一种新型的绿色拆船工艺方案

，，

(大连船舶重工集团船务工程有限公司，辽宁 大连 116300)

根据国际海事组织2008年的统计报告,孟加拉、印度、巴基斯坦、土耳其和中国5国拆解废船吨位占全球废船吨位的95%[1]。目前,韩国、日本及我国台湾地区的拆船业已大大萎缩,而年均拆船约100艘的欧洲拆船厂由于执行欧盟环境和生态保护标准,费用昂贵,也将继续萎缩。在环境生态保护以及安全法规相对松弛、劳动力更加低廉、当地钢材需求量大的亚洲国家,拆船业将继续发展。

中国的拆船点大都分布在江苏和广东两省,规模散、小[2],大都采用冲滩拆解。冲滩拆船严重危害环境，施工所产生的污油以及有毒有害化学品肆意流入长江，根本无法达到发达国家船务公司和绿色和平组织对拆船的环保要求。因此，拆船工艺的重新设计是实现绿色拆船的必要保证,也是我国绿色拆船业能够持续生存发展的重要条件[3]。

基于《2009年香港公约》对绿色拆船的规范与要求，利用从上到下、从艏艉到船舯、从两舷向船舯的对称拆解思路，采用Patran软件对拆解剩余船体进行有限元分析，提出一种新型的绿色拆船工艺方案，并将该方案应用于38 700 DWT成品油船“海昌天津”号的拆解。

1 绿色措施

“海昌天津”号是大连船舶重工集团船务工程有限公司的一单拆船项目，其拆解方式采取靠泊码头浮态拆解与进船坞拆解相配合的方式。船体总长189.14 m、两柱间长178.45 m、型宽28 m、型深16.8 m、设计吃水12 m,此型船是成品油船，载重38 700 t。

《2009年香港公约》要求，石棉、多氯联苯(PCB)、臭氧破坏物质、有机锡(TBT)等有害物质必须在IHM(船舶有害材料)清单中列出。清单包括3个方面的内容：①船舶结构或设备包含的材料；②操作过程中产生的废弃物；③物料。

在拆解过程中，根据清单提供的信息，决定如何处理有害材料。

2 拆解前期准备与清理

根据“海昌天津”号长度以及靠泊码头的岸桩分布，确定了5个长期系缆点，以强肋骨开孔为系缆点，通过靠泊岸桩固定好船舶，并在艏艉至岸边，敷设围油栏，系缆点布置图见图1。

图1 “海昌天津”号系缆点布置示意

增设缆增设缆索和锚链紧以防遇到大风浪，并可在迎力方向抛锚，以增强抗击能力。经常检查系缆情况，及时发现隐患。系缆留有一定伸张余地，以适应涨潮或水位变化[4]。拆解过程中时时监控艏艉吃水变化和横倾情况，根据船舶浮态变化及时调整系缆的松紧度并判断是否增加重量，利用拆卸废弃的舱口盖作为重量控制板块。

在拆除生活区内装材料过程中，对可利用的设备仪器及备品备件，进行仔细拆卸和吊运，保持完整和配套; 按照绿色措施清除机舱热力管路，主辅机排气管的保温层及上层建筑的舱室隔板等部 位的石棉制品; 清除油舱、机舱、油箱、油柜、油管、液压系统中剩余的和残存的原油、燃油、润滑油、 液压油和其它油料，以及含油压载水、舱底水、洗舱水、油泥等; 清理含有机锡的油漆和涂料碎片; 清理废旧的电池、仪表中含有的镉、汞以及油漆涂料中含有的铅等重金属; 按照《含多氯联苯废物 污染控制标准》的要求处置主要存在于船上设备、电缆线等材料中的多氯联苯[5]。

3 拆解分段吊点位置

3.1 吊点分类

根据吊点所在的拆解分段的位置进行分类。

1) 拆解分段位于主甲板、上层建筑或者机舱平台等结构时，吊点选在甲板或者平台下扶强材的腹板上开孔; 确定a 类吊点位置，使用AUTOCAD2013REG功能生成面域模块，再用MASSPROP功能命令计算面积与质心位置，根据质心位置，定好吊点。

2) 拆解分段位于舷侧、压载水舱或者边油舱，并且该分段的横向维度小于纵向时，吊点选在外板或者纵向舱壁上直接开孔。

3.2 吊点开孔高度

a、b 两类吊点位置均涉及到钢板的开孔，开孔高度决定吊运的安全性。在拆解分段吊运过程中，吊点所在钢板应力值必须同时满足材料的许用正应力[σ]与许用切应力[τ]。

式中: σ——正应力，N/mm2;

P——允许载荷，N;

Fmin——垂直于P 方向的最小截面积，mm2;

Amin——平行于P 方向的最小截面积，mm2;

σs——材料的屈服点，N/mm2;

K——安全系数;

[σ]———材料许用正应力，N/mm2;

