一種新型的綠色拆船工藝方案

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(大連船舶重工集團船務工程有限公司，遼寧 大連 116300)

根據國際海事組織2008年的統計報告,孟加拉、印度、巴基斯坦、土耳其和中國5國拆解廢船噸位占全球廢船噸位的95%[1]。目前,韓國、日本及我國臺灣地區(qū)的拆船業(yè)已大大萎縮,而年均拆船約100艘的歐洲拆船廠由于執(zhí)行歐盟環(huán)境和生態(tài)保護標準,費用昂貴,也將繼續(xù)萎縮。在環(huán)境生態(tài)保護以及安全法規(guī)相對松弛、勞動力更加低廉、當地鋼材需求量大的亞洲國家,拆船業(yè)將繼續(xù)發(fā)展。

中國的拆船點大都分布在江蘇和廣東兩省,規(guī)模散、小[2],大都采用沖灘拆解。沖灘拆船嚴重危害環(huán)境，施工所產生的污油以及有毒有害化學品肆意流入長江，根本無法達到發(fā)達國家船務公司和綠色和平組織對拆船的環(huán)保要求。因此，拆船工藝的重新設計是實現綠色拆船的必要保證,也是我國綠色拆船業(yè)能夠持續(xù)生存發(fā)展的重要條件[3]。

基于《2009年香港公約》對綠色拆船的規(guī)范與要求，利用從上到下、從艏艉到船舯、從兩舷向船舯的對稱拆解思路，采用Patran軟件對拆解剩余船體進行有限元分析，提出一種新型的綠色拆船工藝方案，并將該方案應用于38 700 DWT成品油船“海昌天津”號的拆解。

1 綠色措施

“海昌天津”號是大連船舶重工集團船務工程有限公司的一單拆船項目，其拆解方式采取靠泊碼頭浮態(tài)拆解與進船塢拆解相配合的方式。船體總長189.14 m、兩柱間長178.45 m、型寬28 m、型深16.8 m、設計吃水12 m,此型船是成品油船，載重38 700 t。

《2009年香港公約》要求，石棉、多氯聯苯(PCB)、臭氧破壞物質、有機錫(TBT)等有害物質必須在IHM(船舶有害材料)清單中列出。清單包括3個方面的內容：①船舶結構或設備包含的材料；②操作過程中產生的廢棄物；③物料。

在拆解過程中，根據清單提供的信息，決定如何處理有害材料。

2 拆解前期準備與清理

根據“海昌天津”號長度以及靠泊碼頭的岸樁分布，確定了5個長期系纜點，以強肋骨開孔為系纜點，通過靠泊岸樁固定好船舶，并在艏艉至岸邊，敷設圍油欄，系纜點布置圖見圖1。

圖1 “海昌天津”號系纜點布置示意

增設纜增設纜索和錨鏈緊以防遇到大風浪，并可在迎力方向拋錨，以增強抗擊能力。經常檢查系纜情況，及時發(fā)現隱患。系纜留有一定伸張余地，以適應漲潮或水位變化[4]。拆解過程中時時監(jiān)控艏艉吃水變化和橫傾情況，根據船舶浮態(tài)變化及時調整系纜的松緊度并判斷是否增加重量，利用拆卸廢棄的艙口蓋作為重量控制板塊。

在拆除生活區(qū)內裝材料過程中，對可利用的設備儀器及備品備件，進行仔細拆卸和吊運，保持完整和配套; 按照綠色措施清除機艙熱力管路，主輔機排氣管的保溫層及上層建筑的艙室隔板等部 位的石棉制品; 清除油艙、機艙、油箱、油柜、油管、液壓系統中剩余的和殘存的原油、燃油、潤滑油、 液壓油和其它油料，以及含油壓載水、艙底水、洗艙水、油泥等; 清理含有機錫的油漆和涂料碎片; 清理廢舊的電池、儀表中含有的鎘、汞以及油漆涂料中含有的鉛等重金屬; 按照《含多氯聯苯廢物 污染控制標準》的要求處置主要存在于船上設備、電纜線等材料中的多氯聯苯[5]。

3 拆解分段吊點位置

3.1 吊點分類

根據吊點所在的拆解分段的位置進行分類。

1) 拆解分段位于主甲板、上層建筑或者機艙平臺等結構時，吊點選在甲板或者平臺下扶強材的腹板上開孔; 確定a 類吊點位置，使用AUTOCAD2013REG功能生成面域模塊，再用MASSPROP功能命令計算面積與質心位置，根據質心位置，定好吊點。

2) 拆解分段位于舷側、壓載水艙或者邊油艙，并且該分段的橫向維度小于縱向時，吊點選在外板或者縱向艙壁上直接開孔。

3.2 吊點開孔高度

a、b 兩類吊點位置均涉及到鋼板的開孔，開孔高度決定吊運的安全性。在拆解分段吊運過程中，吊點所在鋼板應力值必須同時滿足材料的許用正應力[σ]與許用切應力[τ]。

式中: σ——正應力，N/mm2;

P——允許載荷，N;

Fmin——垂直于P 方向的最小截面積，mm2;

Amin——平行于P 方向的最小截面積，mm2;

σs——材料的屈服點，N/mm2;

K——安全系數;

[σ]———材料許用正應力，N/mm2;

