本發(fā)明涉及集裝箱船制造技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種防止主船體脆性斷裂的結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

集裝箱船可分為全集裝箱船和半集裝箱船兩種，它的結(jié)構(gòu)和形狀跟常規(guī)貨船有明顯不同。集裝箱船裝卸速度高，停港時間短，大多采用高航速，通常為每小時20—23海里。近年來為了節(jié)能，一般采用經(jīng)濟(jì)航速，每小時18海里左右。在沿海短途航行的集裝箱船，航速每小時僅10海里左右。近年來，美國，英國，日本等國進(jìn)出口的雜貨約有70%--90%使用集裝箱運(yùn)輸。

隨著集裝箱船的大型化，船體結(jié)構(gòu)的縱向艙口圍和抗扭箱位置大量使用高強(qiáng)度極厚鋼板（屈服強(qiáng)度達(dá)到390兆帕或460兆帕，厚度在50mm以上）。隨之而來的脆性斷裂韌性和止裂性能等安全相關(guān)的問題日益凸顯。鋼板厚度的增加會導(dǎo)致脆性裂紋產(chǎn)生的風(fēng)險也相應(yīng)增大。一旦在極厚板焊縫中出現(xiàn)裂紋，該裂紋將會沿著焊縫不斷傳播并使裂紋轉(zhuǎn)向母材。

極厚板在使用中的風(fēng)險主要是焊接結(jié)構(gòu)的脆性破壞，該破壞通常由兩個階段組成，即在船體結(jié)構(gòu)缺陷（如焊縫的氫致裂紋、未焊透等缺陷）處首先產(chǎn)生疲勞裂紋，然后以相當(dāng)快的速度擴(kuò)展，部分或者全部貫穿該結(jié)構(gòu)，使得結(jié)構(gòu)或構(gòu)件迅速發(fā)生破壞，即脆性破壞。為防止其發(fā)生脆性破壞，相應(yīng)的有兩個設(shè)計(jì)準(zhǔn)則：一是防止裂紋產(chǎn)生準(zhǔn)則(即控制其開裂)；二是止裂性能準(zhǔn)則（即控制裂紋的擴(kuò)展）。前者要求結(jié)構(gòu)的薄弱部位（如焊縫位置）要有一定的抵抗開裂的能力，而后者要求一旦有裂紋產(chǎn)生，材料應(yīng)該具有足夠的能力將其阻止住。

集裝箱船自身以及所載運(yùn)的貨物價值非常昂貴，例如2013年商船三井“舒適號”（MOL Comfort）集裝箱船斷裂沉沒，理賠金額據(jù)估計(jì)達(dá)到4億美元之巨。因此，對容易導(dǎo)致災(zāi)難性后果的主船體脆性斷裂，有必要考慮多重預(yù)防措施。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種在使用具有止裂性能的鋼板的基礎(chǔ)上，采用經(jīng)過驗(yàn)證的焊接方法，并進(jìn)行100%超聲波無損探傷，設(shè)計(jì)出對接縫錯位的集裝箱船船體結(jié)構(gòu)，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種防止主船體脆性斷裂的結(jié)構(gòu),主體為集裝箱船，集裝箱船舷側(cè)雙殼的上甲板上設(shè)置有縱向連續(xù)式艙口圍板及縱向連續(xù)式艙口頂板，縱向連續(xù)式艙口圍板和上甲板位于集裝箱船船體中部，縱向連續(xù)式艙口頂板焊接連接于縱向連續(xù)式艙口圍板頂端，縱向連續(xù)式艙口圍板和上甲板采用具有止裂特性的極厚鋼板，極厚鋼板的止裂特性經(jīng)過雙重拉伸試驗(yàn)或ESSO試驗(yàn)驗(yàn)證，滿足下式要求：

止裂溫度CAT≤-10℃，或在-10℃時止裂韌性Kca≥6,000N/mm^3/2

優(yōu)選的，縱向連續(xù)式艙口圍板和上甲板的對接縫錯位大于300mm。

優(yōu)選的，縱向連續(xù)式艙口圍板和上甲板的對接縫焊接工藝經(jīng)過深缺口試驗(yàn)驗(yàn)證，在-10℃時疲勞切口韌性值Kc與主船體所能承受的最大拉應(yīng)力σN/mm²以及板厚tmm之間滿足下式： N/mm^3/2。

