大型船舶的特點(diǎn)與機(jī)務(wù)管理 (1)

1、大型船舶的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與機(jī)務(wù)管理與河北遠(yuǎn)洋研討座談資料中國(guó)船級(jí)社廣州分社張宇目錄 航運(yùn)形勢(shì)對(duì)船舶大型化的要求 大型船舶的特點(diǎn) 大型船舶對(duì)機(jī)務(wù)管理的要求 大型船舶在監(jiān)造和修理中應(yīng)該注意的問(wèn)題 航運(yùn)形勢(shì)對(duì)船舶大型化的要求 隨著全球經(jīng)濟(jì)一體化的進(jìn)程，各國(guó)和各地區(qū)根據(jù)自己的優(yōu)勢(shì)和特長(zhǎng)發(fā)展相關(guān)產(chǎn)業(yè)，這是一個(gè)大的趨勢(shì)。那種各國(guó)平均發(fā)展各個(gè)行業(yè)的封閉式經(jīng)濟(jì)模式已經(jīng)過(guò)時(shí)。這意味著，各種產(chǎn)業(yè)向特定的地區(qū)集中。比如我國(guó)，已經(jīng)被喻為世界工廠。這使得某些原材料和產(chǎn)品都需要進(jìn)行較長(zhǎng)距離的運(yùn)輸。 我國(guó)是一個(gè)資源相對(duì)貧乏的國(guó)家，要支持經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，需要大量進(jìn)口各種原材料，同時(shí)我們的產(chǎn)品也需要輸送到全球的消費(fèi)者手里。 這種大宗

2、貨物的運(yùn)輸，最為經(jīng)濟(jì)的方法就是水路運(yùn)輸。 我國(guó)目前的發(fā)展階段還是處于經(jīng)濟(jì)騰飛的初期，一些科技含量不太高的產(chǎn)業(yè)占了國(guó)民生產(chǎn)總值的主要份額。也就是說(shuō)，在世界范圍的經(jīng)濟(jì)分工中，我國(guó)還只能夠生產(chǎn)一些有形的、量大的產(chǎn)品。無(wú)論是原材料的進(jìn)口和產(chǎn)品的出口，都需要船舶來(lái)運(yùn)輸。所以，航運(yùn)業(yè)對(duì)我國(guó)的國(guó)民經(jīng)濟(jì)起到一個(gè)至關(guān)重要的作用。 從2004年的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來(lái)看，我國(guó)共進(jìn)口了原油1.2億噸，鐵礦砂2.3億噸。這是我國(guó)進(jìn)口量最大的兩種原材料。這對(duì)于保障我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起到關(guān)鍵的作用。 大家都知道，對(duì)于大宗貨物，最經(jīng)濟(jì)運(yùn)輸?shù)姆绞骄褪谴\(yùn)，而船舶越大，分?jǐn)偟絾挝回浳锏纳系倪\(yùn)輸成本就越低。所以，大宗貨物的運(yùn)輸，一個(gè)是專(zhuān)業(yè)船舶，

3、二是大型船舶。 但是大型船舶的發(fā)展又受到航道和碼頭的限制。所以我國(guó)現(xiàn)在正在發(fā)展大型的散貨和礦砂碼頭。 從我國(guó)的發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，最近一個(gè)時(shí)期內(nèi)，原油和鐵礦砂的進(jìn)口量還要進(jìn)一步增長(zhǎng)，直到我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式有了根本性的改變?yōu)橹?。到那時(shí)，鐵礦砂的進(jìn)口量可能會(huì)大大回落，但原油的進(jìn)口量大大下降的可能性相對(duì)較小一些。所以大型船舶在我國(guó)還是很有發(fā)展前景的。 就算我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式發(fā)生了變化，但還會(huì)有其他國(guó)家或地區(qū)接過(guò)這個(gè)接力棒的，因?yàn)檫@些科技含量相對(duì)較低的產(chǎn)品的市場(chǎng)還是存在的。大宗貨物的運(yùn)輸市場(chǎng)仍然存在。 從我們河北遠(yuǎn)洋的情況來(lái)看，最近在不遺余力地發(fā)展大型船舶，這是具有戰(zhàn)略眼光的做法。 但是，大型船舶有它自身的

4、特點(diǎn)，無(wú)論是從規(guī)范、設(shè)計(jì)、審圖、建造、船公司的管理、船舶的維修都應(yīng)該作出相應(yīng)的轉(zhuǎn)變。才能夠降低營(yíng)運(yùn)成本、保證船舶的安全航行。 根據(jù)河北遠(yuǎn)洋的情況，下面著重就大型船舶的機(jī)務(wù)管理和維修談?wù)効捶ā９┐蠹覅⒖肌?大型船舶的特點(diǎn) 粗看起來(lái)，大型船舶與中小型船舶除了尺度上不一樣，其他沒(méi)什么區(qū)別。但我們仔細(xì)分析一下，就會(huì)發(fā)現(xiàn)有很多特點(diǎn)的。這些特點(diǎn)主要反映在結(jié)構(gòu)上。 我們首先從以下受力和材料使用方面來(lái)看一看大型船舶結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)： 大型船舶在很多人眼里只不過(guò)是尺度大一點(diǎn)而已。但我們說(shuō)，尺度的變化會(huì)使得他們的受力情況發(fā)生很大的變化。這種變化可能是很多人都沒(méi)有料想到的。 首先，我們從因次分析的角度來(lái)看一看： 我們知道

