谈船上卷钢与钢板的衬垫

作者：上海友鸿船务有限公司 薛迎春

摘要：中国港口装载卷钢及钢板经常会在租船人与原船东/船长之间由于铺垫问题产生冲突，有时是船东/船长提出超出正常范围的要求，有时是租船人不适当地节省垫料以降低成本造成海上货物移动。更为重要的是，大多情况下钢板出厂时并未打捆，按公约要求应层层垫，实务中难以操作，然而若违反公约规定将会给钢厂带来很大风险。本文收集了不同知名保赔协会、船级社的处理经验加以分析，提出卷钢与钢板的衬垫方法。

钢材的衬垫容易被各方面忽视，经验方法在海运实务中尤为重要。从实践中总结规律对保证安全、充分利用载货能力有很大帮助。

一、卷钢的衬垫要求

（1）》（Code of Safe Practice for Cargo Stowage and Securing，以下简称《CSS规则》）附则6：卷钢应在横向放置的垫木上积载，卷钢应使轴线在纵向积载，每卷应紧靠另一卷。在装卸时要防止移动, 必要时应使用楔子。

》列入经修正的SOLAS公约后，由建议性规则变为强制性规则，必须严格遵守。

（2）《Thomas Stowage》的要求：卷钢要装在足够数量木板排成的线上，通常2-3排木板。卷钢的中心要与艏艉线一致。积载从船的一侧开始向舱的中间延伸，注意卷钢下面要放置至少两个楔子以抵住卷钢，一定要指向船舷侧。[1]。

（3）由徐邦祯教授主编的《船舶货运》（以下简称教材）对卷钢衬垫描述得很详细：垫木一定要用硬杂木（果木，杂木等），规格不得小于50mm x 100mm x 1.5m。若拟装钢卷的质量较重，可铺2层垫木。对于纵向装载的卷钢，第1层横向铺放；若有2层垫木，则第1层衬垫板纵向铺放，第2层衬垫横向铺放，对于横向装载的钢卷，衬垫板的铺放方向与前者相反。

教材中在保证船舶局部强度的论述中还提及了按集中载荷计算最小衬垫应跨的骨材数的计算方法[2]。

无疑上述三个权威资料对卷钢的铺垫要求不一致。实务中的混乱表现在几方面：

（1）卷钢装载时，一排没装满，也就没有锁定卷，尽管绑扎时五花大绑，可能到卸货港卷钢还是变成发条。

（2）二层柜装卷钢，将二层柜压塌之事不胜枚举，SKULD保赔协会就明确禁止二层柜装不带托盘的卷钢[3]。

（3）某大船东对卷钢衬垫要求苛刻，甚至因衬垫问题放弃装卷钢的业务。直到看到该公司人员撰文论述装卷钢垫木的计算[4]，我才明白误解有多深。这是促使笔者撰写本文的原因。

（4）衬垫方法无法说服船长及检验师，导致大量甩货或者垫料成倍增加。有经验的租船人租船时，会问清楚舱底负荷以及能装重卷的层数。

（5）卷钢是禁止卷心横向装载的，教材中的提及“横向装载的卷钢”的字样明显与》附则6 相冲突，会给经验不足的船员造成困扰。

二、实务中的卷钢的装载与铺垫

1.几个强度概念

堆积载荷（Stack Load）强度主要用于集装箱船每一底座上所能允许承受的最大负荷，单位是重量单位吨。

集中载荷（Point Load)的单位也是重量单位吨，载荷集中作用在一个较小的特定面积上，特定面积是指向该区域下的承重构件施加集中压力的骨材之间的面积。笔者翻阅各种造船规范，集中载荷主要用于船舶机械的放置，内河或者小船的建造，一般远洋船的货舱很难找到相关资料，除非是可用于装载集装箱的多用途船，那也可理解为堆积载荷强度。