[τ]———材料许用切应力，N/mm2。

根据材料力学原理并考虑到“海昌天津”号船板的腐蚀程度，方案中安全系数K 取3，计算出允许载荷在100～500 kN 范围内吊点开孔的高度( 见表1) ，进而确定吊点位置。

表1 钢板开孔高度计算表 mm

4 拆解顺序

4.1 上层建筑拆解顺序

“海昌天津”号是艉机型船，重心靠后，方案首先拆除上层建筑。海昌天津号上层建筑从上到下有6 层，分别为: 罗经甲板、驾驶甲板、C 甲板、B甲板、A 甲板、艇甲板。其拆解原则为从上到下，立体分段吊运。

以A 甲板为例，先根据A 甲板基本结构图，统计甲板板材与型材重量，并实际登船进行检测，如发现有不符的情况以现场测量数据为准，见表2、3。

表2 A 甲板板的重量统计

表3 A 甲板与艇甲板之间围壁及骨材重量计算

总重为57.9 t。

询问采用一问一答的方式进行，常委会委员和列席代表围绕城市小广告整治、破解停车难题、完善配套基础设施等民生热点问题展开深度询问。

根据码头塔吊额定载荷( 500 kN) ，结合A 甲板结构特点，将A 甲板及其下围壁划分为①～⑥共6 个分段，见图2。

A 甲板分段的吊点属于a 类吊点，在甲板纵桁的腹板开孔，开孔高度按照3.2 进行计算。

4.2 主船体拆解顺序

内部结构拆除完成之后，将外板与主甲板编号，按照编号顺序拆解，编号从首尾向中部层层递进，见图3、4。

图2 A 甲板模块划分与吊点分布

图3 外板拆解顺序示意

图4 主甲板拆解顺序示意

从艏艉到船舯，沿横向将主船体分解，共5 个步骤。

全部拆解完成后要及时对码头、坞坑、沿岸水域及岸上拆解场地进行清理。并对相关设施进行检查维修，为下一艘船舶的拆解做好准备工作。

1) 艏尖舱与船艉部同时拆解。

2) NO.1 货油舱、压载舱与SLOP 舱同时拆解。

3) NO.2 货油舱、压载舱与NO.7 货油舱、压载舱同时拆解。

4) NO.3 货油舱、压载舱与NO.6 货油舱、压载舱同时拆解。

5) NO.4 货油舱、压载舱与NO.5 货油舱、压载舱同时拆解。

外板( 右舷) 分为7～27 号共21 个模块。外板左右舷对应编号板块同时拆解。综合考虑拆解过程中的稳性、浮态与主船体的结构强度，切割外板与主甲板分块时，板块衔接处预留300 mm 留缝; 先拆解7～13 号、16、17、19 号10 块外板，其余编号外板进坞再进行拆解; 67#，96#横舱壁全部保留，38#、125#横舱壁部分切割。

4.3 进坞拆解阶段

这是拆解的最后阶段。按照顺序进行拆解后，剩余船体预留部分。见图5。

1) 主甲板109#～153#预留。

2) 109#横舱壁切割3.9 m，153#横舱壁切割3.9m，131#横舱壁全部预留。

3) 纵向第二层87#～175#预留。

4) 双层底上预留4.72 m。

将剩余船体( 见图5) 拖进船坞拆解，海上浮态拆解船体的60%～70%，坞内拆解或者拆船池内拆解剩余30%～40%。

图5 剩余船体侧视图

5 可行性分析

规范与指南要求用三维有限元模型进行拆船剩余船体主要构件的强度直接计算，模型范围为半宽模型，模型的纵向范围从艏到艉; 垂向范围为船底至甲板。舷外水压力由静水压力和波浪水动压力两部分组成，全船应力分析云图见图6。

图6 “海昌天津”号剩余船体应力分析云图

“海昌天津”拆解剩余船体横舱壁、强框架和弱框架的最大应力均小于许用应力235 MPa，最大值为167 MPa，满足要求。船体甲板和船底板的最大应力值均在与舷侧接壤的区域，是角隅应力集中的体现。

由Patran 计算结果可知: 方案确定的阶梯型拆解是安全的，方案在传统拆解工艺的基础上结合工程实际，适用于成品油船的拆解。在拆解进度中配合生产监控达到了预期的效果。方案在实现绿色拆船之路上做出有益的探索。

[1]徐莉，绿色拆船研究与建议[J]，环境与可持续发展，2009( 6) : 52-54.

[2]周鑫，王立坤. 中国拆船业可持续发展的相关建议[J]. 大连海事学报，2007，( 5) : 53-57.

[3]陈曦，徐明，杨立钒，等.谈世界拆船中心转移对中国拆船业的影响[J].船舶物资与市场，2008( 1) : 15-18.

[4]《拆船手册》编写组. 拆船手册[M]. 北京: 中国拆船总公司，1989.

[5]周鑫，吴文一. 浅析我国拆船业现状与发展[J]. 中国水运，2007( 10) : 17-19.