LNG船货舱INVAR钢薄膜损坏案例

CCS深圳分社 廖 立

廖立1993年毕业于大连海运学院航海系船舶驾驶专业，分配至香港明华船务公司工作。2005年取得VLCC船长证书。2006年转入中国船级社深圳分社，从事船舶建造和营运检验，船舶海事管理体系审核员工作，为CCS首批具有CAP检查和LNG船检验资质的验船师之一。

2017年11月5日，从事自澳大利亚丹皮尔港至中国广东大鹏港运输业务的某LNG 运输船(147,210 m3）于12点整离开大鹏港，压载航行。此时留船的货物共3707.97立方（1 舱2083.08 立方，2舱313.7立方，3舱1111.07立方，4舱290.1立方)。2351时，屏蔽层之间的压力突然升高（从6.5mbar到约17mbar）。值班驾驶员首先检查了现场和遥控的探头与压力表，确认读数的正确和精度。约0030时，1号液货舱底部主屏蔽层的气体探测系统多个感温探头显示温度突然下降，同时可燃气体报警和探头损坏报警。

鉴于这些报警，船上开始将1货舱的舱底货转驳到3货舱。同时改变航向，以减少船舶在季风天气下的晃动。

当时船舶的计划是13日到达澳洲 的WITHNELL BAY锚 地，14日早靠港装货。后经船舶管理公司与船东和租家进一步商讨，装货计划取消，船舶开往新加坡的胜宝旺船厂进行检查及修理。

经进厂后现场检查，发现受损面积为1号货舱底部从后舱壁往前约8米，宽度为整个货舱的区域（约230平方米）。共发现不锈钢薄膜共计34处穿孔。

货舱不锈钢薄膜损坏，斜坡板也发现两处变形，位置在左舷距舱底部2.20米和右舷距舱底部3.80米处（见下页图）。

主屏蔽区域损失，包括两个底部温度探头，右侧货泵吸口的滤网，4块屏蔽层木板。

一、事故调查及原因分析

1、根据货舱内情况，不锈钢薄膜的损坏是1个U型取样管保护罩松动后坠落到舱底导致的，这个U型保护罩重量约8公斤，是取样管保护罩的一部分，平时用M6螺柱固定在应急卸货管上。所有6个螺柱都已经断裂。GTT专家确认所有的损坏都是因为这块保护罩在随同货物在舱底移动时导致。

2、对船舶人员及船上设施的调查

本次事故经调查分析，未发现任何人为因素。所有与货物装载计划与操作有关的驾驶员都经过充足的培训，具有足够的LNG船相关工作经验，熟练掌握货舱的装载程序。

船舶设施的货舱隔热系统是由法国Gaz Transport No. 96E.2 evolution设计的双层不锈钢薄膜构成。泵塔的结构设计可以承受最大载荷extreme loads (ULS)和重复使用repetitive loading (FLS)。相关仪表设备包括感温探头，液位探头，独立高位报警探头，货泵电缆和取样管，都安装在货泵的支架上。

货舱底部不锈钢薄膜损坏1

货舱底部不锈钢薄膜损坏2

斜坡板上变形1

斜坡板上变形2

根据现场检查和GTT的反映，在GTT的图纸与现场建造设计之间有些未明确的问题，采用全螺纹的螺柱替代了螺柱（M6 size），由此导致以下结果：

1） 首圈螺纹处断裂的风险；

2） 热影响区域（焊接部分见下图）机械强度的降低；

3）焊脚处有效直径显著减少（从6毫米降至4毫米）。

这个未明确的问题对螺柱产生的影响，根据GTT的分析，是非常显著的，具体如下：直径从6毫米减少到5毫米(-20%)，应力增加73%，疲劳寿命减少超过4/5；直径从6毫米减少到4毫米(-50%)，应力增加340%，疲劳寿命减至1/38。

GTT的设计没有关于对螺柱的螺纹提出要求，也没有规定焊接程序必须是氩弧焊。调查人员也找不到任何GTT和上海沪东中华船厂关于此的说明文件。

金相分析并没有确定在螺柱断裂时，哪根螺柱首先断裂，虽然所有（3根）被检查的螺柱的断面显示出疲劳断裂的特征。我们可以设想，首先是一个或多个螺柱松了，保护罩产生移动，对其他螺柱施加更大的负荷。目视检查发现，四个较低的螺柱是竖直的切口，而顶部的两个螺柱是水平的切口，推断很可能是四个较低的螺柱首先断裂。