常见的局部强度是以压强为单位，又分为均质货强度（Homogeneous load）（又称均布载荷，Uniform load)以及局部载荷强度（Local load)。如果装载手册里有局部载荷强度，非满舱装卷钢时可采用该强度，否则应用均布载荷强度。两者差别有的船达一倍。

2.老船强度是否有下降？

教材提及“老旧船舶，船体强力构件因锈蚀而使强度降低，因此，应对船舶资料中所列出的许用负荷量适当减小，其减小量应根椐船舶强力构件锈蚀的程度来确定”，笔者认为对小船，沿海、内河船提请船员注意是可行的，对国际航行的船，则容易引起争议。

SKULD保赔协会认为舱底强度的极限数值由建造商提供并由船级社认可。该数字一般在船舶的生命周期内保持不变。[5]

国际航行的船大多有国际船级社协会（IACS)的船级,对老旧船检验非常严格，构件锈蚀超过一定范围会要求船东更换，构件锈蚀引起的强度减小量不会很大。

3.接触面积还是投影面积？

若教条地按接触面积算舱底强度，那船的舱底甚至不能装下一支立起的钢笔。实务中，大多采用投影法。

然而投影法可能会遭到船东的拒绝，也的确有船发生过问题。如DNV船级社 2010年6月5-10的事故信息[6]中就批露了散装船偶尔装卷钢造成的舱底结构损坏的事故。

图一：摄于舱底板下，关于底板塌陷及肋板弯曲左侧纵骨严重超负荷，然而右侧看起来没受影响

原因也很简单，卷钢落点没有落在舱底纵骨上，见图1、图2。

图2 典型卷钢装载示意图表明卷钢为什么作用在一些装载点的负荷大于另一些点

这样的装载方式很常见，内底纵骨之间或者内底纵骨与桁材之间的距离一般不超过1米。对于纵骨架式结构，船底纵桁间距不超过3.5米。(中桁材）相邻桁材的间距一般应不小于4.6米或船底或内底普通扶强材的间距的5倍，取较小者。实肋板的间距应不大于3.5米或4个肋骨间距，取小者[7]。一般船的肋距在0.7米，4个肋距约2.8米，所以双层底的骨架形状接近于0.9米X 2.8米的方格子，而件重超过8吨的卷钢直径基本都在一米以上，所以卷钢没有落在内底纵骨或者桁材上是常态。卷钢的重量作用在内底板上，通过双层底系统传递出去。所以舱底强度一般是以压强单位来表示。

4.日本保赔协会（JAPAN P& I CLUB）对卷钢装载要求简介[8]：

散装船舱底负荷会从15吨到25吨每平方米，甚至更高。舱底负荷的计算应用均布载荷，装载时，部分舱底板承受了卷钢的重量，可能会超过设计的最大许可负荷。比如装重25吨，直径1.5米的卷钢，接触到的舱底仅有0.2米宽，总计接触面积仅0.3平方米，那么小的舱底承受压强大约是83吨/平方米，远远超过任何散装船的最大允许的强度。尽管点负荷超过了，但一个卷钢不会造成结构损伤，因为重量通过舱底板传递到双层底结构中去了。

垫木要横向铺放，通常情况下三条线。

计算卷钢装载层数时，最简单的方法是保证底层一排卷钢每个承受总的重量不超过30吨，那10吨的卷钢可以装3个高，超过10吨最大15吨的卷钢可装2个高，但超过15吨的卷钢只能装1个高了。这种方法可用于舱底强度未知或者设想其很低的船。

如果已知舱底的最大允许强度，可用一个经验方法：组成底层卷钢的每件合计承重不超过舱底板最大允许强度的三倍。如最大允许18吨/平方米，25吨的卷钢可放2层高，15吨的卷钢可放3层高。并且卷钢的件重有重有轻，可以堆放2或者3层到最大底层卷钢承重不超过54吨（即18 X 3）。

以上两种方法未考虑卷钢的外型尺寸。这种方法经常叫做投影法(Shadow Area Method)。计算时要有一个安全冗余量，要考虑到对舱底结构的不利因素及不正确的装载导致超出极限。要有15%的冗余量，也即最大允许负荷18吨/平方米，用于计算装卷钢的投影面积时不超过15吨/平方米。

