國內(nèi)船用LP板的應(yīng)用分析

周海波

摘 要 本文對LP板做了簡要介紹，著重剖析了LP板在國內(nèi)造船領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀，分析其原因提出了改進意見和建議，并探討了船用LP板在國內(nèi)的發(fā)展前景。

關(guān)鍵詞 LP板；鋼板；船舶

中圖分類號 U66 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1674-6708（2016）164-0191-02

1 LP板簡介

LP（Longitudinal？Profiled）板稱為縱向變截面板，也稱為楔形板，由于其特有的優(yōu)點，在各制造工程領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。

20世紀(jì)70年代，伴隨著鋼板軋制技術(shù)的升級和精度控制水平的提升，LP板應(yīng)運而生。亞洲LP鋼板制造企業(yè)以日本JFE公司為代表，歐洲主要制造企業(yè)有德國的迪林根公司和捷克的維特科維策公司等。

根據(jù)不同的應(yīng)用要求，LP板型式各不相同，上述企業(yè)代表的主要LP板產(chǎn)品類型[1]如表1所示。

相對普通鋼板，LP板優(yōu)點主要如下所述。

1.1 減輕結(jié)構(gòu)重量

根據(jù)實際承受載荷的情況進行斷面優(yōu)化，保證斷面的最大應(yīng)力不變，減輕結(jié)構(gòu)重量。例如圖1，單跨梁跨中處承受集中載荷，最大應(yīng)力在跨中，應(yīng)力向兩端線性遞減；單跨梁縱截面優(yōu)化后，最大應(yīng)力數(shù)值及位置不變，剖面優(yōu)化后兩側(cè)結(jié)構(gòu)的應(yīng)力變大，但未超過整個梁的原有最大應(yīng)力數(shù)值。即單位質(zhì)量的構(gòu)件所承受的應(yīng)力更均勻，材料的力學(xué)利用率更高，使結(jié)構(gòu)重量減輕。表1中LP板的各種斷面型式，也是根據(jù)其相應(yīng)承受的載荷分布來決定剖面優(yōu)化形狀的。

1.2 減少焊縫

普通鋼板為優(yōu)化力學(xué)性能降低結(jié)構(gòu)重量，采用厚度不等的板拼接，拼接焊縫數(shù)量較多，LP板在減輕結(jié)構(gòu)重量的同時，也可以減少鋼板拼接焊縫的數(shù)量，縮短制造時間，提高效率，LP板設(shè)計流程圖如圖2所示。

2 LP板在造船上的應(yīng)用現(xiàn)狀及問題剖析

在船舶制造領(lǐng)域，由于船體本身結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且船體為可移動載體，所承受的載荷種類多且復(fù)雜，因而船用LP板的應(yīng)用起步較晚。

目前，船用LP板的應(yīng)用案例基本都在國外，應(yīng)用最廣泛的是日本造船廠。1993年，日本JFE公司生產(chǎn)的LP船板首次應(yīng)用于船舶建造。該公司在建造一艘17萬載重噸的散貨船過程中，對船體上甲板、貨艙橫艙壁以及外底板區(qū)域使用LP板（如圖3），總計約2？500t，鋼材重量減輕了約218t，同時鋼板拼接焊縫減少了約700m，實際經(jīng)濟效益十分顯著。

近年，我國寶鋼5000mm寬厚板生產(chǎn)線從國外引進了LP鋼板軋制技術(shù)，而在船舶上的應(yīng)用幾乎為0。國內(nèi)外船用LP板應(yīng)用差距如此之大，為尋找主要原因，本文對相關(guān)造船廠進行了調(diào)查分析總結(jié)。

首先，相較日本的百年歷史的船舶制造業(yè)，國內(nèi)造船行業(yè)起步晚，在2000年后才得到有效發(fā)展，而船用LP板的發(fā)展源于20世紀(jì)90年代，錯失了與國際接軌的最佳時機；作為造船行業(yè)的供應(yīng)鏈，國內(nèi)鋼廠技術(shù)研發(fā)能力較為薄弱，在2000年國內(nèi)造船行業(yè)發(fā)展時期，未能研發(fā)生產(chǎn)物美價廉的船用LP板，錯過船用LP板大規(guī)模應(yīng)用的時機。而日本的鋼廠早在1978年就具有LP板的研發(fā)和生產(chǎn)能力?？陀^形勢上，20世紀(jì)末的國際形勢雖好，但國內(nèi)造船廠與鋼廠行業(yè)發(fā)展起點低，未能形成互相促進的良性循環(huán)發(fā)展模式。

