112 專技高考高等考試 驗船師 輪機檢驗(包括1材料檢驗2鍋爐及壓力容器3主機4輔機5軸系及推進器6泵、閥及管路7通風及冷藏8試俥試航9污染管制) 考古題詳解

核心觀念

本題考《MARPOL 公約附則 VI》第 4 章現成船能效規定，重點是分清楚須計算達成 EEXI 的船舶範圍，以及須符合需求 EEXI 的船型與尺寸門檻。達成 EEXI 是單船計算值；需求 EEXI 則是該船型與尺寸可接受的上限。符合條件時，須使：

若船舶已取得達成 EEDI，且該值不高於需求 EEXI，可用達成 EEDI 代替達成 EEXI。若達成值超過上限，可採主機功率限制（EPL）等措施改善。

**法規基準：以命題當年（民國 112 年）法規為準。**本題以 MARPOL 附則 VI 經 MEPC.328(76) 修正後的規定，以及 IMO 的 EEXI 計算、檢驗與 EPL 指引作答。

（一）適用船型與尺寸

解題方法

先辨認航線與總噸位門檻，再依船型確認需求 EEXI 的尺寸門檻。下列所列船舶須為從事國際航行、總噸位 400 以上；一般船型採傳統推進，另列的 LNG 船與郵輪則依其非傳統推進條件適用。

要點說明

達成 EEXI 的計算對象範圍較廣；符合本題所列 EEXI 規定的船舶，須計算達成值。需求 EEXI 則只有在達到各船型的尺寸門檻時，才有對應的法定上限可供比較。除表列的尺寸及船型條件外，MARPOL 附則 VI 亦設有適用範圍及排除規定。

解題技巧

不要把「總噸位 400 以上」誤當成所有船型的需求 EEXI 尺寸門檻。答題時將它與各船型的載重噸或郵輪總噸位門檻分開列出，就能清楚呈現適用範圍。

（二）以柴油主機 EPL 為例的文件查核及驗證

解題方法

核心觀念

本題考查船用鎳鋁青銅螺槳鑄件（IACS UR W24 的 CU3）發生缺陷或損傷時，船級協會對可否銲補、銲補前核准、銲接程序、熱處理及檢驗試驗的要求。作答要分清楚兩個層次：

1. 實際螺槳修理：缺陷位置與嚴重區域決定是否准許銲補；修理前須送審，修理後檢查。
2. 銲接程序資格試驗：以代表實際修理條件的試片，先證明銲接程序符合要求，不能把這些試片試驗誤寫成每一處實際銲補都要切取試片。

以下以命題當年（民國112年）適用的 IACS UR W24 Rev.4（2020）及船級協會相應規則為準。

解題方法與規定

一、先判定缺陷位置，再決定銲補可否進行

螺槳葉片依運轉應力及區域分為 A、B、C 區。缺陷通常先以研磨、鑿除或銑除等機械方法去除；銲補須取得船級協會同意，並符合各區限制。

• A區：通常不准銲補，除非船級協會特別核准。可在維持核准圖面葉片厚度的範圍內研磨；更深缺陷由船級協會審查。
• B區：未超過研磨深度限制的缺陷應研磨去除；超過者可申請銲補。研磨深度限制為 $d_B=\max\left(\frac{t}{40},\,2\text{ mm}\right)$ 其中 $t$ 為船級規則所定的局部最小厚度。
• C區：通常准許依核准程序銲補。

一般應避免銲補面積小於 $5\text{ cm}^2$ 的區域。若採研磨、鑿除或銑除，應修成平順輪廓，避免應力集中及空蝕腐蝕；須以液體滲透檢查確認缺陷已完全去除。

二、銲補前送審與人員、設備資格

銲補開始前，製造廠或修理廠須將缺陷範圍與位置、修理方法、銲接程序、熱處理及後續檢驗計畫送船級協會核准。銲補工作須由具資格的銲工，依合格銲接程序執行；廠方並須具備適當銲接、預熱、必要時熱處理及檢驗設備，供驗船師查驗。