優(yōu)選的，疲勞切口韌性值Kc在-10℃時不小于3,000N/mm^3/2。

優(yōu)選的，縱向連續(xù)式艙口圍板和上甲板在建造階段的所有對接焊縫采用無損探傷，確保焊縫中的缺陷長度不超過20mm。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明通過三重保障，可以將集裝箱船主船體結(jié)構(gòu)脆性斷裂的風(fēng)險降低到非常小的程度，有助于顯著提高超大型集裝箱船的安全性。該結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使得超大型集裝箱船在生命周期內(nèi)不在對接焊縫內(nèi)產(chǎn)生脆性裂紋，即使由于現(xiàn)有技術(shù)無法預(yù)知的原因引起脆性裂紋，也能夠使脆性裂紋在船體發(fā)生大規(guī)模破壞前停止。

附圖說明

圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為焊縫深缺口試驗(yàn)試樣形狀的示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

請參閱圖1，本發(fā)明提供一種技術(shù)方案：一種防止主船體脆性斷裂的結(jié)構(gòu),主體為集裝箱船1，集裝箱船1舷側(cè)雙殼的上甲板2上設(shè)置有縱向連續(xù)式艙口圍板3及縱向連續(xù)式艙口頂板4，縱向連續(xù)式艙口圍板3和上甲板2位于集裝箱船1船體中部，縱向連續(xù)式艙口4頂板焊接連接于縱向連續(xù)式艙口圍板3頂端，縱向連續(xù)式艙口圍板3和上甲板2采用具有止裂特性的極厚鋼板，極厚鋼板的止裂特性經(jīng)過雙重拉伸試驗(yàn)或ESSO試驗(yàn)驗(yàn)證。

集裝箱船1的縱向連續(xù)式艙口圍板3和上甲板2采用具有止裂特性的極厚鋼板，鋼板的止裂特性經(jīng)過雙重拉伸試驗(yàn)或ESSO試驗(yàn)驗(yàn)證，滿足下式要求：止裂溫度CAT≤-10℃，或在-10℃時止裂韌性Kca≥6,000N/mm^3/2。

如圖2所示，縱向連續(xù)式艙口圍板3和上甲板2的對接縫5錯位300mm以上。

通過兩種措施，縱向連續(xù)式艙口圍板3的對接縫5內(nèi)產(chǎn)生的脆性裂紋在向主船體傳播的過程中，被下方的具有止裂性能的上甲板2所阻止。

對于上甲板2的對接縫5內(nèi)的脆性裂紋一旦發(fā)生，在向集裝箱船1主船體傳播的過程中無法被下方的船體結(jié)構(gòu)所阻止。因此，驗(yàn)證焊接工藝，確保焊縫的疲勞切口韌性，預(yù)防脆性裂紋產(chǎn)生很有必要。

縱向連續(xù)式艙口圍板3和上甲板2的對接縫5焊接工藝經(jīng)過深缺口試驗(yàn)驗(yàn)證，要求在-10℃時疲勞切口韌性值Kc≥3,000N/mm^3/2。該疲勞切口韌性要求值由集裝箱船1的設(shè)計(jì)最低服役溫度和容許承受的最大拉應(yīng)力，以及貫穿板厚的最大缺陷尺寸，根據(jù)公式求得。試樣缺口開設(shè)在對接縫5的中心位置或熱影響區(qū)。滿足該疲勞切口韌性值的焊縫，可以確保縱向連續(xù)式艙口圍板3和上甲板2在對接縫5中的不可避免的缺陷，在交變載荷的作用下發(fā)展為肉眼可見的疲勞裂紋的情況下，不會發(fā)生脆性斷裂。

縱向連續(xù)式艙口圍板3和上甲板2的對接縫5采用無損探傷檢查，確保焊縫中的缺陷大小在允許范圍內(nèi)，在交變載荷的作用下，在船舶的設(shè)計(jì)壽命內(nèi)不會生長為肉眼可見的疲勞裂紋。

通過以上在缺陷生長、出現(xiàn)裂紋、裂紋擴(kuò)展等三個階段采取的三重保障，可以將集裝箱船1主船體結(jié)構(gòu)脆性斷裂的風(fēng)險，降低到非常小的程度，有助于顯著提高超大型集裝箱船的安全性。

盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以理解在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下可以對這些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求及其等同物限定。