船舶管路設(shè)計中連接件和多芯管的應(yīng)用

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(煙臺中集來福士海洋工程有限公司，山東 煙臺 264000)

船舶及海洋工程的管路系統(tǒng)多發(fā)的安全隱患就是管路和閥門附件的跑、冒、滴、漏等現(xiàn)象的產(chǎn)生。任何泄漏都會影響整個船舶的正常安全運轉(zhuǎn)和系統(tǒng)功能實現(xiàn)，同時還會造成環(huán)境污染和資源浪費[1-5]。

針對半潛生活平臺所涉及的幾個管路系統(tǒng)，簡單介紹管路系統(tǒng)的管路接頭、管線形式、通艙接點的設(shè)計思路和對泄漏風(fēng)險的控制。

1 生活區(qū)舾裝板內(nèi)管路設(shè)計

對于衛(wèi)生水系統(tǒng)的冷熱水管路、水霧消防管路等液體管路，大部分走在生活區(qū)的舾裝板內(nèi)，一般采用咬合式卡套連接管路，因為咬合式卡套采用螺紋壓緊，容易在振動、冷熱溫度變化的影響下自動松脫。如果壓緊螺母松脫，那么這個咬合式卡套的密封性能就失效，造成泄漏。每個咬合式卡套的位置就是一個潛在的泄漏點，影響系統(tǒng)的安全使用。因此選擇好合適的管路連接件和對閥門進(jìn)行合理布置很重要。

1.1 選擇合適的管路連接件

1)案例。在某項目交付以后，船東反饋一條信息，船很好，就是到處漏水。一個給衛(wèi)生單元供應(yīng)冷水的管路，采用銅管+普通卡套的連接方式，管線在天花板的下面。船東發(fā)現(xiàn)咬合式卡套螺母松脫了，冷水管漏水嚴(yán)重。

2)原因分析。螺紋卡套松脫的原因是，附近振動很大，但是沒有管夾子來限制振動對卡套螺母的影響，振動將卡套的螺母螺紋振松。見圖1，這種常規(guī)咬合式卡套的外觀和安裝形式，壓緊螺母采用人力扳手?jǐn)Q緊，人為因素影響很大，容易擰得不緊或過緊。

圖1 螺母式卡套安裝

3)結(jié)論。螺母式卡套容易遭到振動而失效產(chǎn)生泄漏，而且在安裝時，由于是采用人力扳手操作，螺母受力不均勻，容易產(chǎn)生形變。

所以，在新項目上，采用銅管+擠壓式卡套的形式，至今沒有船東抱怨泄漏問題，系統(tǒng)運行良好。圖2、3是擠壓卡套的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和安裝形式，其中內(nèi)部起密封作用的○型圈具有CE飲用水安全證書，使用專業(yè)的液壓鉗進(jìn)行安裝，避免了人為因素的影響。

對于冷熱水管路低壓系統(tǒng),可以采用擠壓式卡套+銅管的方式,或者采用熱熔焊接的塑料管系統(tǒng)；對于水霧消防的高壓管路,可以采用吞咽式卡套，類似于擠壓卡套的操作方式,但是采用內(nèi)多圈鋼齒環(huán)擠壓咬合管壁密封。這兩種卡套都不可以拆卸,屬于免維護(hù)的形式,與咬合式卡套比較,沒有螺母松脫的風(fēng)險。整個系統(tǒng)的泄漏點的泄漏風(fēng)險大幅降低,系統(tǒng)的安全性自然提高,確保了系統(tǒng)的安全使用。圖4、圖5就是這種吞咽式卡套的外觀和形式，其中起密封作用的是內(nèi)部多圈鋼齒環(huán)。由于使用專業(yè)的液壓鉗進(jìn)行安裝，避免了人為因素的影響，鋼齒圈咬合鋼管外壁從而起到密封作用，內(nèi)部還有○型圈，主要是防止水進(jìn)入內(nèi)部鋼齒圈(露天位置使用，其他位置可以取消)。

圖2 擠壓式卡套接頭剖面

圖3 擠壓卡套安裝示意

圖4 咬合式卡套內(nèi)孔

表2、表3為《ABS船級社規(guī)范》4-6-2章節(jié)對各種卡套的使用位置和系統(tǒng)的要求。

在流體管路系統(tǒng)中，盡量減少螺紋密封的使用，多采用擠壓式、塑料管熱熔(見圖6)等接頭形式，可以減少人為泄漏點的數(shù)量和控制安裝位置，降低泄漏風(fēng)險。

圖5 咬合式卡套安裝示意

表2 機械接頭舉例

表3 管系等級下的機械接頭的應(yīng)用

注：×允許使用；-不允許使用；D0管子外徑。

圖6 塑料管熱熔焊接示意

1.2 閥門的選擇和配置

對于閥門的配置，就一個原則，多用根閥，在給每個用戶供水時，當(dāng)從主管路上引一路分支后，必須在這個分支上添加一個根閥并保持常開狀態(tài)，另外在用戶的末端另外配置經(jīng)常操作的閥門。

1)原因。如果沒有分支的根閥，那么，當(dāng)一個支路末端閥門由于操作頻繁而損壞時，它的損壞會影響整個區(qū)域用戶的使用。

2)結(jié)論。分支加根閥，多用擠壓或者塑料熱熔的閥門，泄漏和損壞的幾率將降到最低。球閥操作要全開、全閉，否則球心容易汽蝕失效， 多用不銹鋼或塑料閥門，避免水腐蝕。

