38000噸雙相不銹鋼化學(xué)品船設(shè)計與建造技術(shù)解析

CCS江蘇分社 張 超

雙相不銹鋼化學(xué)品船是目前世界造船業(yè)公認的高技術(shù)含量、高附加值的船型之一，與普通常規(guī)船型比較，具有獨特的優(yōu)勢。例如，優(yōu)異的耐腐蝕性、良好的力學(xué)性能、在超低溫深冷和高溫條件下仍能保持足夠的韌性，這些都是其他常規(guī)材料所不具備的，因此雙相不銹鋼化學(xué)品船能夠在各種惡劣的特殊條件下使用，包括不同的腐蝕介質(zhì)、服役溫度和力學(xué)狀態(tài)。隨著焊接、加工以及生產(chǎn)管理技術(shù)進步，不銹鋼貨艙化學(xué)品船載運貨物廣泛，且涂層不易損害的優(yōu)勢逐漸顯現(xiàn)。在當前化學(xué)品船手持訂單中，不銹鋼貨艙化學(xué)品船比重大幅提升，伴隨我國船企在化學(xué)品船建造領(lǐng)域的明顯專業(yè)化細分特征，整體上形成了較為完善和豐富的化學(xué)品船建造體系。

韓通贏吉重工為海南中化建造的7艘38000DWT系列雙相不銹鋼化學(xué)品船是CCS首次建造入級的具有I類貨艙的高技術(shù)、高附加值大型不銹鋼化學(xué)品船。船舶主要性能和特點包括以下幾個方面：

一、船舶性能指標

該船總噸位為26364，載重噸40929.30T，船舶總長182.80m，垂線間長177.00m，型深15.70m，型寬32.00m，設(shè)計吃水9.50m，結(jié)構(gòu)吃水11.10m。

二、適裝貨品表

該船的貨品表由船舶的技術(shù)狀態(tài)決定，主要包含下列化學(xué)品和石油制品：油類貨物（MARPOL附則1所規(guī)定的）IBC第17、18章所規(guī)定的，適于IMO I、II、III型船裝載的液態(tài)化學(xué)品,這些貨品應(yīng)該符合船級社的規(guī)定和該船建造技術(shù)標準，并不對船體和液貨系統(tǒng)造成損害。危險區(qū)域電氣設(shè)備至少滿足IIBT4要求。

三、船舶布置結(jié)構(gòu)特點

（1）該船在壓載泵艙和前部空倉區(qū)域中間為貨艙區(qū)域，貨艙的邊界為泵艙前端壁，前空艙后端壁。由于裝載貨品的多樣性，以及IBC規(guī)則對TYPE1、TYPE2倉容的限制，以及最小雙底雙殼最小間距的規(guī)定，該船采用多艙制劃分。貨艙區(qū)域由這些內(nèi)部艙壁包括中空倉和縱向艙壁分割成30個整體重力式液貨艙，12道不帶底凳的水平槽形橫艙壁；中縱隔離艙后部設(shè)置一個20m的殘油艙。船舶設(shè)30根獨立的貨管。

（2）該船可同時載運30種貨品。每個貨艙/污油水艙設(shè)有液壓式潛液泵。設(shè)置掃艙系統(tǒng)滿足IBC規(guī)則滿足殘余量的要求。該船貨倉區(qū)域的雙底雙殼形成“L”型，用作壓載水艙（NO1-NO6）P/S；洗艙水艙1對。雙層底設(shè)置管弄。部分首尖艙用作壓載水艙，尾尖艙為空倉。在機艙前部設(shè)置1對燃油儲存艙，在貨艙前面設(shè)置有三個燃油儲存艙，所有燃油儲存藏不與貨艙/污油水艙相連。

（3）該船在尾樓甲板上設(shè)有5層甲板室含駕駛室，船首部設(shè)有電驅(qū)動的可調(diào)螺距首側(cè)推，以提高操縱性。

四、船舶結(jié)構(gòu)特點

（1）該化學(xué)品船的適裝貨品對環(huán)境或安全有相當嚴重危險甚至是非常嚴重危險，需要有效的防護措施來消除破損漏泄，其液貨艙必須是雙殼雙底結(jié)構(gòu)，并有整體液貨圍護系統(tǒng)，滿足IBC規(guī)則第2章2.6要求。

