2019年4月30日,比航母“遼寧艦”還要長58米,載重40萬噸,足夠裝下660節火車皮(每節載60噸)的40萬噸級超大型礦砂船“礦石湛江”(ORE ZHANJIANG)號正式交船。回顧近年中國大型礦砂船的建造發展歷程,從23萬噸礦砂船,到獨立建造的30萬噸系列礦砂船,再到如今的第二代超大型40萬噸系列礦砂船的陸續交付,顯示出了我國在超大型礦砂船方面卓越的綜合實力。作為船舶檢驗方,中國船級社(CCS)為推動我國超大型礦砂船高速發展提供了強大的技術支撐,發揮了不可替代的作用。
CCS級VLOC船隊世界最大
21世紀之前,國際上對礦砂的需求相對穩定,所以礦砂船的發展一直沒有大的突破,數量也十分有限,20世紀80年代的礦砂船基本由日、韓船廠建造,其中最大的是1986年由韓國現代造船公司為挪威船東建造364767噸的“BERGE STAHL”號礦砂船,此船用于巴西PDM港和法國敦刻爾克港之間運輸鐵礦石。而同期,中國沒有建造過大型礦砂船,國內也一直沒有開展大型礦砂船的研究工作,因此超大型礦砂船主要技術一直掌握在日、韓手中。
進入21世紀,中國經濟迅速發展,對鋼鐵的需求不斷增加,礦砂進口激增,再加上亞洲其他國家,如韓國、日本,對礦砂的進口需求也日益增加,因此亞洲市場對礦砂船的需求大量增加。這就極大地刺激了超大型礦砂船的發展,訂船數量明顯增多,并且大型化的發展趨勢十分明顯。自2003年起,中國已經成為世界最大的鐵礦石進口國,鐵礦石年進口量逐年快速攀升。中國船東相繼簽訂了一批超大型礦砂船建造合同,促進了超大型礦砂船的發展。
值得一提的是,國內造船界組織開展了一系列超大型礦砂船的研發工作,大型礦砂船建造和船隊發展取得了明顯成效。例如,在原國防科工委高技術船舶專項資金的支持下,由中國造船工程學會、中國船舶工業行業協會、中國船舶工業集團公司、中國船舶重工集團公司、中國船級社、中國遠洋運輸集團總公司等單位聯合承擔的《超大型礦砂船船型開發項目》,開發了23萬、32萬、40萬噸級礦砂船系列船型,此舉使得國內業界在技術上顯著縮小了同日韓的差距,并一步步助推中國在超大型船舶技術方面走向世界前列。
作為大型礦砂船的技術服務第三方,CCS在我國大型礦砂船高速發展中也得到了錘煉,技術能力和服務水平得到快速提升。據CCS40萬噸VLOC總項目副經理田兆波介紹,CCS在大型礦砂船服務能力大致可以分為幾個階段,經過前期的經驗吸收總結(建造檢驗了23萬噸礦砂船)、獨立發展(建造檢驗了30萬噸系列礦砂船)階段,CCS積累并自主建立起了配套的技術服務能力體系。2013年世界首制船型25萬噸系列礦砂船開工,入CCS單一船級,CCS在超大型礦砂船領域的服務能力得到了進一步的發展和印證,伴隨著2016年40萬噸系列船礦砂船的開工,CCS進行了獨立的審圖及檢驗服務,進一步明確了CCS在大型礦砂船全系列船上的服務能力。近十多年來,CCS通過一系列大型礦砂船改裝船項目、新造船項目、國家科研項目逐步積累了豐富的經驗,并陸續新建了23萬噸、25萬噸、29.8萬噸、32.5萬噸、40萬噸等多型礦砂船入級CCS,尤其是25萬噸礦砂船屬于業內首創、全球首制,該船型在國內外獲得多次獎項。
目前,隨著“礦石湛江”(ORE ZHANJIANG)號交付,CCS級VLOC船隊規模達到950萬總噸,規模已躍居世界第一。
構筑技術服務新高地