5、，對(duì)于船體結(jié)構(gòu)而言，最主要是船體的總縱強(qiáng)度。我們是把船體看成一根梁（習(xí)慣稱(chēng)為船體梁）來(lái)看待的。 對(duì)于梁結(jié)構(gòu)，它的強(qiáng)度是與他的尺度呈3次方的關(guān)系。也就是說(shuō)，如果形狀相似的前提下，梁結(jié)構(gòu)的尺度放大1倍的話，他能夠承受的彎矩就會(huì)擴(kuò)大到原來(lái)的8倍。 我們?cè)賮?lái)看看船體所承受的彎矩，如果所裝載貨物的比重不變的話，船體梁上的分布載荷就與它的截面積成正比。即分布載荷與尺度的2次方成正比。 根據(jù)結(jié)構(gòu)力學(xué)，沿船長(zhǎng)兩次積分后，可以得到船體梁所承受的彎矩。所以船體所承受的彎矩的主要部分與船體尺度的4次方呈正比。 根據(jù)上面的情況，我們可以得出結(jié)論，如果按照比例放大的話，船舶尺度越大，應(yīng)力水平就會(huì)越高。大致上，船長(zhǎng)大一倍

6、，應(yīng)力水平也應(yīng)該高一倍。 但我們通過(guò)合理的設(shè)計(jì)，可以使得應(yīng)力的分布更為合理。事實(shí)上，我們可以發(fā)現(xiàn)，船舶的尺度越大，滿(mǎn)載排水量中，空船重量所占的比重反而有所下降。 這一方面說(shuō)明，現(xiàn)代的設(shè)計(jì)技術(shù)和設(shè)計(jì)手段已經(jīng)非常先進(jìn)，能夠?qū)Υw結(jié)構(gòu)進(jìn)行大規(guī)模的優(yōu)化。另一方面，這樣優(yōu)化的前提是保證船舶結(jié)構(gòu)的完整和良好的狀況。由于經(jīng)過(guò)優(yōu)化后，船舶的強(qiáng)度裕度已經(jīng)所剩無(wú)幾了。所以對(duì)于這樣的船舶，加強(qiáng)管理，保持船舶結(jié)構(gòu)的良好狀態(tài)是十分必要的。 由于結(jié)構(gòu)優(yōu)化的結(jié)果，大型船舶的高應(yīng)力區(qū)域比較多。這是大型船舶的特點(diǎn)之一。高應(yīng)力區(qū)結(jié)構(gòu)的要求比較要高，因?yàn)楹苄〉慕Y(jié)構(gòu)缺陷，比如由于腐蝕引起的邊沿光潔度的降低、由于貨物撞擊引起的結(jié)構(gòu)變形

7、等都容易使得結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的下降。而在進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析時(shí)，都是以理想的狀況作為分析依據(jù)的。所以，對(duì)于高應(yīng)力區(qū)部位應(yīng)該加強(qiáng)結(jié)構(gòu)檢查。這給船舶的日常保養(yǎng)增加了不少難度。 大型船舶的結(jié)構(gòu)經(jīng)過(guò)優(yōu)化后，應(yīng)力水平大大提高，大型船舶上的應(yīng)力較高的部位，就必須采用高強(qiáng)度鋼。同時(shí)為了減輕船舶的自重，降低建造成本，提高經(jīng)濟(jì)性，船廠也愿意大量采用高強(qiáng)度鋼。所以大量采用高強(qiáng)度鋼是大型船舶的又一大特點(diǎn)。但是，高強(qiáng)度鋼的大量使用對(duì)船舶結(jié)構(gòu)業(yè)帶來(lái)了一些不利的影響。普通強(qiáng)度鋼高強(qiáng)度鋼 當(dāng)結(jié)構(gòu)局部的應(yīng)力水平超過(guò)屈服強(qiáng)度時(shí)，這個(gè)部位的材料就會(huì)屈服，使得應(yīng)力會(huì)在結(jié)構(gòu)系統(tǒng)中重新分布。高強(qiáng)度鋼有一個(gè)特點(diǎn)，就是從屈服點(diǎn)到強(qiáng)度極限之間的應(yīng)變區(qū)間比例

8、偏低。也就是說(shuō)，高強(qiáng)度鋼組成的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，這種應(yīng)力重新分布的能力比較低。 由于高強(qiáng)度區(qū)域的大量存在，船舶結(jié)構(gòu)的損壞方式也有所不同。疲勞損壞的情況經(jīng)常出現(xiàn)。這種損壞的可怕在于它更難以發(fā)覺(jué)和檢查，從而威脅到船舶的安全。 高強(qiáng)度鋼的使用使得結(jié)構(gòu)尺寸減小，從而使得結(jié)構(gòu)發(fā)生屈曲的可能性大大增加。 由于高強(qiáng)度鋼的大量使用，鋼材經(jīng)常工作在接近屈服點(diǎn)的區(qū)域，根據(jù)鋼材的特性，在這些高應(yīng)力部位，鋼材的應(yīng)變量偏大。目前船用的大部分涂料的彈性都跟不上，這就導(dǎo)致涂層得開(kāi)裂。另一方面，應(yīng)力水平的提高，使得應(yīng)力腐蝕更加嚴(yán)重。這給防腐工作帶來(lái)了更高的難度。這也是大型船舶的一個(gè)特點(diǎn)。 根據(jù)上述特點(diǎn)，我們應(yīng)該針對(duì)大型船舶的特性進(jìn)行

