散裝貨物若流態化,可造成沉船事故!

當提到危險貨物時,人們腦海中第一時間會想到毒廢料或爆炸物。但碎石礦石和礦砂等顆粒狀貨物每年都會造成大量的船舶發生意外。勾勾了解到過去十年,平均每年有10艘裝有“易流態化固體散裝貨物”的船舶發生事故。

易流態化固體散裝貨物是指,不加包裝而直接裝運的顆粒狀貨物可突然從固態轉變為液態。由固態轉為液態這一過程也被稱作為液化,固體散裝貨液化可對船舶和船員造成災難性的影響。

散裝貨物若流態化,可造成沉船事故!

2015年,56,000噸的散貨輪“Bulk Jupiter”在越南西南300海里處沉船,19名船員中只有一人倖免於難。因此,國際海事組織針對相對較新的固體散裝鋁土礦可能出現液化的情況發出了警告。

我們在岩土工程和地震工程中,可瞭解很多關於顆粒物質液化的知識。例如,地球劇烈震動導致地下水的壓力增加進而導致土壤液化。然而,我們並沒有將對這種現象的理解和防止它發生的方法運用到航運業中,來避免航運事故。

易流態化固體散裝貨物

因為物質的固體顆粒之間含有水,所以固體散裝貨物通常是具有“兩種物態”的物質。當顆粒之間可以相互接觸時,顆粒之間的摩擦力使物質像固體一樣(即使有液體存在)。但當水壓上升時,顆粒間的摩擦力減小使其強度降低。當摩擦力減小到零時,物質就像液體一樣(即使固體顆粒仍然存在)。

貨物在裝載上船的過程中顆粒中水的壓力會積聚上升,因此導致在碼頭上為明顯穩定固體的散裝貨物液化。尤其是按照慣例,貨物在從碼頭由傳送帶送入貨艙的過程中,貨物高度的下降導致貨物顆粒中的水壓上升。在航行期間,發動機的振動和海浪帶來的晃動也會增加水壓並導致固體散裝貨流態化。

當固體散裝貨物液化後可能會在艙內發生移動,造成船舶不穩定。流態化的貨物有可能完全堆積到貨艙的一側,當它恢復其強度並恢復固態後,貨物將會停留在移動後的位置上,造成船舶傾斜。之後貨物有可能再次液化並進一步增加傾斜角度。

在某些時候,大角度的傾斜或者由於大浪使船舶不足夠穩定,導致水通過艙口蓋進入船中。水與散裝貨物接觸後造成貨物流態化,因此這些進入船中的水進一步的影響了船舶穩定性。這時除非停止船體晃動,否則將會遇到沉船的危險。

勾勾獲悉國際海事組織已經制定了規範,規定固體散裝貨物的含水量以防止流態化。那為什麼還會發生這種情況呢?

從技術角度上,現有的關於裝載和運輸固體散裝貨物的規定過於簡單。物質液化的可能性不僅取決於散裝貨物的水分含量,還取決於其他因素。例如顆粒大小分佈、固體顆粒與水的體積比、貨物的相對密度、裝載方法、以及航行期間船舶的晃動情況。

當我們開始生產運輸一些新的材料(如鋁土礦),以及運輸前對傳統礦石進行深層加工,這都意味著越來越多貨物的物質特性尚未被充分了解,增加了貨物液化的風險。

商業的壓力也起到了作用。例如,因需要快速裝載貨物而導致貨物的水壓上升。另外迫於運送同噸位貨物的壓力,航行中船員並不被鼓勵排放貨艙水也可能導致貨物水壓上升。

解決方法

為解決這些問題,航運業需要更好地瞭解如今運輸的固體散裝貨物的物質特性,並規定相應的測試方法。新的科技也許可以提供幫助,船上的傳感器可以監控散裝貨物的水壓,或使用激光來監控貨物表面並識別其位置變化。

我們需要研發一項便宜、可快速安裝、並足夠堅固可應對貨物裝卸時可能帶來損耗的新設備。它可將水壓、天氣情況、貨物運輸數據和船舶信息相結合,可以實時監控貨物是否出現液化情況。

船員們可根據情況採取措施以防止貨物的水壓過度上升。例如,通過從貨艙排水(降低水壓)或改變船舶航向以避免極端惡劣天氣(減少船舶晃動)。通過這種方式降低易流態化固體散裝貨物液化的情況來減少船舶損失。


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