淺議油船改裝瀝青船

王 靜，徐海軍

(南通中遠(yuǎn)船務(wù)工程有限公司，江蘇 南通 226005)

某油船于2013年5月份到我公司進(jìn)行瀝青船的改裝修理，期間經(jīng)歷了超高溫惡劣天氣的挑戰(zhàn)，歷時(shí)5個(gè)多月，于2013年10月24日成功交付。如今該船運(yùn)行狀況良好，船東高度贊揚(yáng)了本次改裝修理的成功完成。本文從絕熱材料的選擇和安裝、加熱盤管的制作和安裝、貨油管和伴熱管的制作和安裝、新鍋爐房的設(shè)置和吊運(yùn)安裝、以及貨油濾器的設(shè)計(jì)制作5個(gè)方面詳細(xì)分析了瀝青船改裝的技術(shù)難點(diǎn)，以期對(duì)其他船廠對(duì)于該類型船舶的修理起到借鑒作用。

1 絕熱材料的選擇和安裝

該船選用的保溫材料是泡沫玻璃，泡沫玻璃具有吸水率低、絕熱效果好、防水、防氣、耐高低溫、吸聲、容重輕、不燃燒、耐腐蝕、防鼠害、機(jī)械強(qiáng)度高、容易加工以及便于施工等特點(diǎn)。為了可靠地安裝固定，可把每4片泡沫玻璃分為1組，每塊泡沫玻璃由碰釘固定，采用薄鐵皮蓋面，四周用扁鐵壓住鐵皮，再等間距地布置螺柱固定住扁鐵，從而牢固地將絕熱層固定，見圖1。所有與其它艙室或空間相鄰的艙壁 (橫艙壁、縱艙壁、斜坡、壁墩、強(qiáng)框架等)均需設(shè)置500mm的延伸區(qū)域，以防止溫度通過壁板傳遞到相鄰艙室，從而導(dǎo)致熱量的損失，且可能造成相鄰艙室溫度過高危害主船體的結(jié)構(gòu)及其他的系統(tǒng)。延伸端部采用角鋼L110×70×8封頭。絕緣層安裝的難點(diǎn)主要集中在邊角的處理上。首尾線型位置艙壁與艙壁相交位置為非直角區(qū)域，因?yàn)榻^緣層為硬度較高的泡沫玻璃，不能彎曲加工。所以邊角節(jié)點(diǎn)安裝的合理性直接影響到施工的難易與進(jìn)度。邊角的處理方式主要分3種情況進(jìn)行:小于90°、介于90°到180°之間、大于180°。

圖1 泡沫玻璃絕緣層安裝節(jié)點(diǎn)示意圖

2 加熱盤管的制作和安裝

為了給貨艙區(qū)提供足夠的熱量以保證溫度控制在180℃左右，全部貨艙底部及斜坡均安裝了大量的加熱盤管。每個(gè)貨艙加熱盤管被分為3個(gè)獨(dú)立的回路，三進(jìn)三出，每組回路均與主甲板的主熱油進(jìn)出管相連。為方便加熱盤管的吊運(yùn)進(jìn)艙、現(xiàn)場(chǎng)安裝、后續(xù)維修保養(yǎng)及有效降低熱膨脹效應(yīng)對(duì)加熱盤管的危害，加熱盤管被分成若干組片體獨(dú)立制作，且每組加熱盤管均采用U型螺栓固定在管子支架上，見圖2。加熱盤管片體的制作、試壓均在車間進(jìn)行，從而大幅度減少了現(xiàn)場(chǎng)放樣、安裝、對(duì)接、電焊、打磨等艙內(nèi)工作，在有效保證產(chǎn)品質(zhì)量的同時(shí)，降低了生產(chǎn)成本，縮短了生產(chǎn)周期。片體進(jìn)艙后再用連接管將各組加熱盤管連接成完整的回路。加熱盤管采用DN50、SCH40普通無縫鋼管彎制而成，彎頭大小取4倍管徑，采用冷彎?rùn)C(jī)折彎，此處在彎頭磨具制作的時(shí)候需要特別注意，磨具的半徑應(yīng)考慮無縫鋼管的彈性變形，即制作的磨具實(shí)際半徑應(yīng)略小于理論半徑。為了降低每組加熱盤管的熱膨脹效應(yīng)對(duì)盤管的損害，每組加熱盤管長(zhǎng)度不大于9m，而為了有效減少?gòu)濐^的數(shù)量，并結(jié)合廠內(nèi)庫(kù)存鋼管的長(zhǎng)度規(guī)格，每組加熱盤管長(zhǎng)度不小于6m。盤管對(duì)接采用氬弧焊，并用套管連接，從而起到雙重保護(hù)的作用。為方便加熱盤管的吊運(yùn)進(jìn)艙、現(xiàn)場(chǎng)安裝、后續(xù)維修保養(yǎng)，每組加熱盤管均被固定在管子支架上，支架的大小根據(jù)各組加熱盤管的尺寸確定。支架主框架采用IPE140工字鋼，斜撐采用U100槽鋼，支腿采用IPE200工字鋼。