其次，國內(nèi)造船廠的管理效率偏低，適用船用LP板對相應(yīng)設(shè)計、采購、制造等環(huán)節(jié)的管理成本增加明顯，短期內(nèi)造成企業(yè)額外的負(fù)擔(dān)和風(fēng)險。在當(dāng)前造船業(yè)不景氣的環(huán)境下，很多企業(yè)不愿意嘗試。國內(nèi)造船廠的管理觀念偏保守，習(xí)慣以現(xiàn)有模式運營，缺乏創(chuàng)新思維，船用LP板的發(fā)展受到主觀意愿的制約。雖然國內(nèi)造船業(yè)近年產(chǎn)能提升顯著，但造船廠的管理理念尚未與時俱進，國內(nèi)造船業(yè)處于量變到質(zhì)變的轉(zhuǎn)型期。造船廠可借適用船用LP板為改革先行案例，從中提升管理效率，轉(zhuǎn)變管理理念，優(yōu)先轉(zhuǎn)型的造船廠將占得行業(yè)發(fā)展的先機。

第三，船體結(jié)構(gòu)實際適用范圍較小。目前船用LP板型號較少，多為LP1型。此型板多用在板厚變化梯度大的區(qū)域，其經(jīng)濟效應(yīng)才較明顯。這類區(qū)域主要為垂向艙壁板和舷側(cè)外板，船體其他區(qū)域板厚變化梯度不明顯，不能充分發(fā)揮LP板的優(yōu)點。

第四，受船東船級要求制約。船體結(jié)構(gòu)必須滿足所入船級的規(guī)范，相關(guān)規(guī)范中的一些要求限制了船用LP板的適用。例如，散貨船橫艙壁中部及下部板厚需在一定范圍內(nèi)保持不變，舷頂列板材質(zhì)等級的特殊要求等，進一步縮小了船用LP板的適用范圍。另外，船東對LP板認(rèn)知度不夠、對其適用到自身船舶存在疑慮，以及出于方便船舶后期維修的考慮，同樣限制了船用LP板的適用。

最后，造船廠制造工藝制約。LP板的不等厚特性，相應(yīng)制造定位、折彎工藝也不相同，其對精度控制的要求更高。造船廠制造精度達(dá)不到一定要求，盲目適用LP板將影響結(jié)構(gòu)分段的質(zhì)量，甚至造成更大的經(jīng)濟損失。船用LP板未能在國內(nèi)得到發(fā)展，同樣受上述幾點實際因素的制約?？梢灶A(yù)見，在造船廠開啟船用LP板適用的相關(guān)研討和實踐后，這些制約因素將被逐一消除。

3 改進意見和建議

目前，短期內(nèi)國內(nèi)造船行業(yè)還無法大規(guī)模采用船用LP板。需要注意的是，船用LP板不能陷入鋼廠不生產(chǎn)造船廠就不用、造船廠不用鋼廠就不生產(chǎn)的惡性循環(huán)中去。目前，國家大力推進國企改革，且造船行業(yè)處于合并轉(zhuǎn)型期，在此良好的大背景下，國內(nèi)造船廠應(yīng)具備長遠(yuǎn)發(fā)展的戰(zhàn)略，盡早推進船用LP板適用的相關(guān)工作，做好相應(yīng)設(shè)計、采購、制造等環(huán)節(jié)的詳細(xì)管理流程，提前解決船用LP板適用下的技術(shù)障礙、工藝改進和精度控制等問題，對船用LP板參數(shù)、需求量等要求需與國內(nèi)鋼廠形成聯(lián)動，進行定期技術(shù)交流等合作，共同推動船用LP板在國內(nèi)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]杜平，胡賢磊，王君，等.縱向變厚度鋼板的發(fā)展和應(yīng)用[J].軋鋼，2008，25（1）：47-50.

[2]杜平.縱向變厚度扁平材軋制理論與控制策略研究[D].沈陽：東北大學(xué)，2008：8-18.

[3]Fukumoto Y，Nagai M. Steel Bridges：New Steels and Innovative Erection Methods[J].Prog. Struct. Engng Mater，2000（2）：34-40.