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近年来，多艘船龄小于两年的新船发生了从舯部断裂的事故，有的是在首航甚至无风无浪的港池内。笔者上船考察发现，这种断裂一般都是从舱口围板顶部开始，逐步延伸至主甲板再至舷侧外板，最终开裂至水线附近，而这种船的构件尺寸和板厚都是符合规范要求的，有的甚至比规范要求值还大，但是为什么在几乎没受到任何外力的情况下会发生断裂呢？ 钢材的材质问题
经对实船开裂断口处的钢板断面仔细观察发现，其钢材的晶粒非常粗大，断口处无任何由拉伸引起的朔性变形，甚至有些类似铸铁的断面。经查阅船上有关造船资料，发现有的注明是A 级钢（复印件），有的是小钢厂生产陆用沸腾钢。而这种钢材的物理性能及化学成分均达不到《规范》要求值。其韧性极差，特别在低温条件下，当应力（包括内应力）达到一定数值时，就会出现断裂现象。
造船工艺不合理引起内应力过大
一些船厂造船时，由于设备能力和习惯性等原因，建造船舶还在沿用整体建造法，加上不注意采用合理的装配焊接程序等，引起应力的累加而得不到释放；从而使得新造船舶存在过大的内应力。这种落后的建造方式，对于建造几十米以下的小型船舶来说，问题还不太突出，而近年来，小厂造大船的现象越来越多，有的船长甚至已超过一百多米，载重量已达到五千至一两万吨。笔者曾经调查断裂的5艘船，船长都是在80～150米范围内，而其中3艘是在冬季首航北方时出现了开裂，且多是在没遇到风浪的情况下出现的。这就更加证明其断裂的主要原因并不是一般的强度问题，而是由于采取了不正确的建造工艺，使得船体内累积了过大的焊接内应力，加之材料的韧性较差（特别是低温韧性很差），导致船舶在几乎没受外力的情况下就发生了断裂现象。
焊接质量差
一些船厂在建造船舶时，采用非船用的劣质焊条，并且普遍存在着焊角尺寸过小，夹渣、咬边、吹偏、未融合、未焊透等严重焊接缺陷。他们在施焊时，往往仅对船体外板、主甲板比较重视，基本能按要求进行刨坡口后施焊。而对其他结构的焊接不给予足够的重视，对一些结构的对接焊，往往只进行表面的焊接，且不进行包角焊。有的甚至对参加总纵强度的纵通大开口的舱口围板，仅进行简单的双面焊接（围板厚度一般都在δ="14～24mm），这样尽管造船所用的构件尺寸很大，但实际上它们并不能承担起应有的作用，其实际强度根本达不到要求。
当船舶在风浪中航行时，会承受很大的舯拱、舯垂及剪切等各种复杂的交变应力。而行话说得好，“小船要看（注意）稳性，大船要看（注意）强度”，一艘船船体是由千万个钢质零构件焊接而成的，当人们建造小型船舶时，这些缺陷还不容易引起大的后果，但随着所建造船舶尺度的加大，这个问题就会愈加突出。由这种焊接质量造出的船舶，当它受到外力和内应力的作用而达到一定极限值时，发生断裂也就在所难免了。
设计的结构型式不合理
在断裂的5艘船舶中，有两艘是双壳大开口的集装箱船，3艘是具有2个大舱口的干货船。它们有一个共同特点，那就是都设有一个很长的较高（1.6-2.2米）且纵通的舱口围板（将货舱口在甲板上进行纵向连接，形成了纵通的舱口围板）。显然，这些舱口围板是参加总纵强度计算的，这样做虽然剖面惯性矩略有增加，但总剖面模数可能会变小，受力时，会使舱口围板处的应力大大增加，采用这种结构型式，必使此处成为全船强度最薄弱的地方。上述断裂的船舶都是首先从纵通的舱口围板顶部开始开裂，也证明了这一点。
针对上述情况，主要应从以下几个方面引起特别注意：
1、关于结构型式不合理问题
