LNG船貨艙INVAR鋼薄膜損壞案例

CCS深圳分社 廖 立

廖立1993年畢業(yè)于大連海運(yùn)學(xué)院航海系船舶駕駛專業(yè)，分配至香港明華船務(wù)公司工作。2005年取得VLCC船長(zhǎng)證書。2006年轉(zhuǎn)入中國(guó)船級(jí)社深圳分社，從事船舶建造和營(yíng)運(yùn)檢驗(yàn)，船舶海事管理體系審核員工作，為CCS首批具有CAP檢查和LNG船檢驗(yàn)資質(zhì)的驗(yàn)船師之一。

2017年11月5日，從事自澳大利亞丹皮爾港至中國(guó)廣東大鵬港運(yùn)輸業(yè)務(wù)的某LNG 運(yùn)輸船(147,210 m3）于12點(diǎn)整離開大鵬港，壓載航行。此時(shí)留船的貨物共3707.97立方（1 艙2083.08 立方，2艙313.7立方，3艙1111.07立方，4艙290.1立方)。2351時(shí)，屏蔽層之間的壓力突然升高（從6.5mbar到約17mbar）。值班駕駛員首先檢查了現(xiàn)場(chǎng)和遙控的探頭與壓力表，確認(rèn)讀數(shù)的正確和精度。約0030時(shí)，1號(hào)液貨艙底部主屏蔽層的氣體探測(cè)系統(tǒng)多個(gè)感溫探頭顯示溫度突然下降，同時(shí)可燃?xì)怏w報(bào)警和探頭損壞報(bào)警。

鑒于這些報(bào)警，船上開始將1貨艙的艙底貨轉(zhuǎn)駁到3貨艙。同時(shí)改變航向，以減少船舶在季風(fēng)天氣下的晃動(dòng)。

當(dāng)時(shí)船舶的計(jì)劃是13日到達(dá)澳洲 的WITHNELL BAY錨 地，14日早靠港裝貨。后經(jīng)船舶管理公司與船東和租家進(jìn)一步商討，裝貨計(jì)劃取消，船舶開往新加坡的勝寶旺船廠進(jìn)行檢查及修理。

經(jīng)進(jìn)廠后現(xiàn)場(chǎng)檢查，發(fā)現(xiàn)受損面積為1號(hào)貨艙底部從后艙壁往前約8米，寬度為整個(gè)貨艙的區(qū)域（約230平方米）。共發(fā)現(xiàn)不銹鋼薄膜共計(jì)34處穿孔。

貨艙不銹鋼薄膜損壞，斜坡板也發(fā)現(xiàn)兩處變形，位置在左舷距艙底部2.20米和右舷距艙底部3.80米處（見下頁(yè)圖）。

主屏蔽區(qū)域損失，包括兩個(gè)底部溫度探頭，右側(cè)貨泵吸口的濾網(wǎng)，4塊屏蔽層木板。

一、事故調(diào)查及原因分析

1、根據(jù)貨艙內(nèi)情況，不銹鋼薄膜的損壞是1個(gè)U型取樣管保護(hù)罩松動(dòng)后墜落到艙底導(dǎo)致的，這個(gè)U型保護(hù)罩重量約8公斤，是取樣管保護(hù)罩的一部分，平時(shí)用M6螺柱固定在應(yīng)急卸貨管上。所有6個(gè)螺柱都已經(jīng)斷裂。GTT專家確認(rèn)所有的損壞都是因?yàn)檫@塊保護(hù)罩在隨同貨物在艙底移動(dòng)時(shí)導(dǎo)致。

2、對(duì)船舶人員及船上設(shè)施的調(diào)查

本次事故經(jīng)調(diào)查分析，未發(fā)現(xiàn)任何人為因素。所有與貨物裝載計(jì)劃與操作有關(guān)的駕駛員都經(jīng)過充足的培訓(xùn)，具有足夠的LNG船相關(guān)工作經(jīng)驗(yàn)，熟練掌握貨艙的裝載程序。

船舶設(shè)施的貨艙隔熱系統(tǒng)是由法國(guó)Gaz Transport No. 96E.2 evolution設(shè)計(jì)的雙層不銹鋼薄膜構(gòu)成。泵塔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可以承受最大載荷extreme loads (ULS)和重復(fù)使用repetitive loading (FLS)。相關(guān)儀表設(shè)備包括感溫探頭，液位探頭，獨(dú)立高位報(bào)警探頭，貨泵電纜和取樣管，都安裝在貨泵的支架上。

貨艙底部不銹鋼薄膜損壞1

貨艙底部不銹鋼薄膜損壞2

斜坡板上變形1

斜坡板上變形2

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)檢查和GTT的反映，在GTT的圖紙與現(xiàn)場(chǎng)建造設(shè)計(jì)之間有些未明確的問題，采用全螺紋的螺柱替代了螺柱（M6 size），由此導(dǎo)致以下結(jié)果：

