船体修理改装中的变形控制工艺研究

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  摘要:船体的修理改装是对旧船体进行翻新并延长船舶的使用寿命的一种方式。在进行船体改装时可以在一定程度上对成本进行有效的控制并可以体现出较明显的效果。船体修理改装工作可以在很大程度上提升对船体设备的维护水平与更新的效率,进而满足船舶在运输中的要求,确保船体的运行安全。同时,还应做好船体改装技术的分析工作,提升船舶的整体质量与经济效益。此外,还应根据船东所提出的要求对改装人员进行技术培训工作,使其可以全面的认识到改装工作的重要性并分清改装的类型。通过对船体的改造来改善船体的主体尺寸并可以在装载区域内进行创新,增加或是减少相应的设备。
  关键词:船体;修理改装;变形控制;工艺
  前言:
  目前,船舶修理改装设计的任务量逐年增加。进行改装设计的船舶,主要有使用年限较长的运输船、全回转拖船等,也有因为使用需求变更需要进行修理改装的其它船型。由于建造时设计理念与当今存在差异,追求功能性大于舒适性,造成船舶结构狭小,住舱形状不规则,工作舱室设备、系统布置紧凑。在改装设计过程中,存在新旧规范衔接困难、虽符合规范要求但不满足实际使用等问题。
  1船舶船体改装设计的内容和主要特点
  1.1改装设计的主要内容
  船舶改装设计内容覆盖面很大。有提高船员舒适适度的,如增加暖气或空调系统、重新布置通风系统、增加浴厕室等;有设备增减的,如加装污水处理装置、取消锅炉、增加冷库造成的结构修改;有舱室功能变化的,如压载舱改为淡水舱、储物舱与会议室合并等。包括了船体的各个方面,且与其他专业密切相关。
  1.2改装设计的主要特点
  修理改装设计与船舶建造设计相比,需考虑的问题复杂的多,如:舱室结构更改是否影响相邻区域功能;与船体改装相关联的通风、管路、电缆布置如何避免与原布置干涉;舱内空间有限,改装时各专业间交叉、贯穿因素多;改装的暖气、通风系统贯穿舱室时的水密问题;设备增加改动造成的船体结构加强和稳性变化等等,这些都需要在改装设计中通盘考虑。
  2常见船体改装结构变形控制方案及其讨论
  2.1局部变形控制方案说明与分析
  船体局部变形主要指船体局部结构发生的变形,对该类变形,控制方案主要以结构的合理临时破坏及永久扶持为主,具体如下:
  (1)做好工艺孔开设位置的选择,实际维修中应合理设计工艺孔并选择正确的开孔位置,如尽量不开或少开,减少对应力平衡的破坏。而开孔区域应选择结构强度弱的位置,如一些强力构件等位置。同时,开孔作业应提高精度,保证构件与新开工艺孔的配合度;另外,对连续开孔的工艺,开孔应优先采取间断开孔方式,且避免在横舱壁开设工艺孔,且开孔尺寸不得超过三分之一横舱长度,以减少应力平衡损失。
  (2)加强临时扶强材料的使用,在变形控制中,临时扶强材料的使用主要用于工艺孔周围的扶强、切断构件的扶强以及原有结构扶强。扶强材料的设置原则应遵循保证原有结构力得以延续,以保证其它部位发生结构变形。一般情况下,对工艺孔周围区域的扶强可采用扁钢及型钢扶强材料,对控制工艺孔变形起到一定作用。而对在被切断构件的扶强,可采用焊装与原构建一致的材料进行。
  (3)连续受力构件改装过程的临时代替控制;如一些船体改装中,船壁、舱口常需要
  被临时性隔开,在该工艺操作中,由于部位应力较为集中,容易产生应力。故开口前应做好替代结构的选择。对临时提高构件设置位置的选择,应以不远离原结构及影响新构件安装作业为前提,如打开舱壁,则应在舱壁同向设置临时性扶强构件,且注意空间尺度限制,不得扩大作业空间及影响扶持效果。
  2.2整体变形控制方案分析与说明