由于該船設(shè)計同時裝載不同化學(xué)性質(zhì)、不同比重的貨品又形成了各艙的不均勻裝載。因此化學(xué)品船對總縱強度、局部強度和破艙穩(wěn)性的要求比一般貨船更高。同時裝載貨物應(yīng)滿足IBC規(guī)則，并且對相互影響的貨物分隔和殘余影響有明確要求。對分隔和貨艙內(nèi)部結(jié)構(gòu)接頭來說，無論是垂向還是橫向，貨艙結(jié)構(gòu)的接頭設(shè)計要充分考慮，設(shè)計上充分考慮殘余液體的洗艙，采用雙底、雙舷，而且甲板骨架設(shè)置在上甲板上，箱型垂直光面縱艙壁、水平槽形橫艙壁和局部水平槽形縱艙壁使艙內(nèi)形成無骨架結(jié)構(gòu)，既滿足貨艙強度的要求，又充分考慮到貨物清潔洗艙的需要。

（2）該系列化學(xué)品船在設(shè)計過程中都不可避免地存在高應(yīng)力區(qū)，這些區(qū)域?qū)⒃诖盃I運時受到各種整體和局部的應(yīng)力以及腐蝕，進而影響船舶的生命周期?？紤]到在船舶建造過程中對建造工藝進行改進、檢驗標準加以明確，對該船CM節(jié)點的檢驗得到有效的控制。對于大型不銹鋼化學(xué)品船來說，其結(jié)構(gòu)的安全可靠，是其運輸功能實現(xiàn)的根本保證，而CM節(jié)點檢驗則是其結(jié)構(gòu)安全的重要保障手段。另外，由于不銹鋼制作的特殊工藝要求，制作過程中盡量少在不銹鋼上安裝馬板或采用無馬工藝。在確保CM點精度的同時，船廠采用了卡板工藝的改進，貨艙舭部分段CM節(jié)點“C”焊接裝配要求高，為更好的推進此節(jié)點的焊接質(zhì)量，減少人工，船廠在此節(jié)點的定位、裝配、焊接工藝方面進行了完善。

（3）該船的中縱艙壁采用隔艙設(shè)計，艙壁板用S31803雙相不銹鋼，加強骨材在隔艙內(nèi)，隔艙凈寬1050mm,艙內(nèi)平臺板和縱向肋板的開口尺寸600mm*800mm滿 足SOLAS公 約 關(guān) 于PMA的相關(guān)檢驗要求。該船在Fr135-Fr.151、Fr.157-Fr.168分 別 為NO.4&NO.6貨艙，由位于第4、6貨艙的4道局部縱隔艙壁將4、6貨艙分成8個各自獨立的液貨艙，其中NO4（CP&CS）、NO6（CP&CS）四個液貨艙滿足Type 1類液貨艙的要求，Type1類艙裝載的貨品對環(huán)境或安全有非常嚴重的危險，根據(jù)IBC規(guī)則的劃分要求，液貨艙離船底殼板的距離不得小于B/15或6m(取小值)，最小值為0.76m，舷側(cè)雙殼寬度不得小于B/5或11.5m(取小值)，最小值為0.76m。

圖：C.M節(jié)點的實際安裝

五、重要貨物系統(tǒng)

（1）該系列船具有獨立的液壓深潛泵，不通過裝有此類貨物的其他液貨艙的管系，進行貨物的裝載。

（2）透氣、除氣及蒸汽回收系統(tǒng)。該船采用每個液貨艙可設(shè)置單獨的透氣管的控制式液貨艙透氣系統(tǒng)。設(shè)置有專用的除氣風(fēng)機進行貨艙內(nèi)的除氣作業(yè)，并設(shè)置有固定的管道通知左舷裝卸貨區(qū)，當需要進行除氣作業(yè)時，采用液貨軟管將除氣總管連接至各個艙室的液貨注入管路，達到除氣目的。該船的蒸汽回收系統(tǒng)由氮氣/蒸汽回收總管和五根分回收管組成，在分路的回收管路處于不使用時，應(yīng)進行盲斷處理，防止對回收管進行不必要的污染。

