船体修理改装中的变形控制工艺分析

廖建平

摘 要：修理船舶的过程中，由于船舶结构不同，船体损坏的部位不同，修理的范围好不同，所以修理的条件和方法也就不同，往往会产生总体或局部的变形。

关键词：船体;修理改装;变形控制;工艺

1船舶结构变形分析

船舶结构变形主要分为静态變形与动态变形，主要是由于以下情况：第一，静态变形可能是由于船体所承载的货物或是燃料的改变，再或者是船体在受到不均匀日晒后所导致的变形情况，也就是在进行瞬间检测时可以认为其是不变的;第二，由于海浪的冲击、船体运动干扰及人为操作等因素引起动态变形，即就检测时间而言，变化较快;第三，在进行船舶改装或是等级修理时，由于大型设备的进出场、甲板开口、强化等操作导致甲板结构出现变形。近些年来，不同型号的船舶已经进入了改装与修理的高峰期，特别是由很大一部分服役船舶的使用时间已经在十年以上，这样需要对大型设备的出仓进行修理并做好换新工程。以某大型船舶等级修理为例，柴油机更换工程，该项工程涉及到船体多层甲板开口，并需要拆除一部分结构后再进行恢复等。在进行修理或改装的过程中对船体变形进行分类并对引起变形的主要因素进行分析，同时对不同的变形量进行测量。

2船舶船体改装设计的内容和主要特点

2.1改装设计的主要内容

船舶船体改装设计中涉及到了不同的方面，有效的设计可以提升船员的舒适度，例如对船体的保温空调系统进行改装设计、对通风系统进行重新布置并可以增设浴厕设置等;还可加装污水处理装置并可以取消锅炉设施，对冷库结构进行改造;在改造船室功能时可以将压载舱改装为淡水舱，也可以将储藏室与会议室进行合并。船体的改装可与船体结构相关的各项专业结合。

2.2改装设计的主要特点

船舶船体改装设计与船舶建造设计相比其需要考虑的因素更多。例如，在改造船室结构后对相邻结构功能的影响;在船体改装后，船体中的管路系统以及电缆系统怎样布置可以避免与原布置发生冲突;由于舱室内的空间比较狭小，在改装过程中会有较多的交叉作业贯穿于其中;在进行暖气系统、通风系统改装时应充分的考虑水密性;在进行设备改装后可以提升船体结构的稳定性，因此在改装时应进行全面考量。

3导致船舶结构出现缺陷的原因

船舶结构是非常复杂的，这给后期的维修工作带来一定的困难，因此应对船舶结构进行充分的了解并对产生缺陷的原因进行分析与总结，在此基础上更好的处理结构缺陷问题。

3.1结构腐蚀

船舶结构腐蚀缺陷是一种非常常见的缺陷，当出现此种缺陷时会给船舶结构带来非常严重的威胁。导致船舶结构出现腐蚀缺陷的因素包括内部因素与外部因素，内部因素主要与船体结构建造时所使用的钢材属性与内部应力相关;外部因素大多是由环境情况所引发的，结构表面的一些涂层当接触到含酸性物质或是在海水中长期浸泡后会产生腐蚀情况。在加之温度与湿度的变化也会导致船舶结构出现腐蚀情况。

3.2正常负荷力为控制在正常范围内

船舶上所承载的货物通常情况下都是一些过重的货物，有的时候所承载的货物可能还会超出船舶自身负荷力，如果负荷力没有得到有效的控制，长时间的使用后会由于外力过大给船舶结构带来损坏。

3.3船舶设计失误

船舶设计失误也是导致结构缺陷的原因之一，当出现设计失误时会导致各个的零件、部件在经过反复正常的使用后出现损害情况，可以在排除非正常使用、非正常受力以及腐蚀等缺陷后，将已出现的结构缺陷认定为结构设计失误。

3.4意外事故所导致的船舶结构缺陷

船舶在行驶的过程中也会产生一些意外事故，例如搁浅、撞击、碰撞、触礁等，当出现这些情况时船舶结构会产生超出荷情况，最终给船舶结构留下缺陷。

3.5其它

船舶在经过多年使用后，需要进行高级别的改装或修理，通常会增加吃水。船舶的吃水与船舶结构板材的厚度以及内部构件的尺寸有着很大的关系。当吃水增加时结构应力也会随之变化，导致船体出现变形情况，多以中拱或中垂现象为主。船舶改装或高等级修理是一项集中形式且各项改装是相辅相成的，导致变形的因素更加复杂且给控制增加了难度。