1） 首圈螺紋處斷裂的風(fēng)險(xiǎn)；

2） 熱影響區(qū)域（焊接部分見下圖）機(jī)械強(qiáng)度的降低；

3）焊腳處有效直徑顯著減少（從6毫米降至4毫米）。

這個(gè)未明確的問題對(duì)螺柱產(chǎn)生的影響，根據(jù)GTT的分析，是非常顯著的，具體如下：直徑從6毫米減少到5毫米(-20%)，應(yīng)力增加73%，疲勞壽命減少超過4/5；直徑從6毫米減少到4毫米(-50%)，應(yīng)力增加340%，疲勞壽命減至1/38。

GTT的設(shè)計(jì)沒有關(guān)于對(duì)螺柱的螺紋提出要求，也沒有規(guī)定焊接程序必須是氬弧焊。調(diào)查人員也找不到任何GTT和上海滬東中華船廠關(guān)于此的說明文件。

金相分析并沒有確定在螺柱斷裂時(shí)，哪根螺柱首先斷裂，雖然所有（3根）被檢查的螺柱的斷面顯示出疲勞斷裂的特征。我們可以設(shè)想，首先是一個(gè)或多個(gè)螺柱松了，保護(hù)罩產(chǎn)生移動(dòng)，對(duì)其他螺柱施加更大的負(fù)荷。目視檢查發(fā)現(xiàn)，四個(gè)較低的螺柱是豎直的切口，而頂部的兩個(gè)螺柱是水平的切口，推斷很可能是四個(gè)較低的螺柱首先斷裂。

貨艙底部不銹鋼薄膜損壞1

貨艙底部不銹鋼薄膜損壞2

現(xiàn)場(chǎng)也對(duì)所有液貨艙進(jìn)行了目視檢查，未發(fā)現(xiàn)別的損壞或螺帽松動(dòng)的情況。對(duì)1號(hào)貨艙的下部3塊保護(hù)罩進(jìn)行了著色檢查以確認(rèn)處于正常狀態(tài)。

由于取樣管位于泵塔外側(cè)，保護(hù)取樣管的保護(hù)罩直接暴露于縱向的液貨形成的波浪之中，經(jīng)受巨大的沖擊。船舶設(shè)計(jì)時(shí)已經(jīng)盡量避免這種貨物沖擊，但因建造時(shí)未按照正確的規(guī)格，導(dǎo)致保護(hù)罩在液態(tài)貨物的沖擊下沒有得到充足的保護(hù)。

4、不同裝載狀態(tài)下液貨運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的沖擊影響

本船在過去3年都用1號(hào)貨艙裝載留存液貨，因?yàn)?艙最小，產(chǎn)生的自由液面影響也最小。當(dāng)然1艙位于船艏附近，在船舶縱搖時(shí)上下運(yùn)動(dòng)的距離也是最大的。

查閱了近10個(gè)月以來的裝載記錄表明，最大的留存貨量已經(jīng)達(dá)到2.4-2.6米（接近10%貨艙高度）。增加的原因是由于商業(yè)上的要求。而 脫落的保護(hù)罩位于離艙底高度2.5-3.4米處，此處艙容裝載比例在9.6%-13%之間。

上面的信息與金相分析明確表明貨物移動(dòng)是保護(hù)罩脫落的重要因素。我們不能確認(rèn)它是否導(dǎo)致最開始的螺柱斷裂，但船舶營(yíng)運(yùn)過程中的貨物移動(dòng)是主要原因。另外的物理因素例如溫度，壓力可能對(duì)艙內(nèi)的配件有影響，但不可能到斷裂的程度。

5、船舶操作產(chǎn)生的影響

船舶管理公司核查了近11個(gè)月來1號(hào)貨艙的液位分析與典型天氣狀況（風(fēng)，海況和涌浪）的關(guān)聯(lián)，發(fā)現(xiàn)其中艙內(nèi)液位接近10%貨艙高度共有9天。在這9天中僅有兩天船舶遇到惡劣天氣。這1-2天內(nèi)留存貨物的液位可能產(chǎn)生較劇烈的貨物移動(dòng)并對(duì)兩個(gè)地位保護(hù)罩產(chǎn)生沖擊。貨物移動(dòng)是保護(hù)罩脫落的重要原因，因?yàn)樗谴盃I(yíng)運(yùn)時(shí)艙內(nèi)的關(guān)鍵外力。在高位和低位的保護(hù)罩因其高度的關(guān)系，將暴露在潛在的貨物移動(dòng)的沖擊之中。因這些螺柱設(shè)計(jì)安裝時(shí)的強(qiáng)度弱化，讓貨物流動(dòng)產(chǎn)生的外力成為保護(hù)罩脫落的最主要的因素。