圖2 貨艙區(qū)加熱盤管典型布置圖

3 貨油管和伴熱管的制作和安裝

由于貨物是約180℃的瀝青，為了有效保證整個(gè)貨油系統(tǒng)的順利運(yùn)行，泵房?jī)?nèi)貨油泵、濾器、以及貨艙區(qū)外的貨油管均設(shè)置2根DN50、SCH40的伴熱管，再敷設(shè)100mm厚的陶瓷棉絕熱層包裹住貨油管及伴熱管，而室外區(qū)域的絕熱層同甲板熱油管路一樣，均使用不銹鋼鐵皮包裹絕熱層，接縫處使用密封膠密封。為了防止熱油循環(huán)過程中熱量的損失，整個(gè)熱油循環(huán)管路從鍋爐進(jìn)出口到主甲板貨艙熱油進(jìn)出口均敷設(shè)陶瓷棉，并用不銹鋼鐵皮包裹，鐵皮接縫處使用密封膠密封，防止雨水從接縫處滲入陶瓷棉而降低絕熱效果。為了有效防止熱油主管的熱膨脹效應(yīng)破壞熱油管路、支架，熱油進(jìn)出主管均布置有數(shù)個(gè)伸縮膨脹接頭，支管則設(shè)置了合適的膨脹彎頭，見圖3。

圖3 甲板貨油管、熱油管布置圖

4 新鍋爐房的設(shè)置和吊運(yùn)安裝

為了保證熱油系統(tǒng)的順利運(yùn)行，在熱油泵與鍋爐之間設(shè)置1臺(tái)熱油膨脹柜，從而及時(shí)地排除整個(gè)管路系統(tǒng)中的氣體，補(bǔ)充整個(gè)熱油系統(tǒng)運(yùn)行中的熱油損耗。加熱盤管里的熱油由鍋爐房?jī)?nèi)的2臺(tái)3.9kW的熱油鍋爐提供，熱油鍋爐將熱油加熱至指定溫度后 (約220℃)，輸送到熱油主管，再經(jīng)主管流向各路支管，然后流向各個(gè)艙室加熱盤管，經(jīng)加熱盤管給大艙貨品加熱后再回到熱油回路，最后再通過熱油泵將熱油送回?zé)嵊湾仩t，完成整個(gè)加熱循環(huán)。為了給2臺(tái)鍋爐 (1臺(tái)備用)、膨脹柜、泵、閥組等提供足夠的空間，該船在原生活區(qū)后面的艉甲板上新加一鍋爐房，見圖4。

圖4 鍋爐房?jī)?nèi)部布置圖

鍋爐房分設(shè)3層甲板，將其分割成上下2個(gè)空間，在下部空間布置鍋爐及泵組，上部空間布置蒸汽鍋爐和熱油膨脹柜。因詳設(shè)圖紙上的材料、規(guī)格均為歐標(biāo)，需要國(guó)外定制，且價(jià)格較高，供貨周期長(zhǎng)。通過強(qiáng)度計(jì)算，提出了國(guó)標(biāo)替代歐標(biāo)的可行性方案。在充分滿足強(qiáng)度的前提下，替代產(chǎn)品所產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)重量無明顯變化，取得了設(shè)計(jì)公司和船東的認(rèn)可，也為船東縮短了船期、節(jié)約了開支。將鍋爐房的3個(gè)分段、2臺(tái)鍋爐和1個(gè)熱油膨脹柜分步交替吊裝。分段1吊運(yùn)上船定位安裝焊接完畢后，吊運(yùn)2臺(tái)熱油鍋爐及泵組到位，并做必要保護(hù)措施后，分段2吊運(yùn)上船。分段2裝焊完畢后，再吊運(yùn)蒸汽鍋爐和熱油膨脹柜到位，做好必要的保護(hù)措施后，最后吊裝分段3。通過逐步交叉吊裝，避免了工藝孔的開設(shè)，減少了大量現(xiàn)場(chǎng)挖補(bǔ)工作，降低了人力成本，避免了材料浪費(fèi)，節(jié)省了現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)間。

5 貨油濾器的設(shè)計(jì)制作

因貨油材質(zhì)的變化，原貨油泵已無法滿足新的工作要求，所以需要將原來的4臺(tái)貨油泵拆除并更換成3臺(tái)新的螺桿泵，并為每臺(tái)貨油泵配備1個(gè)貨油濾器 (見圖5)。該濾器因?yàn)樾枰c貨油泵及原船的貨油管通過法蘭連接，而泵房的可用空間有限，需要特別定制。在進(jìn)行了濾網(wǎng)強(qiáng)度、流量、濾通面積比、濾器筒體加熱罩強(qiáng)度等的專業(yè)計(jì)算后，濾器的各項(xiàng)參數(shù)達(dá)到了相關(guān)技術(shù)要求，大幅度降低了濾器的現(xiàn)場(chǎng)制作難度。價(jià)格也比市面上成品濾器更為便宜，同時(shí)該濾器的工作效率也得到了船東的認(rèn)可。

圖5 貨油濾器布置圖

濾器加熱套筒需承受7MPa的高壓熱油，根據(jù)有限元建模分析，在安全系數(shù)取1.5倍的情況下，本濾器加熱套筒內(nèi)部構(gòu)件最危險(xiǎn)點(diǎn)受力約為207MPa，而且該加熱套采用AH32高強(qiáng)鋼制作，強(qiáng)度完全滿足工作需要。

以上從5個(gè)方面闡述了油船改裝成瀝青船的技術(shù)難點(diǎn)，我們?cè)趯?duì)該公司一系列油船改裝成瀝青船的過程中，積累了大量的技術(shù)參數(shù)和豐富的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，在瀝青船改裝領(lǐng)域開創(chuàng)了市場(chǎng)。