由多艘船舶首先从舱口围板开始断裂可知，简单地认为采用纵通的货舱口围板结构型式，就一定会增加总纵强度的观念是错误的。需在设计时做详细分析比较，选择合理的舱口围板结构型式。经对十多艘船舶的舱口围板，按纵通和非纵通分别进行计算比较得知（即：舱口围板参加和不参加总纵强度计算。后者就是将舱口围板在各货舱口之间断开，使甲板以上的围板纵向不连续），其最小剖面模数几乎都是后者更大些。所以，除非特别需要，一般船舶都应将舱口围板在各货舱口之间断开，并进行合理的过渡。
2、关于造船材料的选用问题
因为船舶是一种在海上承受各种交变应力的弹性体，尤其是当它航行于低温航区，同时又受到风浪等外力作用时，其应力状态及工作环境（条件）是复杂而特殊的，故造船必须使用船用钢。另外，对于特殊受力部位，要给予特别考虑。如对于肿0.4 L内纵通的舱口围板、舷侧顶列板、主甲板及所有的舱口角隅处甲板，船舶规范都有较详细的要求。规范中是按不同板厚、部位和航区要求使用不同级别的船用钢材。当上述部位的钢板厚板≤15毫米时，规范允许全部使用A级钢。而板厚≤20毫米时，规范允许使用B级钢。但从对发生过船体开裂现象的船舶进行统计后可知，发生开裂部位的频率依次是：纵通的舱口围板顶部、货舱口角隅、舷顶列板及主甲板（其他部位正常情况下很少出现开裂现象），所以，对于船长在90米以上的海船，尤其是在冬季到寒冷的北方水域航行的船舶，考虑到目前各钢铁厂制造水平的参差不齐，普遍存在“下差”（从未发现过有“上差”的钢材）等实际现象，对0.6L范围内的受交变应力的某些特殊部位，在设计选材时，可考虑提高一个钢材级别。因为当甲板或舷顶列板达20毫米时，船长都在100米以上，其载重量可能已达到1～2万吨。基于此，对重要部位应适当提高钢材等级（规范中要求在上述重要部位使用Ⅲ级优质钢，而A级或B级钢是船用钢中的最低或较低等级的钢材），造船成本并不会增加很多。
3、关于减少内应力问题
造船时要采用合理的装焊程序，这一点非常重要。对于载重3000吨以上的船舶，决不允许再采用整体建造法，而应采用分段建造法。如因受起吊设备能力限制，至少也应先制成较小的分段单元，然后将这种单元按合理的次序进行组装。这样做，既能增加施工效率，又能提高施工质量；更主要的是，采用分段建造法和合理的组装、焊接工艺，可以大大减少船体结构内应力的累积。进行焊接时，要使其处在不受约束状态下进行，并留有适当的伸缩量，以减少内应力。一般程序应该是：制成小的分段单元→较大的分段（可采取“岛”式建造法）→大的合拢分段→进行合拢。对特别部位的横焊缝，如舱口围板、主甲板及舷侧顶列板的横焊缝，施焊完毕后可采用敲击等措施，以便进一步消除其内应力。
4、焊接的质量问题
造船的焊接质量是决定造船质量优劣的关键所在。而一些不太规范的船厂为了降低成本，不选用船用钢材和焊条。在施工时，为了加快施工进度、节省焊条，同时，由于受技术水平所限（使用不合格的焊工施焊）以及对焊接质量的重要性重视程度不够等原因，特别是对纵向构件对接缝材不刨口、焊透，对焊角尺寸过小、咬边、夹渣等严重的焊接缺陷不重视，又不按合理的装焊工艺进行施工，这样的船舶投入营运后，其航行安全就根本无法得到保证。所以我们对焊接质量问题必须给予足够的重视。
总之，建造质量问题是保证船舶安全航行的源头问题，是安全链中的重要一环。要杜绝劣质船舶，就必须从船舶设计、图纸审查、船厂的生产管理和职工的技术素质、建造工艺、配套厂家以及质量检验等各方面入手，共同努力提高造船质量。
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发表于 2012-5-13 20:56
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