关于冬季低温下的船舶建造防冻方案设计探究

栾尚坤　程会军　李云芳

摘要：船舶建造過程中，一些设备和部件对低温环境较为敏感，所以在冬季低温条件下进行船舶的建造必须要注重对这些部件的防护。本文分析了低温环境下对船舶部件造成损伤的原因，并对常见的几种防冻方案进行了对比，希望能够进一步优化船舶建造防冻方案。

关键词：低温；船舶建造；防冻方案；存水泄放

船舶建造质量直接关系到船舶的运行安全，在冬天寒冷环境中开展船舶的施工可能会导致部分设备或者管路内有一些液体出现留存，继而对这些部件造成锈蚀，严重的还会导致船舶部件损坏，影响船舶质量。因此，在冬季低温环境下对船舶进行建造时，应该采用合理的防冻方案，以便于确保船舶建造的质量，保障船舶运行安全。

1 船舶部件和管路被冻坏的原因分析

现代船舶在建造过程中基本上都是由下面一些部分组成：船体、电气部分、轮机以及舾装部分。舾装部分包含着管路系统、特种系统以及自动化设备等。管路系统的主要功能是把船体上机械设备进行有效联结，并负责流体成分的运送。船舶建造过程中，会碰到多种液体物质，比如燃油、睡以及滑油等。在船舶的实际建造作业中，最主要用到的燃油就是重油和轻油。在低温状况下，燃油会受到气温的影响而导致其密度变化，导致其发生凝固，体积缩减。海水与淡水在严寒环境下会结冰，导致其体积膨胀。这样，就可能会导致部分管路被涨裂，影响船舶运行。

2 船舶常见的防冻方案设计及优劣对比

低温条件下，为了防止船舶建造过程中出现的结冰、流体介质膨胀，以至于使船舶部件发生损坏的状况，船舶建造人员会选择使用加热保温法、添加防冻液法以及泄放处理法来进行预防。其中加热保温法能够环境温度提升，避免淡水与海水发生凝固结冰，进而导致船舶部件损坏的状况。添加防冻液的方式能够改良液体介质的物理特性，降低海水以及淡水的凝固点，避免其发生凝固；泄放处理法能够将部件中的水分进行清除，实现其干式存放，最终避免其发生结冰状况。

通常来讲，冬季低温条件下，船舶建造防冻设计主要从下面一些方面考虑：

2.1 常见防冻设计方案

2.1.1 改变环境温度

通过改变环境温度的方式能够提升作业环境的温度，从而避免使海水和淡水发生凝固点。在实际的船舶建造过程中，如果施工场所中没有装设锅炉来提升作业环境的温度，那么可以选择通过从岸上连接蒸汽管路的方式来提升作业环境温度，尽可能降低冻害发生的几率。在对锅炉或者蒸汽管路进行调试之后，可以将其开启，产生蒸汽或者热量来提升作业环境温度。但是在实际操作中必须要进行注意的是，如果选择使用这种方式来提升船舶建造环境的温度，则必须要要将开口区实施有效封堵，以避免导致热量出现损失。还有，在进行设计时，还需要预留出防冻蒸汽的进出口。

2.1.2 泄放处理法

在船舶建造过程中，及时将管路系统或者相关设备中的留存液体进行泄放处理，使这些零部件保持干燥状态，就能够使这些部位免除被冻坏的危险。基于船舶管路系统以及相关设备的基特征，最为常见的泄放处理有3中操作：（1）存水泄放。这种泄放方式指的是要在船舶设计时，流出管路系统的泄放口，而且泄放口要位于管路的最低点，以便于确保泄放处理时能够将存水彻底排除干净。（2）压缩空气吹除法。在进行残水泄放之后，如果未将水彻底处理干净，还可以采用压缩空气处理法来彻底吹除残留的存水。（3）对设计方案进行进一步完善。假如是由于船舶的设计因素引发的设备或者管路存留水分，那么可以对设计方案进行改良和完善，从而避免水分存留。例如将竖直布置的管路替换成水平布置。

2.1.3 添加防冻液

将防冻液在添加入水中，可以降低水的凝固点，从而避免水在冬季寒冷条件下发生结冰，使零部件损坏。对于液体介质来讲，冰点是预防其冻害发生的一个关键指标，通常状况下，将防冻液以适当的比例加入到水中之后，可以有效地降低水的结冰点，从而避免其在常见低温环境下出现结冰状况。还有，在选用防冻液时，应该选择使用具有防腐、除垢等性能的防冻液，这样不但可以避免存水结冰，偷偷给你时还能够实现对管路系统的有效保护。目前，市场上的防冻液类型非常多，在船舶建造中最为常见的一种防冻液为以乙二醇作为母液的防冻液。

2.1.4 存水管理

低温环境下进行船舶的建造，极有可能会导致船体水仓因为存水的结冰膨胀而出现损坏。假如船舶的水舱面积非常大，那么在建造中很难在其中布设有效的加热装置，因此在对水舱进行防冻设计时非常有必要流出足够的空间，以便供存水膨胀所用，避免水舱被涨破。

2.2 方案优劣对比

在进行方案设计时，鉴于采用防冻措施的差异会使得方案的防冻成本以及适应性等方面具有很大的不同。（1）改变环境温度或者添加防冻剂。这种方案在实际的船体建造中能够取得一定的防冻能力，然而给环境升温或者向液体中加入防冻液会极大的提升船舶建造成本，其适应性非常有限。（2）泄放设备与管路中存留水。这种防冻方案可以起到一定的防冻成效，并且能够进行重复运用，成本也比较低廉，但是采用这种施工方式可能会出现泄放设备泄放不彻底的问题。（3）存水管理。该设计方案基本上仅仅可以运用于水舱的防冻。通过这些方案的对比我们可知，存水泄放的方案具有很强的实用性以及可操作性，且其施工成本比较低廉，然而实际上如果采用这种方案，那么可能会出现泄放不彻底的问题；采用压缩空气吹除的方式具有一定的局限性，仅仅可以运用于小管径管路中，同时也无法对弯管处的存水进行完全清除；对设计方案进行改良和完善的方式可以在一定程度上避免因为积水留存而导致设备损坏现象的出现，但是假如对设计方案进行变更，那么其工作量和难度都比较大。

3 总结

总而言之，在冬季寒冷环境中实施船舶建造作业，选择合理的防冻方案至关重要。防冻方案将会对船舶建造质量产生影响。所以，相关工作人员在对船舶进行建造时，一定要充分了解会对船舶建造产生影响的各种因素，综合各方面的情况来选择合适的防冻方案，从而有效避免冻害的出现，最大程度的保证船舶建造的质量，使船舶安全、顺畅的进行使用。

参考文献：

[1]李江波，赵莹.冬季低温下船舶建造防冻方案设计[J].世界海运，2014，37（12）：3941.

[2]米毛毛，陈冬.冬季低温下船舶建造防冻方案设计研究[J].科技与创新， 2016（3）：100.