CMTC-MT-2011-01 正确认识绑扎索具的各种负荷.doc

中远航运股份有限公司 航运经营部货运技术中心正确认识绑扎索具的各种负荷船舶在营运中，应按照主管机关批准的货物系固手册进行装载、积载和系固。编制手册的主要依据就是国际海事组织的货物积载和系固安全操作规则及其修正案（CSS Code）。 货物系固手册的编制标准应至少等效于IMO制定的指南。这一强制性的国际规定，已于1998年1月1日生效。货物积载和系固安全操作规则及其修正案（CSS Code）及制定指南虽然给出了很多详细的要求和指南，但有些方面还不够具体。为了能更好地指导实践工作，还需进一步完善。货物积载和系固安全操作规则及其修正案（CSS Code）在系固设备和索具的强度方面，引进了Maximum Securing Load ( MSL)这个概念，可翻译为“可承受的最大负荷”或“最大绑扎负荷”。1. 判断绑扎强度是否足够的方法货物装在船上，只有其绑扎强度大于外力的作用，才能确保货物不移动、受损。CSS规则中，利用简易法（Rule of Thumb）进行校核时，要求货物每一侧（左或右）所有绑扎的最大绑扎负荷MSL的总和应大于货物的重量。确认绑扎强度：1.1 首先，根据绑扎材料的证书了解其准确负荷。1.2 然后，根据系固手册制定绑扎方案，核算绑扎方案的绑扎强度。1.3 同时，还要注意绑扎材料的实际强度是否如证书所示。因此，准确了解绑扎材料的强度，是一切工作的开始。在船舶日常工作中，使用的绑扎材料，经常以不同的术语来衡量其强度。所以，论及强度时，应了解、标识所使用的是哪种负荷，才能准确把握。2. 绑扎材料的强度的描述绑扎材料强度，通常通过一些术语和数值来体现，常见的有以下几种：2.1 断裂负荷或破断负荷（BL）指指材料受到拉力，发生断裂时的应力；也就是材料单位截面积所能承受的最大负荷。决定一种绑扎材料的负荷的最根本因素是断裂负荷。英文的表达有：Breaking Load, 破断载荷Nominal Breaking Load (NBL), 名义破断负荷Minimum Breaking Load (MBL), 最小破断负荷Breaking Strength 破断强度2.2 试验负荷或验证负荷如果有些产品没有提供破断负荷（BL），而只提供了试验负荷（PL）。为了对破断负荷进行估计，可以按破断负荷等于2倍的试验负荷进行估算。试验负荷的英文是：Proof Load (PL) 2.3 安全工作负荷或安全负荷英文名：Safe Working Load (SWL)。2.4 极限载荷或载荷英文名：Working Load Limit (WLL) 2.5 “可承受的最大负荷”或“最大绑扎负荷”这是系固规则CSS中提出的概念，英文本名Maximum Securing Load ( MSL)。各种索具的MSL按下表取值。绑扎材料Material可承受的最大负荷MSLShackles, deckeyes, twistlocks, lashing rods, D-rings, stackers, bridge fittings, turnbuckles of mild steel卸扣、眼板、扭锁、拉杆、D-铃、堆垫板、连接桥、软钢质的花兰螺杆50% of breaking strength断裂强度的50%Fibre rope纤维绳33% of breaking strength断裂强度的33%Wire rope (single use)钢丝绳(一次性的)80% of breaking strength断裂强度的80%Wire rope (re-useable)钢丝绳(可反复使用的)30% of breaking strength断裂强度的30%Steel band (single use)钢带(一次性的)70% of breaking strength断裂强度的70%Chains铁链50% of breaking strength断裂强度的50%Web lashings绑扎带50% of breaking strength断裂强度的50% 2.6 许用负荷英文名：Permissible Working Load在CSS规则中，有这样的描述（For particular securing devices (e.g. fibre straps with tensioners or special equipment for securing containers), a permissible working load may be prescribed and marked by authority. This should be taken as the MSL. 