圖7為典型的管路根閥逐級布置，從主管到分支，從分支到具體用戶，都有根閥控制。

圖7 居住區(qū)淡水分配

2 遙控測深系統(tǒng)的管路設(shè)計

對于遙控測深系統(tǒng)，廠家的管路示意圖設(shè)計是，當(dāng)測深管路到達(dá)用戶艙時，穿艙接點采用咬合式卡套穿艙；進(jìn)艙以后依然采用咬合式卡套連接艙內(nèi)管路；路過鄰居艙時(需要水密的空艙或液艙)，依然采用咬合式卡套連接管路。每個咬合式卡套連接的位置就是一個潛在的泄漏點，影響系統(tǒng)的安全使用，見圖8。

圖8 多個咬合式卡套接頭

對于遙控測深系統(tǒng)的管線優(yōu)化設(shè)計,關(guān)鍵點如下。

1)盡量減少中間泄漏點的數(shù)量。這也是采用成卷的TUBE 或者多芯管的原因。一般采用多芯管(與液壓遙控閥系統(tǒng)一樣)或者TUBE 管(每卷100～200 m的,中間無接縫)。多芯管外面包裹著致密的聚四氟乙烯表皮層,如同電纜一樣,比成卷的TUBE管多了一層保護(hù)，具有超強耐腐蝕性。所以,盡量使用多芯管。中間穿艙只要不是液艙,均采用 RISE 或MCT穿艙。

2)泄漏時,要可以控制,降低對其它艙室和系統(tǒng)的影響。穿液艙時接點采用截止閥根閥+座板法蘭(套管)+SCH80S的不銹鋼管。艙內(nèi)末端可以直接安裝一個球閥，方便管路壓力試驗用。管路進(jìn)艙時在液艙的上部穿艙，即使產(chǎn)生泄漏，也可以將影響降到最低。見圖9～11。

圖9 焊接座板示意

圖10 焊接套管接頭

圖11 不銹鋼管穿艙示意

3)根據(jù)艙室布置采用不同的穿艙形式就可以達(dá)到減少泄漏點的目的。

①空艙穿空艙時,如果是非水密艙壁,可以采用自由孔穿艙,避免管路斷開。

②空艙穿空艙時,如果是水密A60艙壁,可以采用RISEMCT電纜的水密填料函穿艙,避免管路斷開。但是,該穿艙件的承壓必須與該艙壁的人孔蓋水密門等同，能夠承受的壓力相同。

③空艙穿用戶液艙時,穿艙的位置盡量在該液艙的上部,這樣,即使穿艙處泄漏,也可以降低影響(盡量不要從液艙的下部進(jìn)入)。同時管路必須斷開(除非管路很厚,可以采用焊接的套管形式),那么,為了降低泄漏的風(fēng)險以及考慮到泄漏之后的處理,應(yīng)該采用座板法蘭+法蘭式根閥的連接方式。

④空艙穿鄰近液艙再到達(dá)用戶液艙時,在空艙穿鄰居液艙時,依然采用座板法蘭+法蘭式根閥的連接方式,但是,在鄰居液艙內(nèi)則采用座板法蘭+管隧隧道(SCH80S)+套管(連接用戶艙)的方式,多芯管從管隧內(nèi)穿過,中間無接頭,與用戶液艙內(nèi)的傳感器連接。

3 液壓遙控測深系統(tǒng)、快關(guān)閥系統(tǒng)的管路設(shè)計

由于這兩個系統(tǒng)屬于控制系統(tǒng)，對船舶的閥門和系統(tǒng)功能操作來講非常重要。設(shè)計時，盡量采用多芯管或TUBE管，從分配站到閥門，中間盡量不要有可拆卸接頭(如果有接頭，也盡量采用上文所述的方法或免拆卸的接頭)，方便將來業(yè)主維護(hù)。見圖12、13，其它控制管路也可以采用此設(shè)計方法。

圖12 快關(guān)閥系統(tǒng)

圖13 遙控閥系統(tǒng)

4 結(jié)論

船舶與海洋工程的管路系統(tǒng)屬于非常重要的系統(tǒng)，系統(tǒng)正常運轉(zhuǎn)最大的風(fēng)險就是管路系統(tǒng)的跑、冒、滴、漏，所以，可以根據(jù)不同的需要，通過選擇合適的管路形式以及管路接頭接點形式，來減少泄漏點的數(shù)量，從而達(dá)到降低整個管路系統(tǒng)泄漏風(fēng)險的目的。

管路接頭形式，盡量選擇法蘭、焊接套管、擠壓卡套、吞咽式擠壓卡套、根閥等；管材方面，多選用整卷的TUBE管、多芯管，塑料熱熔管；穿艙時，盡量多選用MCT、RISE、自由孔、焊接式套管，盡量減少中間可拆卸接頭的數(shù)量，尤其盡量少用螺紋接頭，穿液艙時盡量從液艙的上部穿艙等；最后，考慮閥門的合理使用，在滿足功能要求的前提下，盡量考慮到每個用戶端口在各自維修時，不要影響到其它共用該管路用戶的正常使用。閥門的布置要以人為本，方便操作和維修，遵循人性化、穩(wěn)定性、安全性的設(shè)計原則，為以后業(yè)主的操作、使用提供方便。

[1] 葉紅城.308 000 DWT VLCC多芯管布置安裝的優(yōu)化設(shè)計[J].廣東造船，2009(6)：39-41.

[2] 中國船舶工業(yè)總公司編.船舶設(shè)計實用手冊：輪機分冊[M].北京：國防工業(yè)出版社，1999.

[3] 輪機工程手冊編委會.輪機工程手冊[M].下冊.北京：人民交通出版社，1994.

[4] 中國船級社.海上移動平臺入級和建造規(guī)范[M].北京：人民交通出版社，2005.

[5] 方文啟.船舶管舾裝設(shè)計工藝[M].附件標(biāo)準(zhǔn)實用分冊.北京：交通電子出版社，2010.