（3）洗艙系統(tǒng)。該船洗艙系統(tǒng)采用淡水、海水兩套獨立額洗艙系統(tǒng)，并能夠?qū)崿F(xiàn)洗艙加熱器出口海水溫度應(yīng)從20℃升至85℃加熱。

（4）貨艙加熱系統(tǒng)。由于該船NO.4～NO.6貨艙擬裝載與水產(chǎn)生劇烈反應(yīng)的貨品，所以NO.4～NO.6貨艙采用熱油作為加熱介質(zhì)，當NO.4～NO.6裝載不與水反應(yīng)貨品時，也可以用蒸汽進行加熱。其余貨艙采用淡水/蒸汽進行加熱。

（5）貨艙冷卻系統(tǒng)。該船NO.4～NO.6貨艙設(shè)計強度滿足貨物在45℃時的蒸氣壓力，在此基礎(chǔ)上，船東選擇高端配備，為NO.4～NO.6貨艙設(shè)計冷卻系統(tǒng)。該船外部采用甲板水噴淋系統(tǒng)進行冷卻。艙內(nèi)冷卻該船采用加熱冷卻盤管進行冷卻。該船首先需要考慮冷卻介質(zhì)不與貨物發(fā)生反應(yīng)。環(huán)氧丙烷與水有相容性，所以選擇水作為冷卻介質(zhì)。

考慮冷卻介質(zhì)的凍結(jié)溫度應(yīng)低于工作溫度，該船航線為高緯度時，需要注意冷卻介質(zhì)凍結(jié)問題，所以在水中加入乙二醇，降低冷卻介質(zhì)的凍結(jié)溫度，該船便采用水與乙二醇混合溶液對NO.4～NO.6貨艙進行冷卻。

（6）貨艙溫度探測。該船的溫度傳感器，集成安裝在液貨深井泵上，利用三個溫度傳感器進行液貨溫度探測。其布置的位置為，一個盡量靠近艙室底部，一個要滿足規(guī)范要求，布置在60%貨艙深度以下，另一個布置在靠近貨艙上部位置，但應(yīng)在95%高位報警液位時，貨品液面至少高于傳感器30cm，且不得大于整個探測器長度的90%。

該船配備的FRAMO深井泵采用康士伯提供的GC-300溫度傳感器模塊，將三個高度的溫度傳感器集成至一根管線內(nèi)。

（7）惰氣系統(tǒng)。該船惰氣系統(tǒng)需要滿足成品油船和化學(xué)品船惰氣系統(tǒng)相關(guān)要求。對于化學(xué)品船惰氣介質(zhì)需要滿足極低的煙塵和SO2，避免與所裝載的貨物進行化學(xué)反應(yīng)，且在搭載特殊貨品時，需要極低含氧量。如該船NO.4～NO.6貨倉裝載環(huán)氧丙烷，要求貨倉含氧量2%或以下按容積計算，根據(jù)IBC規(guī)則15.8關(guān)于運載環(huán)氧丙烷規(guī)定用于保護層的氮應(yīng)為工業(yè)用純質(zhì)的氮（其容積純度為99.9%）。該船采用PSA技術(shù)氮氣發(fā)生裝置，產(chǎn)生的氮氣純度為95%～99.9%。

38000DWT不銹鋼化學(xué)品船是目前國內(nèi)船廠在大型不銹鋼化學(xué)品船這個領(lǐng)域和CCS檢驗的重要嘗試，該系列船的成功建造是中國船級社（CCS）和船廠協(xié)同創(chuàng)新的重要體現(xiàn)，同時也標志著CCS在大型不銹鋼化學(xué)品船上的檢驗服務(wù)能力提升到了一個新的高度。