9、管理和保養(yǎng)，才能夠既降低營(yíng)運(yùn)的成本，又能夠保證安全。 值得注意的是，由于計(jì)算工具的發(fā)展，相對(duì)稍小一點(diǎn)的船舶也開(kāi)始擁有大型船舶的這些特點(diǎn)。 一些船級(jí)社為了滿(mǎn)足一些客戶(hù)（主要是船廠、設(shè)計(jì)方和一些船東）的要求，同時(shí)也為了顯示其技術(shù)，從規(guī)范的角度鼓勵(lì)將船舶設(shè)計(jì)建造得越來(lái)越輕。 國(guó)際船級(jí)社協(xié)會(huì)（IACS）已經(jīng)注意到這種動(dòng)向，最近決定出臺(tái)共同規(guī)范（Common Rules），以避免船級(jí)社在船舶強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)方面的競(jìng)爭(zhēng)。我們注意到，這個(gè)共同規(guī)范只包括兩個(gè)方面：一個(gè)是散貨船的規(guī)范（JBP），另一個(gè)是油輪的規(guī)范（JTP）。 大型船舶對(duì)機(jī)務(wù)管理的要求 由于大型船舶結(jié)構(gòu)具有上述特點(diǎn)，所以我們就要針對(duì)這些特點(diǎn)進(jìn)行管理。通常

10、應(yīng)該注意到以下幾個(gè)方面：1. 使用上要寧可保守一點(diǎn)，要保證船體結(jié)構(gòu)不要超過(guò)允許的使用負(fù)荷。比如在壓載和配載時(shí)，考慮要周到一些，要考慮在航行途中油水部分消耗的情況。2. 加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的檢查，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題應(yīng)該及時(shí)解決。特別要注意高應(yīng)力區(qū)域的檢查，重點(diǎn)要檢查是否存在疲勞損壞開(kāi)裂的情況。 一般來(lái)說(shuō)，高應(yīng)力區(qū)可以從圖紙、計(jì)算書(shū)和自查手冊(cè)中查到，也可以向驗(yàn)船師了解。常見(jiàn)缺陷：a.肘板趾端或構(gòu)件突然中斷處。 要特別注意肘板趾端焊縫成形不好的部位。b. 開(kāi)孔邊沿 尤其注意開(kāi)孔邊沿不光滑的部位c.強(qiáng)力構(gòu)件相交部位，如甲板縱骨、舷側(cè)縱骨及船底縱骨與強(qiáng)框架相交處，斜凳板與內(nèi)底板相交處等等。d. 搭接部位e.艙口角隅一旦發(fā)現(xiàn)

11、了疲勞損壞，應(yīng)該盡快進(jìn)行結(jié)構(gòu)改進(jìn)，防止再次出現(xiàn)疲勞損壞。3. 對(duì)于大型船舶，還要注意檢查是否有構(gòu)件或半才發(fā)生了屈曲（失穩(wěn)）。屈曲一般發(fā)生在受壓應(yīng)力比較高，而結(jié)構(gòu)相對(duì)較薄的部位。如甲板，尤其是艙口間橫向甲板條。對(duì)于那些槽形艙壁的散貨船，如果沒(méi)有上壁凳等強(qiáng)力橫向支撐，艙口間橫向甲板條的屈曲更為常見(jiàn)。另外一些強(qiáng)力肘板、較為單薄的橫向強(qiáng)框架也是屈曲較為常見(jiàn)的問(wèn)題。大型散貨船的雙層底較高，肋板的屈曲也是值得關(guān)注的問(wèn)題。4. 因?yàn)楦邞?yīng)力區(qū)域的腐蝕問(wèn)題比較突出，所以保持防腐系統(tǒng)的完整有效十分必要。在涂層的選用方面應(yīng)該特別講究。當(dāng)鋼材受到拉應(yīng)力的作用時(shí)，如果沒(méi)有涂層的保護(hù)，腐蝕的速度會(huì)大大加快。這就是所謂的應(yīng)