上述方法被相关各方所接受。即便遭受特别恶劣气象，也没有造成船底板或内部结构损坏。

最终的方法由船级社提供，但计算出来的装卷钢舱底强度与层高会比上述投影法要小得多。

船舶的装载手册会给出不同货物的装载方法，有的给出各货舱卷钢装载表。这在船舶设计阶段就经过计算确定下来了。准备积载计划时，要遵守这些要求。

对日本保赔协会的推荐性意见，笔者非常敬佩，多年实践总体是安全可行的。有两点是有建设性的：

4.1有的船舶装载手册中未提供舱底强度，日本保赔协会设定其仅能装一排件重30吨的卷钢的。实务中航行于中、日、韩间两三千吨的小船只要舱底加强过的，也都经常装30吨件重的重卷，当然有的舱底未加强过的船也遇到过导致舱底纵骨变型现象，这是极个别的现象，一般船东揽货时会事先指出来。

4.2组成底层卷钢的每件合计承重不超过舱底板最大允许强度的三倍，这句稍难理解一点。笔者用国产卷钢验算过，宝钢与鞍钢的卷钢大致适用这样一个公式：热卷外径=(根号下)√（卷重 ÷6.039÷板面宽度） + 0.5802

冷卷 = 以上计算值 – 0.15 M

25吨重，1.2米宽的卷钢，外径约2.44米，投影面积为1.2 X 2.44 = 2.93平方米，若每平方米18吨，2.93 X 18 =52.74吨 ， 若考虑前后的空隙，允许54吨还是可行的。冷卷一般件重较轻，常常受限于堆叠层高，而不是舱底强度。

5.卷钢的衬垫的目的

笔者认为衬垫的目的主要是避免卷钢与舱底直接接触，增加摩擦系数，避免舱底不平对舱底与卷钢的损坏以及便于防止汗水对卷钢的锈蚀。至于扩大接触面积分散舱底受力方面作用微乎其微。我所能找到的资料均是要求用木板衬垫：

（1） 》附则6 要求卷钢应在横向放置的垫木上积载。没有提及是用木板还是木方，什么规格。

（2）教材中要求用木板，强调用硬杂木，未提及衬垫几排，强调若拟装卷钢质量较重，可铺2层垫木[9]。

（3）SKULD保赔协会：卷钢重量不超过15吨，用两排双层的规格为6"x1" (15cm x 2.5cm)木板，超过15吨的卷钢要垫三排这样的木板[10]。英国保赔协会也有类似表述。

（4）英国保赔协会：底层的卷钢要装在双排横向放置的垫木上，这样任何舱底的或者舱顶的汗水可流向污水阱而不损坏货物。[11]。此处也没提及垫木的规格。

6.若用于增加舱底强度，该如何衬垫？

挪威船级社认为如果要增加垫木厚度，那厚度要增加到500毫米或者联合使用一些高强度的工字钢，这样舱底才可被视为平均分布的载荷。使用5排垫木代替3排垫木，只要是垫木还是很薄效果非常有限。

相比较日本保赔协会，挪威船级社就显得有点保守，后者有一个经验方法：卷钢重量应限制在最大装载均布载荷重量的一半[12]。

三、卷钢衬垫结论

（1）若装载手册（Loading Manual)上有卷钢装载的章节，按手册来装载与衬垫即可。笔者见过一些船，卷钢是装不满载的。

（2）实务中，若因舱底强度问题，必须加强衬垫，就需要用挪威船级社的推荐方法，在波罗的海指数处于低位时，大批量地如此铺垫失去商业意义。

（3）挪威船级社提供的经验方法与日本保赔协会推荐方法都有其合理性，理解角度有所不同[13]。

四、关于钢板的衬垫

钢板一般在舱内不会移动，钢厂、码头工人、船长、船东都疏于对钢板的衬垫与绑扎。某轮将一变压器放于一摞钢板旁（见图3），剧烈涌浪作用下，钢板稍许移动，将变压器油管碰破，损失超过50万美元。