銲補區先磨至健全金屬，銲槽應能使槽底良好熔合。銲前須由驗船師在場以液體滲透檢查確認缺陷已完全清除。

三、銲接作業與鎳鋁青銅的熱處理

鑄銅合金螺槳修理採金屬電弧銲；一般可用包覆銲條電弧銲或氣體保護金屬電弧銲。銲接面須清潔、乾燥，銲條依製造商指示乾燥；盡量採平焊位置，並控制層間溫度，以減少變形及裂紋。每層銲道的渣、咬邊及其他缺陷，須在續銲前清除。

鎳鋁青銅屬 CU3，通常不要求銲後應力消除熱處理；但若屬 B 區重大修理、A區特准銲補，或使用易導致應力腐蝕破裂的銲材，船級協會得要求熱處理。要求熱處理時，可依修理範圍採應力消除處理約 $450\text{–}500^\circ\text{C}$，或採約 $650\text{–}800^\circ\text{C}$ 退火；實際溫度與保溫時間依適用規則及核准程序決定。加熱與冷卻須緩慢、受控；

核心觀念

本小題考查船級規範對壓力用途鋼板的三項要求：鋼材規格須經船級認可、化學成分須符合用途及韌性需求、機械性質須以規定試驗確認。鍋爐鋼板主要須兼顧高溫強度與焊接性；低溫壓力容器鋼板則特別重視低溫下的抗脆斷能力。

解題方法與作答要點

1. 鋼材使用規格

鍋爐及低溫壓力容器用鋼板，應採用船級規範列明或經船級協會核准的鋼材等級，並由經認可的製造廠生產。材料應有可追溯的材質證明，鋼板的化學成分、熱處理狀態及機械性質均須符合相應等級規定。

鍋爐用鋼須適合預定工作溫度與壓力，並具有足夠的高溫強度及焊接性；低溫壓力容器用鋼則須依設計最低溫度選用適當等級，確保低溫韌性。

2. 兩者化學成分的主要差異

兩類鋼板均須限制有害元素，尤其是碳、硫、磷，以維持焊接性與韌性；主要差異在於低溫用鋼對低溫韌性的要求更嚴格，通常須採細晶粒、完全脫氧鋼，並依鋼種加入適量鎳等合金元素。鎳有助於改善低溫韌性，使材料在低溫下較不易發生脆性破壞。

鍋爐用鋼則依使用溫度及強度等級規定碳錳鋼或合金鋼成分，著重高溫服役性能與焊接性，不以低溫韌性作為首要設計需求。實際成分上限及合金含量，應依船級規範所列鋼級及材料證書判定，不能只以「鍋爐鋼」或「低溫鋼」概括套用單一數值。

3. 機械性質試驗

鋼板須按船級規範抽取試件，施行拉伸試驗，以確認降伏強度、抗拉強度及伸長率符合該鋼級要求。低溫壓力容器用鋼另須依材料等級、板厚及設計溫度施行夏比 V 型缺口衝擊試驗，確認規定試驗溫度下的吸收能量符合要求；鍋爐用鋼則依其鋼級及規範要求施行相應的拉伸及其他材料試驗。

試驗批次、取樣方向、試件數量與合格標準均依規範及鋼級辦理；試驗合格後，材料始得依核准用途使用。

解題技巧

比較兩種鋼板時，抓住「鍋爐看高溫強度；低溫容器看低溫韌性」即可。作答時不宜自行列出未指定鋼級的化學成分百分比；應指出成分受鋼級規範限制，並說明低溫用鋼的細晶粒、脫氧及鎳合金化方向。

（二）圓筒殼板上開槽圓型人孔

核心觀念

核心觀念

本題考查新船主推進軸系的「設計校中」與「現場初校中」：

• 校中計算：以軸系、軸承及其受力條件建立模型，求出各軸承反作用力、軸系撓度與軸承相對斜度，據以安排軸承位置，確保軸系在預定工況下有適當支承。
• 初校中檢驗：在安裝現場確認實際軸系狀態與計算設計相符，並核實計算所採用的船體變形、溫度等假設。
• 靜負荷軸承壓力：依題目定義為軸承反作用力除以軸承投影面積：