12、力腐蝕現(xiàn)象。應(yīng)力腐蝕與鋼材受到的拉應(yīng)力有關(guān)，而高強(qiáng)度鋼在防腐蝕方面比普通強(qiáng)度鋼并沒(méi)有優(yōu)勢(shì)。也就是說(shuō)，受到同樣大小拉應(yīng)力的作用，高強(qiáng)度鋼何普通鋼材的腐蝕基本是一樣的。而高強(qiáng)度鋼受到的負(fù)荷一般比普通強(qiáng)度鋼要大，所以在涂層失效的情況下，高強(qiáng)度鋼比普通強(qiáng)度鋼的應(yīng)力腐蝕更為嚴(yán)重。我們知道，鋼材的彈性模量都是一樣的。這就意味著更高的應(yīng)力會(huì)導(dǎo)致更大的應(yīng)變。由于往往高強(qiáng)度鋼所受的應(yīng)力較大，它們的變形量也就較大。但問(wèn)題在涂層通常不具備這樣的彈性，這就會(huì)使得涂層容易開(kāi)裂。根據(jù)常識(shí)，涂層一旦開(kāi)始損壞，如果不能在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行修復(fù)的話，整個(gè)涂層系統(tǒng)將會(huì)很快失效。所以我們?cè)谶M(jìn)行結(jié)構(gòu)檢查的時(shí)候，還應(yīng)該注意到涂層的狀況。一旦

13、發(fā)現(xiàn)涂層開(kāi)始損壞，就應(yīng)該盡快修復(fù)涂層。為了保證涂層的修復(fù)質(zhì)量，使得經(jīng)過(guò)修理的涂層能夠起到相應(yīng)的作用，涂層的修復(fù)應(yīng)該嚴(yán)格按照規(guī)定的工藝進(jìn)行。我們強(qiáng)烈建議大家在進(jìn)行油漆工程前，咨詢(xún)相關(guān)的油漆商和專(zhuān)家，尤其是原來(lái)涂層的油漆商。因?yàn)檠a(bǔ)漆還是有很多講究的。如果無(wú)法聯(lián)系原來(lái)涂層的油漆商，我們建議按照以下的原則進(jìn)行：o 選用油漆品種時(shí)要注意與原來(lái)油漆的相容性。因?yàn)樯?下層油漆之間的結(jié)合力很大程度上與油漆品種相關(guān)。如果涂料配套不好，則在使用過(guò)程中容易出現(xiàn)漆膜成片脫落的現(xiàn)象，嚴(yán)重影響了涂層的防腐效果。 下面是常用的油漆品種的配套適應(yīng)性，可以供搭架參考：下層涂料上層涂料油性系瀝青系氯化橡膠系環(huán)氧樹(shù)脂系焦油環(huán)氧系乙

14、烯系醇酸樹(shù)脂酚醛樹(shù)脂油性系瀝青系氯化橡膠系環(huán)氧樹(shù)脂系焦油環(huán)氧系乙烯系醇酸樹(shù)脂酚醛樹(shù)脂表中：表示配合最佳；表示配合尚可；表示配合不好；表示不能配合。o 要注重油漆前的表面處理。這是一個(gè)非常關(guān)鍵的步驟。一般應(yīng)該進(jìn)行淡水清洗和徹底的除銹，與原來(lái)涂層相接的部位還應(yīng)該進(jìn)行拉毛處理。 清洗一般要用高壓淡水或用淡水浸泡的方法，目的是去除原來(lái)表面的鹽分。 除銹應(yīng)該徹底，一般的手工拷鏟是達(dá)不到要求的，應(yīng)該采用砂輪或拷鏟加電動(dòng)/風(fēng)動(dòng)鋼絲刷的方法來(lái)達(dá)到。 新舊涂層相接部位的拉毛一般用砂輪和鋼絲刷來(lái)進(jìn)行。寬度應(yīng)該在2040mm，以避免涂層在該部位開(kāi)裂。o 涂敷時(shí)盡可能進(jìn)行多道涂敷，以達(dá)到一定的漆膜厚度。 漆膜厚度十分

15、重要，這是涂層抗?jié)B透性的一個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)。因?yàn)槌送饬ψ饔?，涂層的損壞主要是因?yàn)殡娊赓|(zhì)滲透到了鋼材表面而引起的，涂層的抗?jié)B透性能決定了它的壽命。 多道涂敷還可以減少涂層的缺陷，因?yàn)楹笠坏劳繉涌梢愿采w前一道的針孔。而且手工涂敷厚度一般比較薄，多道涂敷也是增加涂層厚度的一個(gè)辦法。o 補(bǔ)漆時(shí)還應(yīng)注意環(huán)境。對(duì)于常用涂料而言，標(biāo)準(zhǔn)的施工環(huán)境是溫度1030、濕度在80%以下。濕度和溫度的控制對(duì)于營(yíng)運(yùn)船舶來(lái)說(shuō)比較困難。但是我們可以選擇比較合適的時(shí)機(jī)，盡量靠近這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。5. 由于大量高應(yīng)力區(qū)的存在，和大量采用高強(qiáng)度鋼，大型船舶的修理一般時(shí)間較長(zhǎng)，難度也相對(duì)較大。對(duì)于公司來(lái)說(shuō)，這意味著營(yíng)運(yùn)成本的大幅度增加。所以，我

