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談船上裝載卷鋼和鋼板的襯墊

時間:2018/5/7 16:38:18 點擊:

  內容提示:本文收集了不同知名保賠協會、船級社的處理經驗加以分析,提出卷鋼與鋼板的襯墊方法...

本文轉自:薛船長在上海

摘要:中國港口裝載卷鋼及鋼板經常會在租船人與原船東/船長之間由于鋪墊問題產生沖突,有時是船東/船長提出超出正常范圍的要求,有時是租船人不適當地節省墊料以降低成本造成海上貨物移動。更為重要的是,大多情況下鋼板出廠時并未打捆,按公約要求應層層墊,實務中難以操作,然而若違反公約規定將會給鋼廠帶來很大風險。本文收集了不同知名保賠協會、船級社的處理經驗加以分析,提出卷鋼與鋼板的襯墊方法。
【Abstract : During loading steel coils andsteel plates in Chinese ports , there are dispute between time charter and headowner/master frequently for cargo dunnage, some ship owner’s request obviously exceednormal requirement , some charter improper save dunnage to minimize cost whichmay cause cargo moving at sea ,it is very important, most of lose steel platedidn’t bundle up at steel mills , which will made difficult dunnage, but if notdunnage tier by tier may breach CSS CODE, made big potential risk to steelmills.  This paper collect and analysesmany first class PNI and ship class’s safe practice , raise how to dunnage forsteel coils and steel plates.】
 
鋼材的襯墊容易被各方面忽視,經驗方法在海運實務中尤為重要。從實踐中總結規律對保證安全、充分利用載貨能力有很大幫助。
一、卷鋼的襯墊要求
(1)《貨物積載與系固安全操作規則》(Code ofSafe Practice for Cargo Stowage and Securing,以下簡稱《CSS規則》)附則6:卷鋼應在橫向放置的墊木上積載,卷鋼應使軸線在縱向積載,每卷應緊靠另一卷。在裝卸時要防止移動, 必要時應使用楔子。
《CSS規則》列入經修正的SOLAS公約后,由建議性規則變為強制性規則,必須嚴格遵守。
(2)《Thomas Stowage》的要求:卷鋼要裝在足夠數量木板排成的線上,通常2-3排木板。卷鋼的中心要與艏艉線一致。積載從船的一側開始向艙的中間延伸,注意卷鋼下面要放置至少兩個楔子以抵住卷鋼,一定要指向船舷側。[1]。
(3)由徐邦禎教授主編的《船舶貨運》(以下簡稱教材)對卷鋼襯墊描述得很詳細:墊木一定要用硬雜木(果木,雜木等),規格不得小于50mm x 100mm x 1.5m。若擬裝鋼卷的質量較重,可鋪2層墊木。對于縱向裝載的卷鋼,第1層橫向鋪放;若有2層墊木,則第1層襯墊板縱向鋪放,第2層襯墊橫向鋪放,對于橫向裝載的鋼卷,襯墊板的鋪放方向與前者相反。
教材中在保證船舶局部強度的論述中還提及了按集中載荷計算最小襯墊應跨的骨材數的計算方法[2]。
無疑上述三個權威資料對卷鋼的鋪墊要求不一致。實務中的混亂表現在幾方面:
(1)卷鋼裝載時,一排沒裝滿,也就沒有鎖定卷,盡管綁扎時五花大綁,可能到卸貨港卷鋼還是變成發條。
(2)二層柜裝卷鋼,將二層柜壓塌之事不勝枚舉,SKULD保賠協會就明確禁止二層柜裝不帶托盤的卷鋼[3]。
(3)某大船東對卷鋼襯墊要求苛刻,甚至因襯墊問題放棄裝卷鋼的業務。直到看到該公司人員撰文論述裝卷鋼墊木的計算[4],我才明白誤解有多深。這是促使筆者撰寫本文的原因。
(4)襯墊方法無法說服船長及檢驗師,導致大量甩貨或者墊料成倍增加。有經驗的租船人租船時,會問清楚艙底負荷以及能裝重卷的層數。
(5)卷鋼是禁止卷心橫向裝載的,教材中的提及“橫向裝載的卷鋼”的字樣明顯與《CSS規則》附則6 相沖突,會給經驗不足的船員造成困擾。
 