[τ]———材料許用切應力，N/mm2。

根據材料力學原理并考慮到“海昌天津”號船板的腐蝕程度，方案中安全系數K 取3，計算出允許載荷在100～500 kN 范圍內吊點開孔的高度( 見表1) ，進而確定吊點位置。

表1 鋼板開孔高度計算表 mm

4 拆解順序

4.1 上層建筑拆解順序

“海昌天津”號是艉機型船，重心靠后，方案首先拆除上層建筑。海昌天津號上層建筑從上到下有6 層，分別為: 羅經甲板、駕駛甲板、C 甲板、B甲板、A 甲板、艇甲板。其拆解原則為從上到下，立體分段吊運。

以A 甲板為例，先根據A 甲板基本結構圖，統計甲板板材與型材重量，并實際登船進行檢測，如發(fā)現有不符的情況以現場測量數據為準，見表2、3。

表2 A 甲板板的重量統計

表3 A 甲板與艇甲板之間圍壁及骨材重量計算

總重為57.9 t。

詢問采用一問一答的方式進行，常委會委員和列席代表圍繞城市小廣告整治、破解停車難題、完善配套基礎設施等民生熱點問題展開深度詢問。

根據碼頭塔吊額定載荷( 500 kN) ，結合A 甲板結構特點，將A 甲板及其下圍壁劃分為①～⑥共6 個分段，見圖2。

A 甲板分段的吊點屬于a 類吊點，在甲板縱桁的腹板開孔，開孔高度按照3.2 進行計算。

4.2 主船體拆解順序

內部結構拆除完成之后，將外板與主甲板編號，按照編號順序拆解，編號從首尾向中部層層遞進，見圖3、4。

圖2 A 甲板模塊劃分與吊點分布

圖3 外板拆解順序示意

圖4 主甲板拆解順序示意

從艏艉到船舯，沿橫向將主船體分解，共5 個步驟。

全部拆解完成后要及時對碼頭、塢坑、沿岸水域及岸上拆解場地進行清理。并對相關設施進行檢查維修，為下一艘船舶的拆解做好準備工作。

1) 艏尖艙與船艉部同時拆解。

2) NO.1 貨油艙、壓載艙與SLOP 艙同時拆解。

3) NO.2 貨油艙、壓載艙與NO.7 貨油艙、壓載艙同時拆解。

4) NO.3 貨油艙、壓載艙與NO.6 貨油艙、壓載艙同時拆解。

5) NO.4 貨油艙、壓載艙與NO.5 貨油艙、壓載艙同時拆解。

外板( 右舷) 分為7～27 號共21 個模塊。外板左右舷對應編號板塊同時拆解。綜合考慮拆解過程中的穩(wěn)性、浮態(tài)與主船體的結構強度，切割外板與主甲板分塊時，板塊銜接處預留300 mm 留縫; 先拆解7～13 號、16、17、19 號10 塊外板，其余編號外板進塢再進行拆解; 67#，96#橫艙壁全部保留，38#、125#橫艙壁部分切割。

4.3 進塢拆解階段

這是拆解的最后階段。按照順序進行拆解后，剩余船體預留部分。見圖5。

1) 主甲板109#～153#預留。

2) 109#橫艙壁切割3.9 m，153#橫艙壁切割3.9m，131#橫艙壁全部預留。

3) 縱向第二層87#～175#預留。

4) 雙層底上預留4.72 m。

將剩余船體( 見圖5) 拖進船塢拆解，海上浮態(tài)拆解船體的60%～70%，塢內拆解或者拆船池內拆解剩余30%～40%。

圖5 剩余船體側視圖

5 可行性分析

規(guī)范與指南要求用三維有限元模型進行拆船剩余船體主要構件的強度直接計算，模型范圍為半寬模型，模型的縱向范圍從艏到艉; 垂向范圍為船底至甲板。舷外水壓力由靜水壓力和波浪水動壓力兩部分組成，全船應力分析云圖見圖6。

圖6 “海昌天津”號剩余船體應力分析云圖

“海昌天津”拆解剩余船體橫艙壁、強框架和弱框架的最大應力均小于許用應力235 MPa，最大值為167 MPa，滿足要求。船體甲板和船底板的最大應力值均在與舷側接壤的區(qū)域，是角隅應力集中的體現。

由Patran 計算結果可知: 方案確定的階梯型拆解是安全的，方案在傳統拆解工藝的基礎上結合工程實際，適用于成品油船的拆解。在拆解進度中配合生產監(jiān)控達到了預期的效果。方案在實現綠色拆船之路上做出有益的探索。

[1]徐莉，綠色拆船研究與建議[J]，環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展，2009( 6) : 52-54.

[2]周鑫，王立坤. 中國拆船業(yè)可持續(xù)發(fā)展的相關建議[J]. 大連海事學報，2007，( 5) : 53-57.

[3]陳曦，徐明，楊立釩，等.談世界拆船中心轉移對中國拆船業(yè)的影響[J].船舶物資與市場，2008( 1) : 15-18.

[4]《拆船手冊》編寫組. 拆船手冊[M]. 北京: 中國拆船總公司，1989.

[5]周鑫，吳文一. 淺析我國拆船業(yè)現狀與發(fā)展[J]. 中國水運，2007( 10) : 17-19.