6、事故原因分析

經(jīng)對(duì)人員，生產(chǎn)過程及設(shè)備系統(tǒng)的核實(shí)，沒有發(fā)現(xiàn)人為的過失，導(dǎo)致?lián)p失的直接原因是6個(gè)固定螺柱失效，導(dǎo)致取樣管保護(hù)罩跌落到艙底，不受控制地頻繁移動(dòng)撞擊，破壞了貨艙主屏蔽不銹鋼薄膜。根本和潛在的原因是：

1）船舶建造過程中使用了不符要求的全螺紋的螺栓，而沒有使用部分螺紋的M6螺柱，導(dǎo)致部分螺柱實(shí)際直徑減少（6毫米減少到5毫米）, 螺栓強(qiáng)度減弱；

2）螺柱焊接到泵塔的方法不當(dāng)，也導(dǎo)致螺柱的強(qiáng)度減弱；

3）由于船舶建造時(shí)螺柱的規(guī)格要求，或者安裝過程中GTT公司與船廠溝通問題，導(dǎo)致了螺柱的安裝和質(zhì)量控制未符合要求；

4）泵塔和取樣管保護(hù)罩的設(shè)計(jì)有易受液貨沖擊的弱點(diǎn)；

5）存留液貨的液位高度，正好對(duì)該部位的保護(hù)罩產(chǎn)生沖擊，導(dǎo)致螺柱失效和保護(hù)罩脫落。

保護(hù)罩固定加強(qiáng)

保護(hù)罩加強(qiáng)固定實(shí)物圖

二、修理方案及預(yù)防類似事故發(fā)生的措施

1、在船舶進(jìn)行應(yīng)急修理過程中，GTT推薦通過安裝另外的固定托架（如下圖）以加強(qiáng)現(xiàn)有的保護(hù)罩安全。

2、在完成1艙的修理后，對(duì)其它貨艙頂部4個(gè)及底部3個(gè)保護(hù)罩進(jìn)行改造加強(qiáng)。

3、用由GTT公司建議的方法，對(duì)保護(hù)罩的固定進(jìn)行重新加強(qiáng)設(shè)計(jì)，并在公司船隊(duì)的所有LNG液貨艙，對(duì)頂部4個(gè)及底部3個(gè)保護(hù)罩進(jìn)行改造加強(qiáng)。其余的保護(hù)罩在船舶營(yíng)運(yùn)過程中應(yīng)該不會(huì)受到太大影響，不需進(jìn)行加強(qiáng)。

4、在重新加強(qiáng)的設(shè)計(jì)改造完成前，建議貨艙內(nèi)存留液貨從10%改為少于5%。

三、 經(jīng)驗(yàn)與總結(jié)

1、對(duì)后續(xù)LNG船舶的建造設(shè)計(jì)程序進(jìn)行改進(jìn)，即使較小的部件或者加工工藝，也要有確定的設(shè)計(jì)要求并認(rèn)真執(zhí)行，防止因?yàn)樾〉氖韬龆鴮?dǎo)致船舶結(jié)構(gòu)或設(shè)備的損壞。

2、在今后的塢檢和廠修的過程中，要更加認(rèn)真仔細(xì)的檢查構(gòu)件和設(shè)備情況，特別關(guān)注貨艙載貨系統(tǒng)，防微杜漸，確保船舶安全。

3、即使本次調(diào)查沒有發(fā)現(xiàn)因維護(hù)保養(yǎng)的原因?qū)е逻@次事故，但仍應(yīng)復(fù)核現(xiàn)有維護(hù)保養(yǎng)程序，以期改進(jìn)及阻止?jié)撛诘南嗨频娘L(fēng)險(xiǎn)。

4、對(duì)船上存留液貨管理程序重新復(fù)核和改進(jìn)，盡量減少留存液貨在天氣惡劣和船舶搖晃時(shí)對(duì)貨艙內(nèi)構(gòu)件的沖擊。

以上對(duì)14.7萬立方LNG船舶載貨系統(tǒng)INVAR鋼的損壞原因進(jìn)行了分析并進(jìn)行了修理和加強(qiáng)，筆者利用以上的修理改進(jìn)方案，進(jìn)行了后續(xù)2條姊妹船的修理檢驗(yàn)工作，對(duì)各貨艙頂部4個(gè)及底部3個(gè)保護(hù)罩均進(jìn)行改造加強(qiáng)，取得了滿意的效果，積累了LNG船舶載貨系統(tǒng)的修理和檢驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)，供LNG船舶檢驗(yàn)和修理參考。