1.9万t化学品船设计和建造要点研究

2023-12-19黄春阳

江苏船舶 2023年4期

黄春阳

(上海佳豪船海工程研究设计有限公司,上海 201600)

0 引言

化学品船是一型高难度、高标准、高质量、高技术、高附加值的液态危险品货物运输船。为满足现代海洋科技化学品船的设计优化升级和制造安装特殊工艺要求,消除各种设计建造难点(如货品危害、装载温度、耐久防腐和整舱特涂等),避免装运特殊货品对船舶使用寿命、生命健康安全及社会生态环境带来大量破坏,必须以耐久、安全、可靠、降本、节能、增效为目标,从设计初期状态和建造过程方面把控船型特点获取更优质的方案施工[1]。本文基于1.9万t化学品船实船,分析技术要点和优化方案,为新型化学品船项目技术评估提供有益参考。

1 主要参数

1.9万t化学品船是第二代浅吃水化学品船,适用于东南亚和非洲地区的沿海、岛屿间及内河运输。该船的主要尺度如下:总长157.50 m,垂线间长149.30 m,水线长153.50 m,型宽27.60 m,型深12.00 m,设计吃水7.00 m,夏季吃水7.50 m,定员(包括引航员) 25人+ 6人(苏伊士运河船员),服务航速14.00 kn。

2 船型设计要点

2.1 初步线型核查

(1)设计初期应明确船东所需运输的危险货品清单,整理装载清单中每种化学品的特性。

(2)从满足船东的货运量需求出发,确定适用的船舶主尺度、分舱布置和主要设备参数。

(3)液货船货品密度小,舱容要求高,内壳型线的设计需结合三维模型反复优化。

(4)充分理解规范公约要求和型值变化趋势,确定货舱段尺寸变化和舱容数值,线型更新后应及时检查艏艉大型设备布置空间和排水量数据。

2.2 空船重量预估

(1)方案设计时应控制各类材质的选用区域,按规范要求反复核算构件尺寸和板材规格。

(2)选择类似船型进行技术评估,明确新规范、公约等技术要求,保证设计初期可以精确预估空船重量。

(3)确保设备技术参数满足选型要求,设备重量与厂家确认后汇总。

(4)统计铸锻件、设备基座及加强结构重量,主要根据总布置图、技术规格书和船舶设备清单来确定具体分项。

2.3 浮态校核

根据《国际海上人命安全公约》要求,核算典型工况的船舶稳性和初步破损稳性,保证稳性衡准数K值、初稳性高度、横倾角和复原力臂等满足规范要求值。若由于货品密度不同导致船舶浮态不理想时,则需调整艏艉线型或分舱优化。若船东要求一次运输多种化学品时,产生分舱较多的情况需按计算状态调整分舱布置。

2.4 设计周期

全船设计工作计划周期的控制尤为重要。作为工程项目的技术源头,设计工作影响着后期工作的方方面面。从船厂技术招标文件的准备,到物供设备采购技术支持,再到各图纸的设绘相互关联等制约着后期工作的展开,直至影响到最终建造完工交付,因此设计周期的控制应作为项目控制的重点。

3 船型特点分析

3.1 装载货品要求

(1)船东建造规格书要求本船货舱设计最大装货密度为1.55 t/m3。

(2)货品装载清册应满足船舶舾装、系统及涂层材料的特性,且无害于整个货油系统。

(3)注意限界面钢质门和空气进出开口不能直接面向货舱区域。

(4)按公约对危险货物要求增加设置救生消防杂件。装卸货工况要满足FRAMO公司4台货油泵和1台压载泵同时使用的要求。

3.2 钢材选取

船体结构用钢及机械设备的结构钢材,包含铸锻件均应满足船级社规范技术质量要求。根据各类材料使用范围,局部可采用高强度钢或铸钢。材料选取时应满足设计环境温度,材料钢级符合规范约束条件。

3.3 焊接检测

厚钢板、铸钢件和高强度钢板的焊接应采用低氢焊条。分段涂装前,所有需要做密性试验和强度试验的焊缝处用胶带粘贴保护。主要结构件焊缝重点区域需要进行X射线和超声波无损检测,检查点可能额外增加10%,需在无损检测图纸认可阶段最终确认。

在舾装托架和临时支撑件的焊接过程中,不允许构件直接焊接在船体外板、主甲板和管系上。舾装支架固定端必须避开结构焊缝,不扭曲施焊。

3.4 不锈钢件

不锈钢件应存储在干燥温暖环境中,表面用三防布或塑料薄膜防护。现场避免踩踏不锈钢板,不锈钢板材表面一旦受损应及时修复。采用不锈钢专用工具进行相关作业,专用工具应做好清晰标识。