4船体变形的危害

在出现整体变形或局部变形情况后会影响到船舶整体的性能与美观性。当船舶出现中拱和中垂变形时会给主机与轴线安装、使用带来不利的影响，导致中间轴承、推力轴承以及艉轴轴承均产生负荷不均匀的情况，轴承在运用的过程中会导致轴承系统出现严重的振动，导致艉轴轴承支撑力不够，在磨损后会产生发热情况，增大主机的损耗率，也会导致艉轴管的密封装置、间隙等产生变化，出现漏油或是漏水的情况。如果船体局部产生变形水线及以下壳板也会发生变形，会给船舶的航行速度带来影响。水线及以上壳板出现变形会给船体的美观带来影响，不同构件的变形会降低船体的纵向强度与局部强度，严重的还会给船舶的使用带来不利的影响。

5船体修理改装变形控制工艺分析

5.1改装过程中局部变形控制方案

首先，应选择好工艺孔开设的位置，在对其进行维修时应合理的设计工艺孔位置并确保开孔位置的准确性，以此来避免给应力平衡带来破坏。在选择开孔区域时应以结构度相对较弱的位置为主，如一些构件部位。同时应确保开孔作业的精准度，保证其可以与构件尺寸相吻合;另外，在使用对连续开孔工艺时可以利用间断开孔方式并尽可能的避免在横舱壁使用开孔工艺，同时应注意开孔尺寸不得超出横舱长度的1/3，降低应力平衡的损失。

其次，合理的使用临时扶强材料。在进行变形控制时临时扶强材料多用于工艺孔周围的扶强、原有结构的扶强以及切断构件的扶强。在使用扶强材料时应始终顺应原有结构的应力，避免出现其它部位的结构发生变形。通常情况下，在进行工艺孔周围区域扶强时所使用的材料多以型钢扶强材料、扁钢扶强材料为主，合理的使用扶强材料可以有效的控制工艺孔变形的情况。在进行被切断构件的扶强时可以利用与原构件相同的焊装构件材料。

最后，连续受力构件在改装过程中的临时代替控制。在进行一些船舶改装时通常会将舱口与舱壁进行临时隔开。在进行此工艺操作时一些部位的应力会比较集中所以非常容易产生应力。故此，在开口前应先选择好代替结构。选择临时替代构件设置装置时应在原结构周围，避免给新构件安装带来影响，例如打开舱壁时应在与舱壁同一个方向设置临时扶强构件并确保空间尺寸的合理性，尽可能的控制好空间尺寸，确保扶强效果。

5.2整体变形控制方案分析与说明

第一，做好改装前的测量工作，明确船体外形尺寸，为后期船体变形情况的评估与审核提供有效的依据。所以应设置专门的部门并选用精度高的仪器，尽可能的利用自动化设备并减少传统手工绘制，测量的位置应在主甲板位置以上，确保测量的精准度。在切割前应对船体的纵向、横向、垂直方向的状态进行测量并做好相应的记录工作。实际施工中应定期对频率进行测试并及时的发现问题、处理问题，避免因变形累积过大出现返工情况。第二，控制好做坞状态、浮态的变形，基于船体构造，当船体处于静止状态时主机板存在一定的拉力，大多数船舶在改装的过程中经常会出现此种情况，导致中拱变形的情况，会降低塑性，尺寸也会出现变化。第三，做好连续工艺孔的开设管理。连续工艺开孔可以影响到船体力学平衡，所以其变形不容易被控制。因此在使用工艺开孔时应遵循以下原则：（1）交替开孔原则，也就是开孔时可以间断进行，在完成一批封闭焊接后再进行下一批工艺孔开设，且在同一个船室内的开孔面积不得超过总面积的1/2;（2）遵循强度保证原则，也就是在开孔的过程中确保结构的强度，若出现安全隐患可以采用先扶强后开孔的方式。

结语：在进行船体改造过程中，船体变形测量会利用很多的方法，但是大多数方法都无法保证精准度，且可操作性相对较差，需要的费用较多。对于修理或是改装过程中的变形量来说是不需要进行实时测量的，相比较来说通常会使用摄像测量的方法，可以达到更好的效果，也具有较好的发展前景，进一步推动船体改造工程的发展。

参考文献：

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