二、實務中的卷鋼的裝載與鋪墊
1.幾個強度概念
堆積載荷(Stack Load)強度主要用于集裝箱船每一底座上所能允許承受的最大負荷,單位是重量單位噸。
集中載荷(Point Load)的單位也是重量單位噸,載荷集中作用在一個較小的特定面積上,特定面積是指向該區域下的承重構件施加集中壓力的骨材之間的面積。筆者翻閱各種造船規范,集中載荷主要用于船舶機械的放置,內河或者小船的建造,一般遠洋船的貨艙很難找到相關資料,除非是可用于裝載集裝箱的多用途船,那也可理解為堆積載荷強度。
常見的局部強度是以壓強為單位,又分為均質貨強度(Homogeneous load)(又稱均布載荷,Uniform load)以及局部載荷強度(Local load)。如果裝載手冊里有局部載荷強度,非滿艙裝卷鋼時可采用該強度,否則應用均布載荷強度。兩者差別有的船達一倍。
2.老船強度是否有下降?
教材提及“老舊船舶,船體強力構件因銹蝕而使強度降低,因此,應對船舶資料中所列出的許用負荷量適當減小,其減小量應根椐船舶強力構件銹蝕的程度來確定”,筆者認為對小船,沿海、內河船提請船員注意是可行的,對國際航行的船,則容易引起爭議。
SKULD保賠協會認為艙底強度的極限數值由建造商提供并由船級社認可。該數字一般在船舶的生命周期內保持不變。[5]
國際航行的船大多有國際船級社協會(IACS)的船級,對老舊船檢驗非常嚴格,構件銹蝕超過一定范圍會要求船東更換,構件銹蝕引起的強度減小量不會很大。
3.接觸面積還是投影面積?
若教條地按接觸面積算艙底強度,那船的艙底甚至不能裝下一支立起的鋼筆。實務中,大多采用投影法。
然而投影法可能會遭到船東的拒絕,也的確有船發生過問題。如DNV船級社 2010年6月5-10的事故信息[6]中就批露了散裝船偶爾裝卷鋼造成的艙底結構損壞的事故。
談船上裝載卷鋼和鋼板的襯墊
圖1:攝于艙底板下,關于底板塌陷及肋板彎曲

左側縱骨嚴重超負荷,然而右側看起來沒受影響         
原因也很簡單,卷鋼落點沒有落在艙底縱骨上,見圖1、圖2。
談船上裝載卷鋼和鋼板的襯墊
圖2 典型卷鋼裝載示意圖