  (1)船舶改装前应做好测量工作,以对船体外形尺寸有清晰了解,以便为后期船体变形情况的评估与核定提供依据。故,测量过程中应设置专门、高精度的仪器,尽量采用自动化设备,减少传统手工工具的测绘,测量位置应高于主甲板,以保证测量精度。舱体切割前,应测量船体纵向、横向及垂直方向状态,并做好记录;施工过程中用指定频率定期测试,以及时发现问题及及时处理,以避免变形累计过大而引起大量返工及危害。
  (2)浮态与做坞状态下的变形控制。基于船体构造,当船舶静水状态下,主甲板存在一定拉力,大多船舶改装常处于该种情况,容易引起中拱变形而使得部分材料塑性减少而尺度发生改变。如横舱壁与内地板的交接属于改装控制的关节点,属于力集中与分散的枢纽,可保证力的有效传递。该处结构一旦失效,必然导致传力中断,致使上部构架产生塌陷风险,最终结构将致使舱室尺度变化、舱口围变形及舱盖无法匹配等。
  (3)做好连续工艺孔的开设管理;船舱改装中,连续工艺孔开设对舱体力学平衡的影响极大,变形控制较为不易。故,该类工艺孔开设应遵循以下原则:其一,交替开孔原则,即开孔应间断进行,完成一批别封闭焊接后再实施下一批工艺孔开设,且同一舱室区同时开孔面积不得大于舱室总面积的1/2;其二,强度保证原则,即開孔过程应保证原有结构强度,如存在隐患,应采取先扶强后开孔的方式。
  2.3加强临时保护
  (1)水下船体临时阴极保护。水下船体处于阴极保护的无保护或欠保护状态时就要采用临时阴极保护。可采用区域外加电流保护装置或悬置牺牲阳极保护。前者可在码头设置外加电流阴极保护装置,辅助阳极安置在码头边的船体下,通过电缆向船体导入保护电流;后者可在船体上布置临时悬置牺牲阳极装置,临时悬置牺牲阳极装置可由三元锌阳极组或铝合金阳极组合成,用钢缆悬挂在船舷,在船舶两舷对称悬挂布置,并用软导线使牺牲阳极与船体相联,以实现和船体的电接触。
  (2)船体结构的临时保护。需要临时保护的船体结构主要是指保护性涂层已经损坏、已经发生腐蚀,但尚不需要割换的钢板结构。要尽可能减少腐蚀介质对这些不割换钢板的侵蚀,除了防止水份进入内舱,及时清除各种污染物如污油、杂物和粉尘,还要及时除锈涂防锈底漆,作临时性涂层防护,在修换完工时再一并按体系涂装,修理过程中的裸露金属也要及时涂装防腐蚀底漆。修理过程中各部位完工时间有先后,先完成修理的部位全部按涂层体系进行涂装可能在工期上不允许,采取及时涂防腐底漆进行保护,最后再一并清洗后按涂层体系涂装的方法,能够有效避免表面腐蚀而影响整体涂装质量。
  (3)设备、管道的临时保护。出舱的设备应及时放回车间,避免在海边露天放置造成的腐蚀。拆回车间的管路应及时检查保养,管道内部可使用干燥剂、惰性气体和挥发性腐蚀缓蚀剂,或涂防护油,外部可按涂装要求涂装。管道应适当倾斜放置或封堵,防止其内部积存腐蚀介质。设备停机后要及时进行盘车,加注润滑油脂。设备拆开后要对零部件涂防锈油,盖好防水布以防尘、防水、防潮气。
  2.4保证改装设计人员具有丰富的专业知识
  改装设计人员应该有扎实的专业知识和丰富的实践经验,在设计过程中既熟悉船舶设计相关规范、规则,又对船舶原始状态了如指掌,同时对船厂设备加工能力及生产作业流程等非常清楚,这样才能真正解决问题。
  结语:
  船体的修理改装类型与相关技术应紧紧跟随船东的想法与船舶发展的方向。应根据船东所提出的船体实际改装要求,不断地进行技术强化培训工作,并对船体改装的类型进行全方位的确认。通过对船舶的种类来改善并确定的船体主体尺度,并在装载区域内进行相关技术的创新,并以此来增加或者是减少对应设备。对于船舶的改装类型与相关技术进行科学的研究,可以在船体整体构件上利用冲撞力缓冲船舶承受的力。在预制场所异常状态下对设计进行修改。对施工技术进行大胆的创新,保证船体的构件可以顺利的实施吊运施工,在船体构件上会通过施工工艺的特点在类型的选择上不断地实现突破。
  参考文献:
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