不锈钢在对接时难度大,要求高,焊缝处必须采取钝化处理。由于不锈钢件与碳钢接触时会产生渗碳现象而影响材料性能,所以不锈钢件在预制、储运、安装等环节中要做适当的防护,避免与碳钢直接接触。

4 船舶建造要点

4.1 船体部分

本船的货舱区域为单甲板、双底双壳结构。主甲板为连续甲板,双层底中心高度为1 850 mm,双壳宽度为1 500 mm。货舱区域由2道纵向舱壁分成中部货油舱区和两侧压载水舱区。货油舱区又由1道纵向槽型舱壁和6道横向槽型舱壁分隔成为12个货油舱和货油区后部的2个污油舱。两翼压载水舱分别与双层底压载水舱相通,没有配置压载系统专用结构管弄。船体部分建造要点如下:

(1)控制局部不锈钢与碳钢焊接工艺,不锈钢焊接过程监控质量。

(2)机舱主机采用下沉式机座,结构和管系安装空间狭小。

(3)化学品船管系多,结构开孔多。

(4)货舱内无底墩和顶墩结构、货舱槽型舱壁与内底、主甲板的焊接控制变形很重要。其主要原因如下:一是容易出现裂纹和焊缝气泡夹渣,二是PSPC(特涂)要求焊脚打磨非常光顺。

(5)确保货舱槽型舱壁和双壳内纵壁公差控制和装配间隙。

(6)保持零件清洁,加工焊接前应清除表面氧化物,开口边缘打磨光顺。

(7)船体零部件焊接成型后,现场应及时清理毛刺、飞溅。

(8)焊接需结合板材特性和焊脚高度选择合适的焊接电流及焊材。

(9)在施工过程中反复测量零部件尺寸,保留测量表的原始记录,加强产品质量管理。

4.2 涂装部分

货舱、污油舱和淡水舱的表面处理和涂装应根据涂料厂家提供的程序进行。船体外板的防锈漆及压载水舱、货油舱和污油舱的环氧漆完工后,测量其干膜厚度,直至满足涂装要求。涂装部分建造要点如下:

(1)特涂:货油舱涂层由于适装货物的特殊要求而需要特殊涂装。特涂前参考油漆厂家的粗糙度要求,结合工厂的设备情况,确定磨料的选择、烘干和装运。喷砂前对照货舱内6面体各种附件清单一一检查,确保所有附件安装到位,满足喷砂货舱内表面施工作业的各项要求。排砂和除尘作业应严格执行喷漆作业工艺程序。

(2)在涂装工作流程中脚手架的搭建和拆除很重要,现场应避免损伤母材。

(3)确保涂装区域焊接外观成型和打磨要求,表面清理后应在8 h内喷刷底漆。

(4)满足PSPC(特涂)要求的涂装施工。

(5)面漆表面看不到桔皮、流挂不大,无明显收缩纹现象。

(6)油漆颜色不能有明显差异,无显著异脏部份,无漏涂和漆膜脱落现象。

(7)下雨、下雪、重雾、潮湿的气候条件下禁止进行涂装作业。

4.3 货油装卸系统

本船配备独立式货油深井泵,12个独立的液货舱可进行12种不同货油的装卸。货油泵本身已设有扫舱管,通过压缩空气吹除,可将货油管内的残余货油扫除。本船通过气动隔膜泵将集油盘内的残液抽至残液舱或者污油舱。货油舱设透气和蒸发气收集系统,采用独立透气管控制式透气系统和公共集管式蒸汽回收系统,每个货舱有单独的透气管,透气管顶部配高速透气阀。

通过将透气管连通至蒸发气回收总管,可以将蒸发气收集送回到岸上处理。货油舱温度控制系统采用316L不锈钢盘管蒸汽加热。货油舱清洗系统由洗舱泵、洗舱水加热器、洗舱机及相应的管路和附件组成。货油监测系统包括货油的温度监测、压力监测、液位监测,以及易燃、有毒蒸发气的监测。本船配有氮气发生装置,利用氮气可以对货油舱和压载舱进行惰化。氮气还可用于扫舱扫线作业。

关于货油蒸汽控制系统操作手册,其关键点是根据设定装载率下的货舱透气系统和蒸汽回收系统的压降计算,即所有货物在最大装载率下,船舶所产生的蒸汽通过阀门或货物回收管路时,液货舱内的压力不会超过其结构设计压力。由于蒸发气回收系统与载货清单、液货舱结构设计压力、液货装载率、透气管等有着相互影响的关系,为避免后期出现某些货品不能装,或者必须降低化学品货物装载率的情况,应提前熟悉厂家操作手册。

本货油系统区域兼顾了石油公司国际海事论坛(OCIMF)规范要求和液货码头的要求,可以满足世界多数液货码头的要求,即可以满足大多数船东客户的需求,具备很强的适应性和实用性。