图3 未妥善衬垫的钢板导致旁边重大件损坏

中国钢材的出口基本都是Free In条款，即由发货人装货，发货人常常是大钢厂，是有巨额资产的实体，一旦违反妥善装货的义务，将会造成相当大的责任。上述索赔案中，保险公司去告船东、租船人、乃至船舶代理，唯独遗漏了钢板的发货人，但钢厂决不应因此疏忽自己的责任。

1. 摩擦系数

IMO推荐的摩擦系数非常小，钢与潮湿的木头摩擦系数为0，钢与干燥的木头或者橡胶摩擦系数0.3，相当于倾斜17度。该数据是过于保守的，英国保赔协会有资料提及干的木材与钢铁间的摩擦系数从0.3（17⁰）到0.7（35⁰）不等。

该保赔协会还在利物浦做过试验。分别用干的木头，在干的舱盖上，湿的木头在干的舱盖上，干的木头在湿的舱盖上，最终湿的木头在湿的舱盖上试验摩擦系数，最低数值是0.51（27⁰），发生在湿的木头在湿的舱盖上，到最高0.645（33⁰），干的木头在干的舱盖上[14]。

要记住铁与铁之间的摩擦系数小到接近于0。

2.相关方要求

（1）《CSS规则》附则7对钢板的衬垫要求：对于薄板和小包件, 已证明纵向和横向交替积载是令人满意的。应在不同层次间使用足够的干垫木或其它材料增加摩擦力。

显然，公约要求钢板必须层层垫。

（2）《Thomas Stowage》：散的钢板常堆在码头并不使用垫木，并且堆得很漂亮，显然不能这样装到船上去，铁与铁之间直接接触将很危险，并且会花很多时间用于起吊前的穿钢丝。需要用垫木，并要垫得特别小心，垫木要厚度相同，垂直对齐以免钢板永久变形,堆码要保持水平。

（3）STANDARD 保赔协会要求得更明确：钢板要前后方向上装载，垫木要横向每层铺垫[15]。

然而在中国的码头上，常常看到这样的钢板，如图4所示，可怕的是很多也是就这样装上船的，然而很少有人意识到其中的危险。

图4 典型的钢板在码头堆放情况

散的钢板最好出厂时打5吨以下的捆（5吨以上国内装卸费会增加），这样每捆之间衬垫就相当容易了。在此要向钢厂呼吁，到了码头若再按照公约要求层层铺垫，那成本将十分巨大。

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投稿或联系信德海事：

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《THOMAS STOWAGE》THIRD EDITION P66-67

《船舶货运》P326,P297大连海事大学出版社，2011年3月第一版

SKULD 保赔协会 《Carriage of Steel Cargoes》第二部分

米铁武、齐立平《船舶装运卷钢等重件所需垫木的计算和应用》，《航海技术》2014年第一期6

SKULD 《Carriage of Steel Cargoes》Part 2 Cargo Care SECTION 1 - LOADING AND STOWAGE

Information from DNV to the maritime industry No. 5-10 June 2010

《散货船共同结构规范》中国船级社译，2006年P248，P55

JAPAN P&I CLUB 《P&I Loss Prevention Bulletin》2011年3月，第20期

《船舶货运》P326,大连海事大学出版社，2011年3月第一版

SKULD 《Carriage of Steel Cargoes》Part 2 Cargo Care SECTION 1 - LOADING AND STOWAGE

UN PNI 《Carefully to Carry》 Carriage of steel P3、P6

《Casualty Information Information》 from DNV to the maritime industry No. 5-10 June 2010

参见2.1，局部强度与均布强度有的船会差一倍。

UK CLUB 《Carefully to Carry Lashing and securing deck cargoes》，2006年9月P4

STANDARD CLUB《Guide to the Carriage of Steel Cargo》 December 2009，P4