表明卷鋼為什么作用在一些裝載點的負荷大于另一些點
            
這樣的裝載方式很常見,內底縱骨之間或者內底縱骨與桁材之間的距離一般不超過1米。對于縱骨架式結構,船底縱桁間距不超過3.5米。(中桁材)相鄰桁材的間距一般應不小于4.6米或船底或內底普通扶強材的間距的5倍,取較小者。實肋板的間距應不大于3.5米或4個肋骨間距,取小者[7]。一般船的肋距在0.7米,4個肋距約2.8米,所以雙層底的骨架形狀接近于0.9米X 2.8米的方格子,而件重超過8噸的卷鋼直徑基本都在一米以上,所以卷鋼沒有落在內底縱骨或者桁材上是常態。卷鋼的重量作用在內底板上,通過雙層底系統傳遞出去。所以艙底強度一般是以壓強單位來表示。
4.日本保賠協會(JAPAN P& I CLUB)對卷鋼裝載要求簡介[8]:
散裝船艙底負荷會從15噸到25噸每平方米,甚至更高。艙底負荷的計算應用均布載荷,裝載時,部分艙底板承受了卷鋼的重量,可能會超過設計的最大許可負荷。比如裝重25噸,直徑1.5米的卷鋼,接觸到的艙底僅有0.2米寬,總計接觸面積僅0.3平方米,那么小的艙底承受壓強大約是83噸/平方米,遠遠超過任何散裝船的最大允許的強度。盡管點負荷超過了,但一個卷鋼不會造成結構損傷,因為重量通過艙底板傳遞到雙層底結構中去了。
墊木要橫向鋪放,通常情況下三條線。
計算卷鋼裝載層數時,最簡單的方法是保證底層一排卷鋼每個承受總的重量不超過30噸,那10噸的卷鋼可以裝3個高,超過10噸最大15噸的卷鋼可裝2個高,但超過15噸的卷鋼只能裝1個高了。這種方法可用于艙底強度未知或者設想其很低的船。
如果已知艙底的最大允許強度,可用一個經驗方法:組成底層卷鋼的每件合計承重不超過艙底板最大允許強度的三倍。如最大允許18噸/平方米,25噸的卷鋼可放2層高,15噸的卷鋼可放3層高。并且卷鋼的件重有重有輕,可以堆放2或者3層到最大底層卷鋼承重不超過54噸(即18 X 3)。
以上兩種方法未考慮卷鋼的外型尺寸。這種方法經常叫做投影法(Shadow Area Method)。計算時要有一個安全冗余量,要考慮到對艙底結構的不利因素及不正確的裝載導致超出極限。要有15%的冗余量,也即最大允許負荷18噸/平方米,用于計算裝卷鋼的投影面積時不超過15噸/平方米。
上述方法被相關各方所接受。即便遭受特別惡劣氣象,也沒有造成船底板或內部結構損壞。
最終的方法由船級社提供,但計算出來的裝卷鋼艙底強度與層高會比上述投影法要小得多。
船舶的裝載手冊會給出不同貨物的裝載方法,有的給出各貨艙卷鋼裝載表。這在船舶設計階段就經過計算確定下來了。準備積載計劃時,要遵守這些要求。
對日本保賠協會的推薦性意見,筆者非常敬佩,多年實踐總體是安全可行的。有兩點是有建設性的:
4.1有的船舶裝載手冊中未提供艙底強度,日本保賠協會設定其僅能裝一排件重30噸的卷鋼的。實務中航行于中、日、韓間兩三千噸的小船只要艙底加強過的,也都經常裝30噸件重的重卷,當然有的艙底未加強過的船也遇到過導致艙底縱骨變型現象,這是極個別的現象,一般船東攬貨時會事先指出來。
4.2組成底層卷鋼的每件合計承重不超過艙底板最大允許強度的三倍,這句稍難理解一點。筆者用國產卷鋼驗算過,寶鋼與鞍鋼的卷鋼大致適用這樣一個公式:熱卷外徑=(根號下)√(卷重÷6.039÷板面寬度) + 0.5802
冷卷 = 以上計算值– 0.15 M
25噸重,1.2米寬的卷鋼,外徑約2.44米,投影面積為1.2 X 2.44 = 2.93平方米,若每平方米18噸,2.93 X 18 =52.74噸,若考慮前后的空隙,允許54噸還是可行的。冷卷一般件重較輕,常常受限于堆疊層高,而不是艙底強度。
 
5.卷鋼的襯墊的目的
筆者認為襯墊的目的主要是避免卷鋼與艙底直接接觸,增加摩擦系數,避免艙底不平對艙底與卷鋼的損壞以及便于防止汗水對卷鋼的銹蝕。至于擴大接觸面積分散艙底受力方面作用微乎其微。我所能找到的資料均是要求用木板襯墊:
  (1)《CSS規則》附則6 要求卷鋼應在橫向放置的墊木上積載。沒有提及是用木板還是木方,什么規格。
(2)教材中要求用木板,強調用硬雜木,未提及襯墊幾排,強調若擬裝卷鋼質量較重,可鋪2層墊木[9]。
(3)SKULD保賠協會:卷鋼重量不超過15噸,用兩排雙層的規格為6"x1" (15cm x 2.5cm)木板,超過15噸的卷鋼要墊三排這樣的木板[10]。英國保賠協會也有類似表述。
  (4)英國保賠協會:底層的卷鋼要裝在雙排橫向放置的墊木上,這樣任何艙底的或者艙頂的汗水可流向污水阱而不損壞貨物。[11]。此處也沒提及墊木的規格。
 6.若用于增加艙底強度,該如何襯墊?
  挪威船級社認為如果要增加墊木厚度,那厚度要增加到500毫米或者聯合使用一些高強度的工字鋼,這樣艙底才可被視為平均分布的載荷。使用5排墊木代替3排墊木,只要是墊木還是很薄效果非常有限。
相比較日本保賠協會,挪威船級社就顯得有點保守,后者有一個經驗方法:卷鋼重量應限制在最大裝載均布載荷重量的一半[12]。

三、卷鋼襯墊結論
(1)若裝載手冊(Loading Manual)上有卷鋼裝載的章節,按手冊來裝載與襯墊即可。筆者見過一些船,卷鋼是裝不滿載的。
(2)實務中,若因艙底強度問題,必須加強襯墊,就需要用挪威船級社的推薦方法,在波羅的海指數處于低位時,大批量地如此鋪墊失去商業意義。
(3)挪威船級社提供的經驗方法與日本保賠協會推薦方法都有其合理性,理解角度有所不同[13]。