16、們認(rèn)為應(yīng)該加強(qiáng)日常的結(jié)構(gòu)保養(yǎng)，盡量減少或避免對(duì)船舶進(jìn)行結(jié)構(gòu)性的修理。 結(jié)構(gòu)保養(yǎng)的關(guān)鍵是避免腐蝕對(duì)結(jié)構(gòu)的損害，所以保持防腐系統(tǒng)的完整有效非常重要。而防腐系統(tǒng)保養(yǎng)的重點(diǎn)是在壓載水艙。這種工作在船舶涂層狀況較好的時(shí)候就開(kāi)始，可以獲得比較理想的結(jié)果。對(duì)于涂層不好的現(xiàn)有船舶，主要是采用犧牲陽(yáng)極等補(bǔ)救措施，以降低腐蝕的速度。當(dāng)然對(duì)涂層不好的現(xiàn)有船舶的壓載艙采取全面更新涂層是一個(gè)更為理想的方法，但這需要較大的一次性投入，不是每個(gè)船東都能做到的。6. 還有一個(gè)值得關(guān)注的問(wèn)題是航修。我們一直反對(duì)請(qǐng)航修隊(duì)對(duì)船舶進(jìn)行結(jié)構(gòu)性的修理。因?yàn)榇蟛糠趾叫揸?duì)的裝備達(dá)不到結(jié)構(gòu)修理的最低要求，人員的配備和水平跟正規(guī)船廠還有差距，修

17、理的質(zhì)量令人懷疑。船舶因?yàn)檎?qǐng)航修隊(duì)進(jìn)行結(jié)構(gòu)修理后出問(wèn)題的例子屢見(jiàn)不鮮。對(duì)于大型船舶而言，由于結(jié)構(gòu)應(yīng)力水平較高，材料較為特殊，所以應(yīng)該盡量避免對(duì)主體結(jié)構(gòu)采用航修的方法。 大型船舶在監(jiān)造和修理中應(yīng)該注意的問(wèn)題大型船舶的特點(diǎn)決定了它們的建造和修理難度較大。而我國(guó)目前的船廠還有不少不盡人意的地方。具體表現(xiàn)在： 修船廠目前以外包工為主，工人的素質(zhì)參查不齊。 船廠目前仍普遍采用工時(shí)分配制度，客觀上造成部分工人忽視修理質(zhì)量。而由于大部分機(jī)務(wù)是輪機(jī)長(zhǎng)出身，對(duì)結(jié)構(gòu) 修理不夠熟悉，對(duì)于修船時(shí)的質(zhì)量控制客觀上存在難度。船舶結(jié)構(gòu)修理是機(jī)務(wù)經(jīng)常碰到的情況。尤其是大型船舶的修理，由于船舶較大，要求較高，光靠驗(yàn)船師是很難作

18、到有效控制的，需要機(jī)務(wù)人員的合作才能對(duì)修造船質(zhì)量進(jìn)行有效控制。所以機(jī)務(wù)也應(yīng)該有這方面的知識(shí)。1. 結(jié)構(gòu)用材組成船體結(jié)構(gòu)所使用的鋼板、型材及焊接材料均應(yīng)持有本社頒發(fā)的產(chǎn)品證書(shū)，以證明它們符合本社材料與焊接規(guī)范的有關(guān)要求。鋼材衡量鋼材主要有兩個(gè)指標(biāo)，一是材料的屈服極限，它體現(xiàn)的是強(qiáng)度，一般分為普通鋼和高強(qiáng)度鋼兩類(lèi)；另一個(gè)是材料的韌性，它是用沖擊試驗(yàn)的溫度來(lái)衡量的，分為A、B、D、E、F五個(gè)等級(jí)。其中F級(jí)的鋼材只有高強(qiáng)度鋼才有，而B(niǎo)級(jí)鋼只有一般強(qiáng)度鋼。 這兩個(gè)指標(biāo)都不得低于圖紙的要求。一般來(lái)說(shuō)強(qiáng)度超出圖紙的要求太多也是要謹(jǐn)慎的，因?yàn)檫@也會(huì)帶來(lái)一些其他方面的問(wèn)題。鋼材的等級(jí)可以從它的牌號(hào)中看出來(lái)。一般

19、強(qiáng)度鋼是船舶結(jié)構(gòu)最常用的鋼材，它們的牌號(hào)有4種：CSA、CSB、CSD、CSE牌號(hào)中CS是表示CCS認(rèn)可的一般強(qiáng)度鋼，最后面的字母是表示它們的韌性等級(jí)。一般強(qiáng)度鋼的屈服強(qiáng)度要求不低于235N/mm2。高強(qiáng)度鋼有32級(jí)、36級(jí)、40級(jí)，它們的屈服強(qiáng)度分別是：315N/mm2 、355N/mm2 、390N/mm2。高強(qiáng)度鋼的牌號(hào)比較好記，一般是韌性等級(jí)符號(hào)在前，后面跟著是強(qiáng)度等級(jí)。如：D32表示屈服強(qiáng)度為315N/mm2，韌性等級(jí)為D級(jí)的高強(qiáng)度鋼；而E36表示屈服強(qiáng)度為355N/mm2，韌性等級(jí)為E級(jí)的高強(qiáng)度鋼。至于鋼材的韌性，是用沖擊試驗(yàn)的溫度來(lái)衡量的。每一個(gè)強(qiáng)度級(jí)別的船用鋼材，它要求的平均沖