货舱底部不锈钢薄膜损坏1

货舱底部不锈钢薄膜损坏2

现场也对所有液货舱进行了目视检查，未发现别的损坏或螺帽松动的情况。对1号货舱的下部3块保护罩进行了着色检查以确认处于正常状态。

由于取样管位于泵塔外侧，保护取样管的保护罩直接暴露于纵向的液货形成的波浪之中，经受巨大的冲击。船舶设计时已经尽量避免这种货物冲击，但因建造时未按照正确的规格，导致保护罩在液态货物的冲击下没有得到充足的保护。

4、不同装载状态下液货运动产生的冲击影响

本船在过去3年都用1号货舱装载留存液货，因为1舱最小，产生的自由液面影响也最小。当然1舱位于船艏附近，在船舶纵摇时上下运动的距离也是最大的。

查阅了近10个月以来的装载记录表明，最大的留存货量已经达到2.4-2.6米（接近10%货舱高度）。增加的原因是由于商业上的要求。而 脱落的保护罩位于离舱底高度2.5-3.4米处，此处舱容装载比例在9.6%-13%之间。

上面的信息与金相分析明确表明货物移动是保护罩脱落的重要因素。我们不能确认它是否导致最开始的螺柱断裂，但船舶营运过程中的货物移动是主要原因。另外的物理因素例如温度，压力可能对舱内的配件有影响，但不可能到断裂的程度。

5、船舶操作产生的影响

船舶管理公司核查了近11个月来1号货舱的液位分析与典型天气状况（风，海况和涌浪）的关联，发现其中舱内液位接近10%货舱高度共有9天。在这9天中仅有两天船舶遇到恶劣天气。这1-2天内留存货物的液位可能产生较剧烈的货物移动并对两个地位保护罩产生冲击。货物移动是保护罩脱落的重要原因，因为它是船舶营运时舱内的关键外力。在高位和低位的保护罩因其高度的关系，将暴露在潜在的货物移动的冲击之中。因这些螺柱设计安装时的强度弱化，让货物流动产生的外力成为保护罩脱落的最主要的因素。

6、事故原因分析

经对人员，生产过程及设备系统的核实，没有发现人为的过失，导致损失的直接原因是6个固定螺柱失效，导致取样管保护罩跌落到舱底，不受控制地频繁移动撞击，破坏了货舱主屏蔽不锈钢薄膜。根本和潜在的原因是：

1）船舶建造过程中使用了不符要求的全螺纹的螺栓，而没有使用部分螺纹的M6螺柱，导致部分螺柱实际直径减少（6毫米减少到5毫米）, 螺栓强度减弱；

2）螺柱焊接到泵塔的方法不当，也导致螺柱的强度减弱；

3）由于船舶建造时螺柱的规格要求，或者安装过程中GTT公司与船厂沟通问题，导致了螺柱的安装和质量控制未符合要求；

4）泵塔和取样管保护罩的设计有易受液货冲击的弱点；

5）存留液货的液位高度，正好对该部位的保护罩产生冲击，导致螺柱失效和保护罩脱落。

保护罩固定加强

保护罩加强固定实物图

二、修理方案及预防类似事故发生的措施

1、在船舶进行应急修理过程中，GTT推荐通过安装另外的固定托架（如下图）以加强现有的保护罩安全。

2、在完成1舱的修理后，对其它货舱顶部4个及底部3个保护罩进行改造加强。

3、用由GTT公司建议的方法，对保护罩的固定进行重新加强设计，并在公司船队的所有LNG液货舱，对顶部4个及底部3个保护罩进行改造加强。其余的保护罩在船舶营运过程中应该不会受到太大影响，不需进行加强。

4、在重新加强的设计改造完成前，建议货舱内存留液货从10%改为少于5%。

三、 经验与总结

1、对后续LNG船舶的建造设计程序进行改进，即使较小的部件或者加工工艺，也要有确定的设计要求并认真执行，防止因为小的疏忽而导致船舶结构或设备的损坏。

2、在今后的坞检和厂修的过程中，要更加认真仔细的检查构件和设备情况，特别关注货舱载货系统，防微杜渐，确保船舶安全。

3、即使本次调查没有发现因维护保养的原因导致这次事故，但仍应复核现有维护保养程序，以期改进及阻止潜在的相似的风险。

4、对船上存留液货管理程序重新复核和改进，尽量减少留存液货在天气恶劣和船舶摇晃时对货舱内构件的冲击。

以上对14.7万立方LNG船舶载货系统INVAR钢的损坏原因进行了分析并进行了修理和加强，笔者利用以上的修理改进方案，进行了后续2条姊妹船的修理检验工作，对各货舱顶部4个及底部3个保护罩均进行改造加强，取得了满意的效果，积累了LNG船舶载货系统的修理和检验经验，供LNG船舶检验和修理参考。