四、關于鋼板的襯墊
鋼板一般在艙內不會移動,鋼廠、碼頭工人、船長、船東都疏于對鋼板的襯墊與綁扎。某輪將一變壓器放于一摞鋼板旁(見圖3),劇烈涌浪作用下,鋼板稍許移動,將變壓器油管碰破,損失超過50萬美元。
談船上裝載卷鋼和鋼板的襯墊
圖3  未妥善襯墊的鋼板導致旁邊重大件損壞
中國鋼材的出口基本都是Free In條款,即由發貨人裝貨,發貨人常常是大鋼廠,是有巨額資產的實體,一旦違反妥善裝貨的義務,將會造成相當大的責任。上述索賠案中,保險公司去告船東、租船人、乃至船舶代理,唯獨遺漏了鋼板的發貨人,但鋼廠決不應因此疏忽自己的責任。
1. 摩擦系數
IMO推薦的摩擦系數非常小,鋼與潮濕的木頭摩擦系數為0,鋼與干燥的木頭或者橡膠摩擦系數0.3,相當于傾斜17度。該數據是過于保守的,英國保賠協會有資料提及干的木材與鋼鐵間的摩擦系數從0.3(170)到0.7(350)不等。
該保賠協會還在利物浦做過試驗。分別用干的木頭,在干的艙蓋上,濕的木頭在干的艙蓋上,干的木頭在濕的艙蓋上,最終濕的木頭在濕的艙蓋上試驗摩擦系數,最低數值是0.51(270),發生在濕的木頭在濕的艙蓋上,到最高0.645(330),干的木頭在干的艙蓋上[14]。
要記住鐵與鐵之間的摩擦系數小到接近于0。
2.相關方要求
(1)《CSS規則》附則7對鋼板的襯墊要求:對于薄板和小包件, 已證明縱向和橫向交替積載是令人滿意的。應在不同層次間使用足夠的干墊木或其它材料增加摩擦力。
顯然,公約要求鋼板必須層層墊。
(2)《Thomas Stowage》:散的鋼板常堆在碼頭并不使用墊木,并且堆得很漂亮,顯然不能這樣裝到船上去,鐵與鐵之間直接接觸將很危險,并且會花很多時間用于起吊前的穿鋼絲。需要用墊木,并要墊得特別小心,墊木要厚度相同,垂直對齊以免鋼板永久變形,堆碼要保持水平。
(3)STANDARD 保賠協會要求得更明確:鋼板要前后方向上裝載,墊木要橫向每層鋪墊[15]。
然而在中國的碼頭上,常常看到這樣的鋼板,如圖4所示,可怕的是很多也是就這樣裝上船的,然而很少有人意識到其中的危險。
談船上裝載卷鋼和鋼板的襯墊
圖4 典型的鋼板在碼頭堆放情況
 
散的鋼板最好出廠時打5噸以下的捆(5噸以上國內裝卸費會增加),這樣每捆之間襯墊就相當容易了。在此要向鋼廠呼吁,到了碼頭若再按照公約要求層層鋪墊,那成本將十分巨大。
參考文獻:
[1]《THOMASSTOWAGE》THIRD EDITIONP66-67
[2]《船舶貨運》P326,P297大連海事大學出版社,2011年3月第一版
[3] SKULD 保賠協會《Carriage of Steel Cargoes》第二部分
[4]米鐵武、齊立平《船舶裝運卷鋼等重件所需墊木的計算和應用》,《航海技術》2014年第一期6
[5]SKULD 《Carriage ofSteel Cargoes》Part 2 Cargo Care SECTION 1 -LOADING AND STOWAGE
[6] Information from DNV to the maritime industry No. 5-10 June 2010
[7]《散貨船共同結構規范》中國船級社譯,2006年P248,P55
[8] JAPAN P&I CLUB 《P&I Loss Prevention Bulletin》2011年3月,第20期
[9]《船舶貨運》P326,大連海事大學出版社,2011年3月第一版
[10] SKULD 《Carriage of Steel Cargoes》Part 2 Cargo Care SECTION 1 - LOADING AND STOWAGE
[11]UN PNI 《Carefully toCarry》 Carriage of steel P3、P6
[12]《CasualtyInformation Information》 from DNV to the maritime industry No. 5-10 June 2010
[13]參見2.1,局部強度與均布強度有的船會差一倍。
[14] UK CLUB 《Carefully to Carry Lashing and securing deck cargoes》,2006年9月P4
[15] STANDARD CLUB《Guide to the Carriage of Steel Cargo》 December 2009,P4

作者:薛船長 來源:薛船長在上海

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