20、擊功都是一樣的，但每相差一個(gè)韌性等級(jí)，要求的沖擊試驗(yàn)溫度相差20。下表是常用高強(qiáng)度鋼的性能： 試驗(yàn)溫度強(qiáng)度等級(jí)20 0 204060 普通強(qiáng)度鋼（235N/mm2） CSA CSBCSDCSE- 高強(qiáng)度鋼 315N/mm2 - A32D32E32F32355N/mm2 - A36D36E36F36390N/mm2 - A40D40E40F40 焊接材料 焊接材料同樣應(yīng)有CCS的證書(shū)，以證明它們符合本社材料與焊接規(guī)范的有關(guān)要求。 焊材同樣有等級(jí)，焊接不同的鋼材時(shí)要使用相應(yīng)等級(jí)的焊材。 焊材同樣有強(qiáng)度和韌性的區(qū)別。常用的焊接材料有：1、2、3、1Y、2Y、3Y、4Y等幾個(gè)等級(jí)。 其中前面的數(shù)字表示

21、韌性等級(jí)，后面的Y或Y40等表示強(qiáng)度級(jí)別。 它們的力學(xué)能見(jiàn)下表：焊材級(jí)別焊材級(jí)別1、2、3、1Y、2Y、3Y、4Y2Y40、3Y40、4Y40、5Y40屈服強(qiáng)度屈服強(qiáng)度N/mm2305 375 400抗拉強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度N/mm2400560490660510690根據(jù)鋼材和焊接材料的性能對(duì)比，可以得出焊接材料的選用配套表：要知道所采用的是何種等級(jí)的焊材，可以查看焊材的產(chǎn)品證書(shū)。目前船廠大量采用的焊材分為焊絲和焊條兩種。雖然焊條是一種最為古老的焊接材料，但是由于它有著特別的性能和靈活的焊接方式，所以在船廠里還在大量地使用。焊條分為酸性焊條和堿性焊條兩大類(lèi)，他們有著不同的性能：酸性焊條堿性焊條施工方

22、便脫渣容易焊縫金屬韌性低施工不方便脫渣較難焊縫金屬韌性好(1) 船體大合攏時(shí)的環(huán)形對(duì)接縫和縱桁材對(duì)接縫；(2) 具有冰區(qū)加強(qiáng)級(jí)的船舶，船體外板端接縫和邊接縫；(3) 桅桿、吊貨桿、吊艇架、系纜樁等承受強(qiáng)大載荷的艤裝件及其所有承受高應(yīng)力的零部件；(4) 要求具有較大剛度的構(gòu)件，如首框架、尾框架、尾軸架等,及其與外板和船體骨架的接縫。(5) 主機(jī)基座及其相連接的構(gòu)件。我們知道材料的韌性對(duì)于結(jié)構(gòu)安全十分重要，所以在CCS規(guī)范中，對(duì)于以下部位，要求采用堿性焊條：其實(shí)，焊材選用的原則非常明確。一般來(lái)說(shuō)，可以按照以下原則來(lái)選用焊材：一般情況下，選用的焊接材料的強(qiáng)度和韌性均應(yīng)不低于母材。在高強(qiáng)度鋼和高等級(jí)鋼

23、材的焊接時(shí)要特別注意。 母材被焊接連接時(shí),除在結(jié)構(gòu)不連續(xù)處或應(yīng)力集中區(qū)域內(nèi)應(yīng)選用較高強(qiáng)度等級(jí)的焊接材料外,一般可選用與較低強(qiáng)度級(jí)別的母材相適應(yīng)的焊接材料。母材的連接強(qiáng)度相同,韌性級(jí)別不同時(shí),結(jié)構(gòu)受力情況復(fù)雜或施工條件惡劣者外,一般可選用與較低韌性級(jí)別相適應(yīng)的焊接材料。上面是一般的選用原則，但還有一些特別的情況，尤其對(duì)于一些高應(yīng)力區(qū)和重要的部位，驗(yàn)船師可能會(huì)要求采用較高等級(jí)的焊材。以保證焊接部位的性能。下面是一些常用焊條的性能：牌牌號(hào)號(hào) 新新牌牌號(hào)號(hào) ( (G GB B 標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)) ) 焊焊縫縫強(qiáng)強(qiáng)度度 ( (k kg gf f/ /mm2 2) ) ( (抗抗拉拉/ /屈屈服服) ) 藥藥皮皮

24、類(lèi)類(lèi)型型 電電流流形形式式 適適用用范范圍圍 J J4 42 21 1 E E4 43 31 13 3 4 42 2/ /3 30 0 氧氧化化鈦鈦型型 （酸酸性性） 交交直直流流 一一般般低低碳碳鋼鋼結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)。 J J4 42 22 2 E E4 43 30 03 3 4 42 2/ /3 30 0 鈦鈦鈣鈣型型 （酸酸性性） 交交直直流流 一一般般低低碳碳鋼鋼結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)，船船舶舶結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)中中最最常常用用。 J J4 42 23 3 E E4 43 30 01 1 4 42 2/ /3 30 0 鈦鈦鐵鐵礦礦型型 （酸酸性性） 交交直直流流 一一般般低低碳碳鋼鋼結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)。 J J4 42 24

