船体修理改装中的变形控制工艺研究

任永军

摘 要：船体改装属于造船工业的重要分支，对保证船体安全航行及发挥更大经济价值具有重要作用。而船体改装过程的变形常对船体造成不利影响，甚至造成安全隐患。文章结合实际情况，对船体改装过程的变形控制与预防措施进行了讨论与分析，指出了必要性及难点，以便为当前船舶改装行业的发展提供参考与借鉴。

关键字：船体改装；变形控制；工艺研究

中图分类号：U672.1 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）09-0077-02

Abstract： Hull modification is an important branch of shipbuilding industry， which plays an important role in ensuring the safe navigation of hull and exerting greater economic value. The deformation of the hull modification process often causes adverse effects on the hull， and even causes the hidden danger of safety. In view of the actual situation， this paper discusses and analyzes the deformation control and prevention measures in the process of ship refit， and points out the necessity and difficulties， in order to provide reference and reference for the development of the ship refit industry at present.

Keywords： hull modification； deformation control； process research

伴随我国经济的增长与运输业的大力发展，海运量逐渐扩大，使得船舶需求量扩大，增加了二手船舶的需求，从而带动了修船业的大力发展。基于当前实际情况，我国船龄大于15年的商船占据总船只数量的30%，由于船龄高，造成设备陈旧而故障多，故对船舶实施修理改造是必然趋势，也是保证船运安全之需要。我国修船业近些年取得了较大发展，船舶修理及改装愈加频繁且工作越来越广泛。为保证船舶航行安全及发挥更大的经济价值，做好船舶改装工艺控制至关重要，而变形控制属于船舶改装的重点，实际作业中应引起足够重视，以保证作业质量及减少改装隐患。

1 当前船体结构变形控制现状及必要性分析

1.1 当前船体结构变形控制现状分析

结合实际情况，各船厂在改装过程中均靠经验解决实际维修过程中所存在的问题，对于结构变形控制中，大多企业根据实际情况制定修理计划，使得修理存在较多问题。如船厂接受大型改装项目后，虽然会进行一些简单的技术性分析与电脑模拟，但大多船厂经停留在经验式及专家式座谈中，未能将相关技术固化并形成规程，使得船体改装中的变形控制存在一定问题。因此，基于船舶维修的特点及重要性，变形控制将越发受到重视。

1.2 船体结构变形原因及控制的重要性分析

综合船舶维修基本特点，在船体改装过程中，原受力平衡被打破而新的力学平衡建立，在这种新的力学平衡建立过程中则可能导致变形產生。对于变形，其原因主要有两种，即在力的作用下使得结构发生了变化或作用于结构的上的力发生了变化。对于船舶维修与改造中，结构变形无处不在，但对于大多变形对船体整体运行不会造成影响，但对于部分变形可能导致船体部分功能失效，影响船体航行，却对船体检验造成影响，使得船体失去承运功能。

2 船体结构变形分类及说明

2.1 大开口工艺孔作业而引起变形

一般情况下，大开口的位置主要集中在夹板、旁板及船底，如开设于甲板的孔过大而容易造成舱口围变形，而船体如在净水浮态下则存在左右内所变形。从船舶设计角度来讲，在船舶实施改装中存在20%的中纵强度富裕[1]。

2.2 持续受力构件改造中的整体强度受损而引起变形

如船体纵向构件被破坏后，使得其总体强度弱化而致使整体结构发生形变。从船体维修来讲，受力构件切割包括局部切割与完全切割，如在增加舱壁时，横断面局部切割则引起变形发生。对于该种问题，如通过切断船体而加长的改装，实际维修中应重点关注断面附近区域的局部变形问题[2]。

2.3 连续工艺孔而引起的变形

连续开孔是船体改装与维修中常见工艺，尤其对于船舶双底、双克及甲板等位置，这种系列化的开孔方式会对船体造成连续性的变化，容易造成对船体受力结构的大面积破坏，造成大面积变形存在；而这种变形控制在实际维修与改装中很难控制与避免，如变形过大，而可能造成船体结构尺寸及安全带来问题，对船体质量及后期检测验收带来极大隐患。

3 常见船体改装结构变形控制方案及其讨论

3.1 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[3]。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，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[4]。

（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。

3.2 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，即开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。

4 船体修理改装变形控制的作业保证与讨论

做好船体改装过程作业管理对减少变形具有重要作用。基于目前情况，当前船体改装过程的管理已逐渐向高授权度、项目专业化及管理一体化过度；即当前船体改装以采取项目形式的管理模式，可实现在一定授权范围内的应急处理，利于提高工作效率；而关于船体修理改装作业控制，其一，船体进厂前应做好工程的交接，及时对船体进行勘验，了解船体改造难点及变形控制重点，明确作业范围；其二，根据勘察及其他情况，做好方案的选择及材料选择，优化施工作业方案并落实各项技术交底，同时对材料做好验收与管理，保证质量。其三，作业过程应及时沟通，严格控制各项作业，并及时对船体进行测量，评估变形程度，以便及时采取措施处理。

5 结束语

综上所述，船体修理改装是保证船体安全使用的前提。目前，航运业务的发展使得船舶的使用越发频繁及吨位需求越高。对于此，船体修理与改装行业得以快速发展，而船体改装过程的变形控制对保证船体验收及航行安全具有重要意义，实際改装过程应做好控制。

参考文献：

[1]徐东，杨润党，王文荣，等.船体结构焊接变形预测与控制技术研究进展[J].舰船科学技术，2010（01）.

[2]周洋.国内修船单船管理模式发展概述[J].中国修船，2008（06）.

[3]陈建平.船舶修理（改装）的典型工况[J].中国修船，2008（06）.

[4]周洋.OBO改装方案与劳动力投入浅议[J].中国修船，2008（02）.

[5]潘康.大型船舶修理工艺的主要特点[J].科技创新与应用，2016（04）：72.

[6]李丽舒.铝合金船体焊接变形及其控制措施探讨[J].科技创新与应用，2017（32）：88-89.

[7]刘林，张弛.论船舶焊接工艺的发展现状及焊接变形的研究[J].科技创新与应用，2014（25）：68.