的組成元素，主要受到軸的拉伸和壓縮，支撐結(jié)構(gòu)主要是抵抗彎曲和剪切的。而腐蝕影響中最基本的模型是板和梁柱，也是使用最多的，而且簡化結(jié)構(gòu)模型能夠把專業(yè)人員的注意力集中在多種損傷上面。在腐蝕結(jié)構(gòu)單元中最首要研究的屬性就是幾何屬性，最重要的就是長細比，但是一些學者例如Paik認為長細比對于強度的減少沒有影響。大多數(shù)的學者認為長細比是壓縮極限強度減少最重要的原因，但是仍舊有一部分學者例如黃一則認為長細比對壓縮和剪切的影響都可以小到忽略。根據(jù)這一現(xiàn)象可以知道除了受參數(shù)之間的相互影響也證明了模型方法也有非常多的不確定性。補充幾何參數(shù)會受到建造水平的影響，幾何會變形，在強度分析的時候應該考慮這個因素。但是一般在建造過程中和建造完成之后都有很大的不確定性，利用數(shù)值分析法來得到變量是很難的。利用實驗能夠得到缺陷值，但是為了簡化問題剛開始都會根據(jù)不同的特征來分析最低屈曲模態(tài)來進行確認。而且利用能量的初始缺陷能夠提供更加合適的極限強度的評估。幾何缺陷在腐蝕損傷中造成的一定程度的壓縮在研究的時候經(jīng)常會進行考慮，但是不同的初始缺陷造成的壓縮還沒有進行專業(yè)的評估。

1.2 通過焊接引起的缺陷

除了幾何缺陷，在建造船體的時候由于切割、焊接等等在冷卻的過程中會出現(xiàn)收縮和參與拉伸應力，因此臨近的區(qū)域就會有一些殘余壓應力的出現(xiàn)來保持區(qū)域之間的平衡。根據(jù)腐蝕影響來說，在加筋板和版模型中利用焊接殘余應力，主要是分布在拉伸或者是壓縮殘余應力的部分。一些學者研究出拉伸殘余應力的腐蝕主要是減少柱極限強度的相關結(jié)論，而還有學者研究出殘余應力即使不受腐蝕參數(shù)的影響也會降低極限強度，但是如果腐蝕的厚度比較嚴重時，殘余應力影響的程度就會變小。這兩種研究都考慮了受到腐蝕損傷以后利用各種方法研究船的再平衡，而且還有預定義來滿足這個平衡。但是這些研究都沒有考慮焊接所造成的影響，專業(yè)學者認為焊接的殘余應力并不重要，最需要考慮的是點腐蝕導致極限強度減少這個問題。他們認為還有一個不需要考慮的就是調(diào)整效應，船體使用年限越久，船體結(jié)構(gòu)受到的加載和卸載力度就會更多，因此受到的焊接殘余應力很小。

1.3 邊界條件

試驗和模型的邊界條件都是完全按照船外板上構(gòu)建的位置進行，邊界條件不同失效模式和極限強度也就不同，板結(jié)構(gòu)最理想的邊界條件是需要滿足工程的設計意圖，但是單軸壓縮狀態(tài)能夠通過保持比值的非受載邊來提高極限強度，而且周期性的堆成邊界能夠包含加筋板對稱和非堆成的泵陶氏?？傮w來說，幾乎所有發(fā)表的內(nèi)容都利用了簡支邊界條件，但是也會利用相同的方法來滿足簡支邊界的條件，而且沒有相關的定義。

2 研究剩余強度的方法

2.1 模型試驗

在進行模型試驗法的時候會花費很多的時間與金錢，但是利用新概念來理解結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的崩塌來說，在這個過程中模型試驗法必須要有的，人工腐蝕結(jié)構(gòu)經(jīng)常在實踐中用來控制被研究的參數(shù)。一些學者例如Nakai用不同的邊界條件分別進行了壓縮試驗，將壓縮載荷在箱型板中來模擬邊界條件，對兩個點蝕度的值進行了試驗，結(jié)果表明當DOP的值大約為百分之十的時候鋼板的極限強度減小百分之二十。蝕坑越靠近腹板中心，則這塊鋼板的極限強度越小，一般板的強度比周期性的蝕坑小。許多學者認為能夠模擬實際的蝕坑來進行分布，但是也有學者做相關的研究認為腐蝕鋼板的拉伸強度和壓縮的強度并沒有很大的區(qū)別。

2.2 數(shù)值模擬

上文中的許多方法其實都是模擬數(shù)值來進行的，但是實體船舶的尺度很大，也比較復雜，使用的材料屬于非線性，數(shù)值模型的方法已經(jīng)被廣泛應用，在商業(yè)軟件中非線性的有限元分析已經(jīng)得到了補充和發(fā)展，一些學者在發(fā)表文章的時候表明使用一些候選的方式來分析，他們認為DNVPULS和ALPS/ULSAP在計算準確度上足夠滿足加筋板和非加筋板的極限強度要求。導致計算失誤的原因主要是多項誤差、數(shù)據(jù)輸入錯誤、單元外形不合格等等。而且即使其他條件都一致，但是不理解計算元素的相關元素和設置也可能得出與結(jié)論完全相反的結(jié)果。因此在檢驗數(shù)值模型的時候必須要可靠。目前新型涂料的需求逐漸變多，點腐蝕被業(yè)內(nèi)學者更加關注，通過研究可以得出點腐蝕主要受到彎曲、壓縮、拉伸等等，鋼結(jié)構(gòu)中局部的腐蝕模型都是矩形或者是其他不同的形狀。

3 結(jié) 語

目前鋼結(jié)構(gòu)剩余極限強度計算能力得到了很大的提高，對于防腐的要求和由一般的情況轉(zhuǎn)變?yōu)榫植扛g形態(tài)，側(cè)面表明需要更加關注局部腐蝕建模，但是參數(shù)之間的關系比較復雜，因此專業(yè)學者們開始向有限的變量來進行轉(zhuǎn)換，但是合理有效性的檢驗比較少，影響了在有效合理的檢驗中得出相關的理論。