25、 4 E E4 43 32 20 0 4 42 2/ /3 30 0 氧氧化化鐵鐵型型 （酸酸性性） 交交直直流流 同同上上 J J4 42 27 7 E E4 43 31 15 5 4 42 2/ /3 30 0 低低氫氫型型 直直流流 重重要要低低碳碳鋼鋼結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)，是是船船舶舶結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)最最常常用用的的低低氫氫焊焊條條。 J J5 50 06 6 E E5 50 01 16 6 5 50 0/ /3 35 5 低低氫氫型型 交交直直流流 重重要要低低、 中中碳碳鋼鋼結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)。 J J5 50 07 7 E E5 50 01 15 5 5 50 0/ /3 35 5 低低氫氫型型 直直流流 重

26、重要要低低、 中中碳碳鋼鋼結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)。 J J6 60 07 7 E E6 60 01 15 5- -D D1 1 6 60 0/ /4 45 5 低低氫氫型型 直直流流 相相應(yīng)應(yīng)強(qiáng)強(qiáng)度度的的低低合合金金高高強(qiáng)強(qiáng)度度鋼鋼結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)。 J J7 70 07 7 E E7 70 01 15 5- -D D2 2 7 70 0/ /5 50 0 低低氫氫型型 直直流流 相相應(yīng)應(yīng)強(qiáng)強(qiáng)度度的的低低合合金金高高強(qiáng)強(qiáng)度度鋼鋼結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)。 目前船廠最常用的手工焊條有J422、J427、J502、J506、J507幾種。其中J422的用量最大，它是屬于1級(jí)焊材。普遍用于船體的一般結(jié)構(gòu)的焊接。其次是J427，這是一種堿

27、性（低氫）焊條，屬于3級(jí)焊材。一般用于韌性要求較高的一般強(qiáng)度鋼材的焊接。J502是一種比較常見(jiàn)的高強(qiáng)度焊條，屬于1Y級(jí)。但這種焊條的韌性不好，限制了它的使用。J506 和J507都是高強(qiáng)度堿性焊條，屬于3Y級(jí)焊材。主要用于高強(qiáng)度鋼的焊接。由于手工電弧焊具有焊接效率低、線熱量大、自動(dòng)化程度低等一些缺點(diǎn)。所以近年來(lái)船廠大量采用埋弧自動(dòng)焊和CO2氣體保護(hù)焊等高效焊接方式。這些高效焊接方式大多數(shù)采用焊絲。埋弧自動(dòng)焊的原理與手工焊類(lèi)似，只不過(guò)焊條的藥皮換成了顆粒狀的焊藥而已。埋弧自動(dòng)焊采用的焊絲較粗。熔敷金屬的強(qiáng)度主要是由焊絲來(lái)保證的，而熔敷金屬的韌性主要是由焊藥來(lái)保證的。所以焊藥對(duì)于熔敷金屬的韌性起到

28、關(guān)鍵的作用。CO2氣體保護(hù)焊具有較大的靈活性，可以用于各種部位的焊接，同時(shí)又具有較高的焊接效率。所以應(yīng)用日益廣泛。CO2氣體保護(hù)焊由于采用直流反接的電流形式，使得氫離子容易獲得電子而變成氫氣揮發(fā)掉，所以CO2氣體保護(hù)焊的焊縫金屬的韌性一般比普通酸性焊條要好一些。普遍認(rèn)為CO2氣體保護(hù)焊是一種準(zhǔn)低氫的焊接方式，所以可以用于大部分要求用堿性焊條焊接的部位。CO2氣體保護(hù)焊所用的焊絲分為實(shí)心焊絲和藥心焊絲兩種。實(shí)心焊絲由于電弧的穩(wěn)定性不如藥心焊絲，所以盡管藥心焊絲的價(jià)錢(qián)較高，還是得到了廣泛的應(yīng)用。但藥心焊絲的焊藥被包裹在焊絲的內(nèi)部，無(wú)法進(jìn)行烘干。由于堿性焊藥對(duì)水分非常敏感，所以目前還沒(méi)有包裹堿性焊藥

29、的焊絲。2. 影響結(jié)構(gòu)質(zhì)量的幾個(gè)關(guān)鍵工藝環(huán)節(jié)船體結(jié)構(gòu)施工的各個(gè)環(huán)節(jié)都對(duì)最終的質(zhì)量產(chǎn)生影響，任何一個(gè)環(huán)節(jié)的失誤都會(huì)使得結(jié)構(gòu)的質(zhì)量達(dá)不到規(guī)定的要求。 鋼材加工 冷加工：冷加工是通過(guò)施加外力的方法使得鋼材變形。常見(jiàn)的冷加工有鋼板的折邊、型鋼的冷彎等。冷加工對(duì)鋼材的不利影響主要有冷作硬化。冷作硬化會(huì)使得鋼材變硬變脆。鋼板的折邊加工還有可能使彎折部位出現(xiàn)裂紋，尤其是折邊的端部更為常見(jiàn)。鋼板越厚，出現(xiàn)這種裂紋的可能性越大。發(fā)現(xiàn)裂紋的構(gòu)件不應(yīng)安裝使用，應(yīng)改用韌性更好的鋼板，或改用T形焊接的形式。熱加工：常見(jiàn)的熱加工方法有：水火彎板、火工校正等。這些加工方法在船廠十分常見(jiàn)。熱加工對(duì)材料的影響主要是通過(guò)加熱使得