近些年,CCS在大型礦砂船領域建立起了完整的服務能力,特別是在技術服務能力方面,通過自主開發軟件進行全船有限元和艙段有限元計算、疲勞計算以及振動噪聲預報,并進行結構節點優化和相關計算服務,構建了在大型礦砂船領域的結構計算能力。同時,還建立了大型礦砂船軸系專項技術服務,確保軸系的營運安全性。
在超大型礦砂船各船體結構中,機艙結構尤為復雜,常規的規范校核方法不能完全保證足夠的結構強度。對此,中國船級社規范與技術中心從建模準則及邊界條件、載荷及載荷組合、船體梁目標載荷調整方法以及強度評估衡準等方面制定了VLOC機艙有限元直接計算方法,并開發了專門用于VLOC機艙有限元直接計算的相關軟件。CCS超大型礦砂船機艙有限元直接計算軟件應用于超大型礦砂船結構強度關鍵技術研究和實船計算,標志著CCS在超大型礦砂船結構強度有限元計算方面具有了完整的技術和服務能力,成為了CCS服務于業界的重要工具。
為了獲得既安全又經濟、環保的船體結構,尤其是保證新型、大型船舶的結構安全,需要盡可能精確地對船體結構在復雜載荷作用下的屈曲能力和極限承載能力進行分析。為此,中國船級社(CCS)與中國船舶科學研究中心合作開發了具有更高計算分析精度的高級屈曲評估軟件COMPASS-ABA。目前,該軟件在40萬噸級等超大型礦砂船(VLOC)結構的屈曲評估中已經得到初步應用和驗證,對于一些關鍵區域結構設計的安全起到了重要的技術保障作用。該軟件的發布標志著CCS具備了獨立開展高級屈曲分析和技術服務的能力。
田兆波表示,尤其值得一提的是,根據大型礦砂船的結構特點,CCS探索并推廣使用了TOFT-PAUT等先進無損探傷技術,并在該系列船上首次使用相關附加標志。PAUT和TOFT探傷作為目前最為先進的無損探傷技術,對厚板焊接及鑄鋼件缺陷的檢出率及可靠性上都有著傳統探傷無法比擬的優勢。40萬VLOC船型上超厚鋼板大量使用的使用,僅49mm EH36的面積就達近9000m2,為此,船廠普遍選用了雙絲埋弧焊的高效焊接方式,而這對焊接缺陷的控制又提出了更高的要求,針對這種情況,總項目管理組向船東和船廠大力推介了PAUT和TOFT探傷,先進的檢測方案能夠以圖像化的形式反映出焊接缺陷,極大地改善并提高了焊接質量。此次PAUT&TOFD聯合檢測為國內船舶行業首次應用,上海技術中心及無損檢測中心投入大量新技術研發人員和高尖端設備,針對該項目進行了工藝開發和試塊設計,在現場檢測過程中克服了多種難題,保質保量地完成了檢測工作,積累了更多的中厚板PAUT&TOFD聯合檢測技術的經驗,填補了中厚板新技術聯合檢測的空白,完善了大型船舶重點區域的質量控制。
此外,CCS在新技術新要求上也提供了完備的技術方案,包括SCR安裝、EGC安裝和壓載水處理裝置安裝等解決方案。與此相配套,CCS還創新了大型礦砂船獨特的項目管理制度,實施總項目組管理模式,提升技術服務的一致性和準確性,并開發了相關的配套服務軟件,促進項目的品質提升以及內部技術積累和技術轉移。
用高質量服務創造價值
40萬噸VLOC項目是中國船級社“十三五”時期服務于中國礦物運輸客戶的最大項目,為了在礦砂船船型上進一步提高個性化服務水平,確保服務能力達到國際領先水平,同時不斷提高服務時效和客戶滿意度,中國船級社于2016年7月8日正式成立40萬噸VLOC項目組,以“集中管理、簡潔高效、亮點突出”為工作宗旨,全力實現“為社會和客戶創造價值”的項目最高目標。
