沥青船整体液货舱内胆结构缺陷

CCS南京分社 吴九强

近年来，随着国内沥青需求量的大幅增长，沥青船需求也大幅增加。为了能够取得更好的经济效益和货运效率，一些设计公司设计了能够在同样尺度下提高载货量的整体式液货舱沥青船，这样一来，船舶的一些结构缺陷也随之而生，应引起业界高度重视。

液货舱内胆结构缺陷描述

液态沥青在运输、装卸过程中要保持一恒定温度，一般在140℃～180℃之间。因此，沥青船相对其他类型油船而言，在货物区域一般具有较厚的保温层。整体式液货舱沥青船其典型横剖面与一个油船典型横剖面相似，双壳内处所为海水压载舱，无法有效铺设保温材料。所以对于整体式沥青船在货仓内设置了一内胆。由于只需将船体或货物之间隔热，所以内胆在纵横舱壁处未全部设置，只是在纵横舱壁处进行了一定长度延伸，并形成上下凳结构。内胆和船体内壳之间铺设经认可的保温材料用于隔热。同时为了有效吸收由于温度变化而导致钢材变形，在每块板中间均设置了半圆形槽型收缩槽。

在对某沥青船进行第一次中间检验时发现，该轮货仓内胆严重变形，内胆角隅开裂，内胆与货仓之间充满沥青，以致不能装货。该轮具体参数如下：总长101.90m，型宽16.00m，型深8.00m；龙骨安放日期为2007年3月15日；建造完工日期为2008年6月3日。货仓变形具体缺陷如下：

1、货仓内胆底板、顶板严重变形。在货仓清空冷态下进行内部检查，发现底板上凸，顶板也上凸，其最大处变形量已超过20cm。而经从双层底内对该轮货仓内底板检查，却发现双层底货仓内底板并未产生明显变形。

2、货仓内加热盘管、液货管系严重变形，舱壁遥控阀杆弯曲变形，不能开闭阀门。由于管系支撑件是焊接在内胆的底板上，底板变形从而导致管系位置变化。尽管管系在连接位置、舱壁位置已设置膨胀接头用于吸收由热变化带来的变形，但管系仍然变形较大。

3、内胆在与纵横舱壁连接端部以及上下凳处多处发生开裂，直接导致沥青渗透入内胆和船体保温层之间。

液货舱内胆缺陷产生原因分析

1、此沥青船整体液货舱内胆部分仅由钢板焊接而成，其货仓中下部板厚8mm，中上部仅6mm，而且并未设置相应纵桁、肋板、支柱、扶强材等构件用以增强内胆强度。由于沥青载运时需要加热，钢材的屈服强度又会在温度的变化下产生变化，从而导致内胆强度进一步下降。液态沥青在航行中又会产生晃动，内胆有进一步产生变形的可能。

2、本船内胆与货仓舷侧和内底板之间设置了井字型方木用以支撑、固定内胆，同时设置连接固定件用以固定内胆。但并未设置止浮、防摇等限位装置用以固定内胆。经对变形内胆拆除检查，发现多数固定件已断开。可见内胆仅采用目前连接方式固定，可能存在强度不足。

3、本船在设计和建造过程中内胆和货仓之间留空处所设计为一封闭舱室，无透气、进气或其他开口。虽然建造时内胆与货仓内所有焊缝可以进行密性试验的焊缝均已进行密性试验，无法进行密性试验的也均已进行探伤，但却无法保证其内空间是真空环境。且制造时也无法消除所有可能的焊缝或是板材缺陷。从而其内存在的空气和水汽在温度变化下对内胆又增加了相应结构应力。且一旦内胆产生裂缝，流出沥青会堵塞其内气体流动，形成局部气体压力过大或欠压。

4、本船内胆在纵横舱壁处结构过渡全部为直角型，且上下凳角落处采用角焊缝连接，应力过于集中在凳角。从实际检查结果来看，多数角隅、连接部位均已产生明显裂纹，目视未发生裂纹位置经探伤也发现存在相应缺陷。虽然内胆在各个角落位置均有裂纹，但裂纹最大位置和最明显部位仍是出现在内胆与舱壁连接的上下凳角落处。所以结点形式设计的不合理，也是缺陷产生的重要因素之一。

5、虽然本船已设置沿船长方向设置收缩槽，用以吸收横向变形，但船长却无相应的收缩槽，不能吸收相应变形，所以内胆在横舱壁连接处产生应力集中，导致缺陷产生。

6、本船设置的膨胀接头在轴向上能够吸收约24mm的变形，但横向却仅能吸收约3～6mm变形。本船在结构变形时，纵横舱壁由于其结构特点，假设是不变化的，或是相对于内胆变形可以忽略不计。而本船内胆结构变形导致管路的变形主要在此接头的横向方向，从而导致管路的变形。

内胆结构缺陷修理与改进

为了能够尽快使该轮投入航行，并充分考虑上述可能原因，本船进行了更换货仓内胆的修理。

1、为了提高紧固件效率，减少紧固件受力，将紧固件的相邻间隙调整为700mm。

2、避免内胆和货仓之间的封闭舱室影响，在甲板上增设带有开关的U型透气，用以平衡内外压力。

3、修改内胆在纵横舱壁位置的过渡，所有舱内纵向内胆板与横向内胆板和凳顶列板的交角处的连接应避免采用直角方式连接，应采取角隅形式连接，以避免应力过于集中。内胆顶部与前后上凳处的交角,都采用整板加工折角。

4、所有内胆板长度方向的位置,增加数道相应尺寸的加强角钢，用以增加内胆船长方向的强度，同时限制将变形集中传递至横舱壁处。

5、将货物管路接头由膨胀接头改为金属软管连接，从而有效避免内胆变形带来的管路变形。

目前，该轮已按上述方式进行缺陷修复并重新投入运营。经了解，目前内胆能够很好的完成装货要求，在使用过程中也未发现新的裂纹、货物泄露或是其他永久性缺陷。但该轮在货物、温度变化的情况下，内胆仍然有凹凸变形，管路也有轻微变形，说明此种设计和消除缺陷的方法仍然存在一定局限性，需要对货物区域的结构进行进一步热应力分析才能完全消除全部缺陷。而在对中国船级社规范、指南进行查阅后发现，规范对于沥青船整体式液货舱规定和检验要求并不完善。

为此，笔者建议：第一增加对内胆强度计算相关要求，第二增加对内胆热应力计算相关要求，第三增加对内胆与货仓之间透气设计要求，第四增加对内胆和货仓之间连接、固定相关要求，第五增加双层底海水压载舱中可能受到热传递的舱壁下方构件的检查要求。