30、鋼材的晶粒變大，從而降低鋼材的強(qiáng)度和韌性。高強(qiáng)度鋼和高等級(jí)鋼（主要指D級(jí)鋼和E級(jí)鋼）對(duì)受到加熱比較敏感。要注意加工溫度，避免達(dá)到重結(jié)晶的轉(zhuǎn)變溫度。一般應(yīng)該控制在650C以下。 結(jié)構(gòu)裝配在這個(gè)工藝環(huán)節(jié)主要應(yīng)注意鋼板和構(gòu)件應(yīng)該對(duì)準(zhǔn)，焊接位置的間隙應(yīng)符合要求。同時(shí)要注意避免強(qiáng)制裝配，以免影響構(gòu)件承受負(fù)荷的能力。定位焊（點(diǎn)焊）不應(yīng)過(guò)大，以免影響焊接質(zhì)量。要特別注意在焊接前清除已經(jīng)開(kāi)裂的定位焊，這是許多船舶在修理后焊縫開(kāi)裂的主要原因之一。對(duì)于高應(yīng)力區(qū)，要特別注意構(gòu)件的對(duì)準(zhǔn)。尤其是隔著鋼板兩邊的構(gòu)件的對(duì)準(zhǔn)。 焊接對(duì)于船體結(jié)構(gòu)，常見(jiàn)的影響焊接質(zhì)量的因素有焊接人員的技術(shù)水平和責(zé)任心、焊接工藝、焊接材料、焊接的

31、位置和環(huán)境條件等。另外，母材的可焊性也是一個(gè)很重要的因素。根據(jù)CCS的要求，焊工應(yīng)持有相應(yīng)等級(jí)的證書(shū)。持證焊工都經(jīng)過(guò)焊工考試，技術(shù)水平符合統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。船廠通常使用的焊接工藝要經(jīng)過(guò)CCS的批準(zhǔn)。當(dāng)船廠因?yàn)樘厥庑枰褂梦唇?jīng)批準(zhǔn)的焊接工藝，應(yīng)要求船廠提供詳細(xì)的工藝供驗(yàn)船師進(jìn)行認(rèn)可。焊縫位置：有平焊、立焊、橫焊和仰焊，其中平焊操作最為容易，質(zhì)量也容易得到保證。立焊和橫焊次之，仰焊較難。 較難焊接的部位的焊接質(zhì)量出現(xiàn)問(wèn)題的可能性較大，檢查時(shí)應(yīng)對(duì)這些部位進(jìn)行重點(diǎn)檢查。常見(jiàn)的影響焊接質(zhì)量的環(huán)境因素有： 焊縫不清潔如切割的氧化皮或前一道焊的藥皮沒(méi)有清干凈，容易導(dǎo)致焊縫夾渣；焊縫有油水，容易引起焊縫的氣泡，并引起

32、焊縫金屬的脆化。 惡劣天氣下雨天氣或濕度過(guò)大會(huì)導(dǎo)致焊縫有水份,焊縫中的水份在電弧的高溫和電離作用下會(huì)分解出氫離子，導(dǎo)致焊縫金屬發(fā)生氫脆。風(fēng)力過(guò)大會(huì)吹散焊條藥皮產(chǎn)生的保護(hù)氣體，使溶池內(nèi)的熔敷金屬暴露在氧、氮等有害氣體之下，導(dǎo)致焊縫金屬內(nèi)存在氣泡和脆化。 構(gòu)件的另一面有水（俗稱(chēng)背水）背水使焊縫金屬的冷卻速度大大加快，焊縫內(nèi)生成大量的粒狀貝氏體，導(dǎo)致焊縫韌性下降，應(yīng)力不易釋放，焊縫及熱影響區(qū)容易開(kāi)裂。所以各船級(jí)社都不允許在背水的情況下進(jìn)行焊接。水線下的焊接工程必須在塢內(nèi)進(jìn)行就是這個(gè)道理。 焊工的責(zé)任心是影響焊接質(zhì)量的關(guān)鍵因素。 常見(jiàn)問(wèn)題：偏離規(guī)定的焊接工藝，采用大直徑焊條和大電流焊接 ；對(duì)接焊不開(kāi)坡口，反面不清根；焊前對(duì)焊縫不清潔，焊后不清渣；天氣不好時(shí)照常施焊；焊條不烘干；所用的焊條等級(jí)不對(duì)等。 結(jié)構(gòu)焊接要注意的一些問(wèn)題因?yàn)楹缚p附近的熱影響區(qū)鋼材的強(qiáng)度和韌性都有不同程度的降低，所以各種結(jié)構(gòu)的修理應(yīng)避免將焊縫尤其是對(duì)接焊縫布置在應(yīng)力集中處。 船體結(jié)構(gòu)中的平行對(duì)接焊縫的間距不小于100mm，且避免尖角相交對(duì)接焊縫與角接焊縫間的平行距離應(yīng)不小于50mm。這也是考慮到熱