CCS項目管理組時刻關注客戶對項目服務滿意度的提升,為船東/船廠提供增值服務。使用電腦軟件對船舶進行3D建模生產設計是現代造船模式的基本形式,國內各大造船廠也已普遍采用,各方共同對生產設計的3D模型進行檢查和評審,能夠在船舶建造施工之前發現和解決大部分的技術問題并布置完善。但目前國內許多船廠并未充分意識到這一點,3D模型評審僅局限于工廠內部進行,為后期的建造質量及建造周期埋下了較大的隱患。CCS項目組充分認識到這點,策劃并推動了船東、船級社和船廠共同對3D模型評審的模式,最終促成了參與建造40萬噸VLOC所有船廠、船級社全部加入了這一評審活動。通過評審,不僅在開工前完成了船舶機電設備的生產設計審查,同時也使船東對于維護保養和使用便捷的修改意見在各家船廠得以統一和落實,避免了船廠在后期船舶建造過程中大的修改,為確保船舶建造質量和周期打下了堅實基礎,據某船廠同類船型的首制船統計,改單數量降低超過1/3。
CCS的服務能力還重點體現在現場檢驗方面。據田兆波介紹,根據40萬噸大型礦砂船的訂單特點,CCS針對現場檢驗推出了獨特的項目管理制度,實施總項目管理制度,并配套推出了NPM臺帳系統、內部KC以及云盤系統等內部技術收集處理工具,提升現場檢驗的針對性,減少現場的文案工作,促進不同廠區的項目協同工作,在項目實施過程中,幫助船東、船廠解決了大量的技術問題,具體包括:總項目組組織了對所有40萬噸礦砂船建造廠區的生產設計圖紙審查,對發現的生產設計問題進行提前溝通消除,避免了后續建造過程中的結構改動;針對在建的40萬噸礦砂船,總項目組提供了全流程的軸系安裝服務,針對船廠的鏜孔、軸承壓裝、軸系校中及軸系試航等工作提供分階段的技術審核工作,期間幫助多家船廠完成了多項技術分析和處理工作;針對特殊法定事項進行了專題研究和匯總,并對各家船廠進行了技術交流和支持,保障了后期法定特殊事項的順利實施;針對大型礦砂船EL100快速裝載、智能船舶附加標志和LNG-Ready等要求,提供專項的技術服務。同時,CCS在該型船入級服務中充分利用統籌調配內部資源的優勢,組織項目內部的技術力量,編寫了“40萬噸VLOC新造船項目策劃要求”“第二代40萬噸VLOC結構要點”“40萬噸VLOC建造關鍵問題介紹”“40萬噸VLOC法定技術要點”“新生效公約規范介紹”等一系列的培訓資料,給客戶提供了品種豐富、高效優質的服務,獲得客戶的高度認可。
在對客戶提供高效、優質服務的同時,總項目管理組重視內部管理創新,確保各現場檢驗項目組與總項目管理組形成有機整體,以保障項目內部管理指令、技術要求和質量信息在各項目組間的順利傳遞,通過對管理程序的優化,實現了管理層級的壓縮、管理流程的簡化,通過每周一次的視頻例會,實現信息共享和管理指令暢通,同時,為了保證現場的重要信息隨時傳遞、長期保存貢獻、查閱便利,確保重要技術問題快速解決。適時開展了特色項目服務,包括和船東/船廠的專項技術交流、投入營運前后的“三個緊密”的服務等等。CCS快速、及時的全方位有效支持和幫助,得到了客戶的一致好評。
著力于全生命周期服務是中國船級社服務客戶的關鍵點之一,伴隨CCS數字化船級社的建設,在大型礦砂船項目管理上創新使用結構化項目管理方法,積累形成了建造過程中的測量數據和技術發現等案例,一次性做精做細,形成大型礦砂船的數據積累,在項目結束時向客戶共享部分資料,確保后續營運檢驗的技術資料即刻所得,為后續營運檢驗服務做好技術支持。
隨著我國超大型礦砂船邁進高質量發展新時期,CCS在超大型礦砂船的檢驗方面實現了從無到有、從有到優,下一步,CCS還將同業界一道,進一步發揮CCS大型礦砂船型技術方面的引領作用,助力超大型礦砂船的高質量發展。