$p=\frac{R}{A_{\mathrm{proj}}}$

下列壓力值以命題當年（民國 112 年）適用的船級協會規範要求作答；這是船級規範題，非特定法條題。

解題方法

依題目順序區分「計算要達成什麼」、「計算要納入哪些影響」、「現場要驗證什麼」，最後將油潤滑艉軸承按襯材分別列出靜負荷壓力限值。不可把白合金與合成橡膠、加強樹脂或塑膠的限值混為一談。

（一）主推進軸系校中計算之目的

校中計算的目的，是決定各軸承的合理位置及軸系的安裝校中條件，使軸系在建造、安裝及預定運轉狀況下：

1. 各軸承均能維持適當負荷，不發生軸承卸載或負荷超限。
2. 軸承反作用力及承壓符合軸承製造商與船級規範限制。
3. 軸承與軸之間的相對斜度、接觸及油膜條件適當，避免局部過度承載。
4. 軸系的撓度、剪力及彎矩，以及傳至主機或齒輪箱的負荷，均符合設計容許值。

簡言之，是透過計算確立軸承設定位置與負荷分布，使軸系在不同工況下安全、可靠運轉。

（二）影響推進軸系排軸校中計算的一般因素

計算通常須考慮下列因素：

• 船體及基座變形：不同吃水、載重、船體撓曲，以及軸承座或機艙底座的變形，均會改變軸承相對位置。
• 溫度變化：主機、齒輪箱、軸承座及其周圍結構受熱後的熱膨脹或熱變形，會改變軸承高度及軸系校中狀態。
• 軸系與螺旋槳重量及浮力：軸、螺旋槳的重量、螺旋槳浸水後的浮力，以及各零件質量分布都會影響軸承反作用力。
• 推進器及齒輪運轉負荷：螺旋槳水動力產生的力與彎矩，以及齒輪作用力、彎矩等，會改變運轉時的軸承負荷。
• 軸承配置與支承特性：軸承位置、間距、尺寸、剛度、間隙、軸承座支承狀況及軸承材料容許負荷，會影響負荷分配。
• 計算工況：軸系安裝狀態、船舶浮態、螺旋槳是否浸水、冷態或熱態，以及靜止或運轉狀態，都須依設計與規範納入。

核心觀念

本題考查船用柴油機曲柄軸箱爆發洩壓閥的設置門檻、作動壓力，以及洩壓閥數量與排氣面積的計算。依船級協會一般規範，洩壓閥須能迅速開啟、限制爆發時的箱內壓力，並在爆發後自動關閉；閥出口並應有火焰遮蔽裝置。

以下以命題當年（民國 112 年）船級協會一般規範為準。

解題方法

先按大型機器的曲柄軸箱空間容積判斷是否須設閥；小型機器若各缸曲柄軸箱彼此連通，則依總淨容積與最低設置數量計算每個閥所需的最小排氣面積。

（一）大型柴油機門檻與作動壓力

通常大型機器的各氣缸曲柄軸箱，以及分開的凸輪軸或同等驅動軸齒輪箱、鏈條箱，其空間淨容積達 $0.6\ \mathrm{m^3}$ 以上時，至少須設置一個爆發洩壓閥。

洩壓閥最大作動壓力不得高於 $0.02\ \mathrm{MPa}$。

（二）彼此連通的小型機器：排氣面積與最低閥數

各缸曲柄軸箱彼此連通時，每個洩壓閥的最小排氣面積按下式計算：

其中：

• $A$：每個洩壓閥的最小排氣面積，單位為 $\mathrm{cm^2}$，且不得小於 $45\ \mathrm{cm^2}$。
• $V$：曲柄軸箱各室淨容積總和，單位為 $\mathrm{m^3}$；箱內固定部品體積可扣除。
• $Z$：該機器實際安裝的洩壓閥數，但不得少於規範表列的最低數目。
• $C$：曲柄軸箱彼此連通時取 $115$。

因此，先依缸徑及氣缸數查得最低閥數，再以該數量代入面積公式，且計算出的 $A$ 若低於 $45\ \mathrm{cm^2}$，仍須採用 $45\ \mathrm{cm^2}$。

最低設置數量如下：