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，由于船舶結構不同，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，往往會產生總體或局部的變形。

關鍵詞：船體;修理改裝;變形控制;工藝

1船舶結構變形分析

船舶結構變形主要分為靜態(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致的變形情況，也就是在進行瞬間檢測時可以認為其是不變的;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，由于大型設備的進出場、甲板開口、強化等操作導致甲板結構出現(xiàn)變形。近些年來，不同型號的船舶已經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在十年以上，這樣需要對大型設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構后再進行恢復等。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船舶船體改裝設計的內容和主要特點

2.1改裝設計的主要內容

船舶船體改裝設計中涉及到了不同的方面，有效的設計可以提升船員的舒適度，例如對船體的保溫空調系統(tǒng)進行改裝設計、對通風系統(tǒng)進行重新布置并可以增設浴廁設置等;還可加裝污水處理裝置并可以取消鍋爐設施，對冷庫結構進行改造;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構相關的各項專業(yè)結合。

2.2改裝設計的主要特點

船舶船體改裝設計與船舶建造設計相比其需要考慮的因素更多。例如，在改造船室結構后對相鄰結構功能的影響;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)、通風系統(tǒng)改裝時應充分的考慮水密性;在進行設備改裝后可以提升船體結構的穩(wěn)定性，因此在改裝時應進行全面考量。

3導致船舶結構出現(xiàn)缺陷的原因

船舶結構是非常復雜的，這給后期的維修工作帶來一定的困難，因此應對船舶結構進行充分的了解并對產生缺陷的原因進行分析與總結，在此基礎上更好的處理結構缺陷問題。

3.1結構腐蝕

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

3.2正常負荷力為控制在正常范圍內

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荷力，如果負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構帶來損壞。

3.3船舶設計失誤

船舶設計失誤也是導致結構缺陷的原因之一，當出現(xiàn)設計失誤時會導致各個的零件、部件在經過反復正常的使用后出現(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)的結構缺陷認定為結構設計失誤。

3.4意外事故所導致的船舶結構缺陷

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

3.5其它

船舶在經過多年使用后，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構板材的厚度以及內部構件的尺寸有著很大的關系。當吃水增加時結構應力也會隨之變化，導致船體出現(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，導致變形的因素更加復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，導致中間軸承、推力軸承以及艉軸軸承均產生負荷不均勻的情況，軸承在運用的過程中會導致軸承系統(tǒng)出現(xiàn)嚴重的振動，導致艉軸軸承支撐力不夠，在磨損后會產生發(fā)熱情況，增大主機的損耗率，也會導致艉軸管的密封裝置、間隙等產生變化，出現(xiàn)漏油或是漏水的情況。如果船體局部產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，不同構件的變形會降低船體的縱向強度與局部強度，嚴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，應選擇好工藝孔開設的位置，在對其進行維修時應合理的設計工藝孔位置并確保開孔位置的準確性，以此來避免給應力平衡帶來破壞。在選擇開孔區(qū)域時應以結構度相對較弱的位置為主，如一些構件部位。同時應確保開孔作業(yè)的精準度，保證其可以與構件尺寸相吻合;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，同時應注意開孔尺寸不得超出橫艙長度的1/3，降低應力平衡的損失。

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、原有結構的扶強以及切斷構件的扶強。在使用扶強材料時應始終順應原有結構的應力，避免出現(xiàn)其它部位的結構發(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。在進行被切斷構件的扶強時可以利用與原構件相同的焊裝構件材料。

最后，連續(xù)受力構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力會比較集中所以非常容易產生應力。故此，在開口前應先選擇好代替結構。選擇臨時替代構件設置裝置時應在原結構周圍，避免給新構件安裝帶來影響，例如打開艙壁時應在與艙壁同一個方向設置臨時扶強構件并確?？臻g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)。所以應設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備并減少傳統(tǒng)手工繪制，測量的位置應在主甲板位置以上，確保測量的精準度。在切割前應對船體的縱向、橫向、垂直方向的狀態(tài)進行測量并做好相應的記錄工作。實際施工中應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，基于船體構造，當船體處于靜止狀態(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常會出現(xiàn)此種情況，導致中拱變形的情況，會降低塑性，尺寸也會出現(xiàn)變化。第三，做好連續(xù)工藝孔的開設管理。連續(xù)工藝開孔可以影響到船體力學平衡，所以其變形不容易被控制。因此在使用工藝開孔時應遵循以下原則：（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，且在同一個船室內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構的強度，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.國內修船單船管理模式發(fā)展概述[J].中國修船，2008（06）.