某些特殊系固索具（如带有紧固器的纤维系带、集装箱的特别系固装置等）上可能标有许用负荷，此值可作为其可承受的最大负荷（MSL）。2.7 如何从SWL/WLL推算出MSL？根据货物积载和系固安全操作规则计算绑扎强度时，使用的是MSL。对于同一索具，如卸扣来说，SWL和WLL可以认为是一样的。常见的情况有两种：一种是：SWL/WLL=25%的破断负荷（BL）；另一种情况是：SWL/WLL=20%的破断负荷（BL）。为了安全起见，从SWL/WLL推算破断负荷时，宜采用第一种，即破断负荷等于SWL/WLL的4倍。保险起见，还是根据证书了解试验负荷或破断负荷（BL）是多少，比较保险。3. 如何确定绑扎组件的MSL系固工作中，若几种绑扎材料连接使用，如包含眼板，卸扣、松紧螺旋扣、钢丝等组件，这些绑扎材料中最小MSL的组件，决定了该系统的MSL。其中，眼板，卸扣、松紧螺旋扣的系数是50%，而新钢丝是80%。可见，按CSS规则，是不能按整个绑扎系统中的每个组件的破断强度来衡量，而是按最小MSL来衡量。4. 常见绑扎材料的种类及其强度目前，船上用于绑扎比较常见的索具及其强度如下：卸扣 3/4寸，安全负荷SWL4.75吨，试验负荷9.5吨，最小破断负荷19吨；按50%BL取MSL，即MSL9.5吨。 钢丝 直径17.5mm , 破断负荷BL151KN，约15吨，新钢丝按80%取MSL，为12吨。链条直径13mm, 破断负荷BL20吨，按50%BL取MSL，为10吨。链条收紧器破断负荷BL20吨，花篮螺丝24mm安全负荷5吨，绑扎带宽度50mm，破断负荷5吨，按50%取MSL，为2.5吨。卡拉姆18mm， 安全负荷1.22吨地令应使用破断强度大于30吨的地令，鞍形长度130mm以上。地令的强度与焊接质量密切相关。考核的要点是，焊接部位的横截面，不小于地令鞍部的横截面。以上锁具的强度，需以证书为准。5. 其他材料的强度货物绑扎时，经常用到简易眼板、工字钢、T型钢等。这些材料通常是软钢（mild steel）。其屈服强度通常按235MPa计算。其中，1MPa=1N/mm2，1MPa=1000kN/m2 = 102吨/ m2235MPa=235N/mm2=24Kg / mm2 = 2.4吨/ cm25.1 简易眼板的强度计算假设简易眼板厚度16mm，卸扣眼到边缘距离30mm，具体如图：这种情况下，眼板连接卸扣以后，受力部位的接面积为2x(30x16)=960mm2，其受到的剪切力（sheer yield strength），即破断强度，为24Kg / mm2 x 960 mm2=23040Kg = 23.04吨。其MSL取50%，为11.52吨。通常要确保眼板强度比卸扣的要大。简易眼板的底部强度简易眼板底部的强度计算，如下图，眼板底部四边焊缝的焊脚高度假设为8mm，眼板长度150mm，眼板宽度16mm。此部位的强度估算如下：连接部位的面积：(8 x 150) x 2 + (8 x 16) x2 = 2656 mm2该部位的破断强度为24Kg / mm2 x 2656 mm2=63744Kg = 63.74吨。其MSL取50%，为31.87吨。由此可见，此眼板上连接两个卸扣，且卸扣不往同一方向，底部强度比与卸扣连接部位强。如果连接三个卸扣，则焊缝要加厚。大家在工作中，对眼板烧焊质量要进行检查，看烧焊厚度够不够，尤其是连接多个卸扣的眼板。5.2 圆环地令的强度估算假设圆环地令的直径是20mm， 其面积就是：3.14 x 202 =1256 mm2该圆环的破断强度为24Kg / mm2 x 1256 mm2=30144Kg = 30.14吨。其MSL取50%，为15.07吨。5.3 木头的强度估算由于绑扎货物过程中，通常有木头衬垫在货物底下。航行中，如果木头被压扁、压烂，货物下沉，绑扎就会松掉。所以，这里也介绍一下木头的强度。木材受到外压力时,能抵抗外力压缩变形破坏的能力,称为抗压强度.当外部的压力与木材纤维方向平行时的抗压强度被称为顺纹抗压强度。木材顺纹抗压强度是指木材沿纹理方向承受压力荷载的最大能力。常见木头的顺纹抗压强度20 N/mm以上，横纹抗压强度则小很多。对垫木来说，主要考虑顺纹抗压强度。由于日常工作中，通常很难了解准确的木头名称、质地，在计算木头强度时必须留有较大余地。系固规则建议垫木顺纹抗压强度不能大于3 N/mm。根据上面提到1MPa=1000kN/m2 = 102吨/ m2，1平方米木头可承受306吨压力而不变形。实际工作中，在重货，如钢材下放垫木，可以按此木头强度估算一下，判断垫木承