舵機液壓管非焊接接頭的應(yīng)用

肖錦強　龐春志

（1.廣船國際總裝二部；2.廣船國際廣利公司?。?/p>

舵機液壓管非焊接接頭的應(yīng)用

肖錦強1龐春志2

（1.廣船國際總裝二部；2.廣船國際廣利公司）

本文主要介紹了船上舵機液壓管非焊接接頭的應(yīng)用、制作方法和優(yōu)缺點。應(yīng)用非焊接接頭減少了管路焊接工作量，提高了施工效率和管路安裝質(zhì)量。

舵機液壓管非焊接接頭應(yīng)用

0　前言

隨著造船業(yè)的高速發(fā)展,船舶的建造周期越來越短，如何保證建造質(zhì)量是擺在我們面前的一個難題，我們嘗試在一些船用設(shè)備的液壓管路上采用了無焊接的管路接頭。

舵機液壓系統(tǒng)的工作壓力比較高，一般采用高壓四方法蘭或平肩螺紋接頭進行焊接后的連接。舵機液壓管路的工作壓力比較高，現(xiàn)場校裝的管路由于受到環(huán)境條件的限制，焊接難度加大，存在焊縫合格率偏低、液壓系統(tǒng)串油周期較長等問題。因此，我們在某船舵機液壓系統(tǒng)管路上開始采用了新的無焊接擴口松套法蘭、成型接頭的非焊接管路連接形式，大大減少了現(xiàn)場管的焊接工作量，降低了施工難度，改善了施工人員的作業(yè)環(huán)境，大大縮短了舵機液壓系統(tǒng)的安裝周期，提高了生產(chǎn)的效率，目前該種管路接頭的連接形式在一些船上推廣應(yīng)用。

1　舵機液壓系統(tǒng)的簡介

本船采用液壓推桿式舵機、液壓系統(tǒng)由主泵組、輔泵組、自動舵伺服機構(gòu)、液壓油箱和手搖泵等組成。舵機液壓系統(tǒng)的工作壓力為165bar，強度試驗壓力為310 bar，系統(tǒng)油液的清潔度為NAS1683中7級要求。該船舵機液壓系統(tǒng)的管子、37度擴口法蘭、成型接頭均為廠家全套供貨，同時廠家配備專用的擴口機和成型機工具，便于管子的現(xiàn)場擴口或成型制作。成型接頭一般可分為L輕型和S重型兩種類型，適用的管子外徑為8mm至38mm之間。L輕型的工作壓力約為160至500bar，S重型的工作壓力約為315至800bar。擴口法蘭根據(jù)不同的法蘭標準可分為三種類型，分別為SAE3000、SAE6000和DIN。SAE3000類型的擴口法蘭工作壓力約為50至350bar，SAE6000類型的擴口法蘭工作壓力約為420bar，DIN類型的擴口法蘭工作壓力約為5350至400bar，適用的管子外徑常為42mm至140mm之間。舵機液壓系統(tǒng)的管材為非標準的一級非焊無縫管，管子的規(guī)格常用外徑X壁厚表示，本船使用的管子規(guī)格為50×3mm，35×3mm，25×2.5mm，22×3mm，18×3mm，此類非標的管子相比常用的CB/T3075標準的船用鋼管的外徑偏大。本船為無限航區(qū)航行的公務(wù)船，船東綜合考慮到該船作業(yè)環(huán)境的海況存在振動大、溫差大等特點，要求采用非焊接形式的管路連接方式。采用這種非焊接接頭的舵機液壓系統(tǒng)初次投資成本較高，但是可以大大減少管子的焊接量、降低勞動成本、縮短串油和整個舵機液壓系統(tǒng)的安裝周期。

2 擴口法蘭和成型接頭的制作和安裝

2.1擴口法蘭的制作和安裝

松套法蘭+管端擴口是管路連接的一種非焊接方式，俗稱擴口法蘭連接。它的基本制作流程為先對管子進行鋸割，后去除管端的毛刺，每個管端擴口前先裝進一個松套法蘭，注意松套法蘭的兩個端面是存在正反面之分的，法蘭的正面是經(jīng)過表面加工處理的，表面光滑，安裝時正對擴口管端。法蘭的反面則為整體鑄造成型的，平面沒有再次加工，表面粗糙，法蘭的反面安裝時要背對管子擴口端。然后在專用的擴口機設(shè)備上對管子的管端進行擴口，根據(jù)所選擇的管子外徑，選擇與擴口機相匹配的夾具和37度擴口模具進行管端的冷加工。管端擴口成37度后要重點對管端口和兩個頂錐進行清潔干凈，同時檢查頂錐槽里的O型密封圈松緊合適度和橡膠的質(zhì)量。這是擴口法蘭連接中滿足高壓密封的關(guān)鍵點所在。一對頂錐可分為DO型和DF型兩種類型，DF型頂錐是在37度錐面縱向方向處加工圓形凹槽，使用O型密封圈與擴口的管子管端進行縱向方向的密封。D0型頂錐是在DF型頂錐縱向密封的基礎(chǔ)上在橫向接觸面上多加工一個圓形凹槽，使用O型密封圈進行頂橫向的密封。最后2根已擴口的管子、一對松套法蘭、一對頂錐及O型密封圈通過螺栓的緊固連接，起到管路的密封作用。具體的連接見示意圖1和實物圖2。

圖1　擴口法蘭連接示意圖

　　　圖2　擴口法蘭實物圖

2.2成型接頭的制作和安裝

成型接頭技術(shù)是在國際標準ISO8434-1中第一部分：24度壓縮式管接頭技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的，它是一種螺母+密封環(huán)+成型管組成的新型耐高壓非焊接管接頭。我國標準GB/T3737的卡套式管接頭主要是依靠上緊螺母將卡套環(huán)壓縮在管子表面上從而起到密封的作用，沒有對管端進行擠壓成型，一般只適用于管路系統(tǒng)壓力小于10MPA的低壓管路上。對于高壓力的管路系統(tǒng)目前使用了新型的成型接頭。成型接頭與普通的卡套式接頭均使用相同的接頭本體和螺母，成型接頭是一種非焊接的管接頭，具有施工簡單、耐高壓力時密封性穩(wěn)定好等特點，相對卡套式接頭，更適合劇烈振動的工況如船舶、海洋工程，管子成型外徑尺寸在10至42mm之間，適用于小管徑管子之間的非焊接連接。鋼管的管端成型是在廠家配套的成型機設(shè)備上實現(xiàn)的，它的基本制作流程為先對管子進行鋸割，后去除管端的毛刺，每個管端口成型前前先裝進一個螺母，安裝螺母時注意有螺紋端的螺母面朝向管端，根據(jù)所選管子外徑，選擇與成型機相匹配的成型模具進行管端的冷加工成型。管子成型后在管端套上密封環(huán)，將兩根管子通過接頭本體和螺母內(nèi)外螺紋配合上緊在一起，從而起到密封的作用。成型接頭的實物圖見圖3。

圖3　成型接頭實物圖

3　擴口法蘭和成型接頭在該船使用的優(yōu)缺點

3.1擴口法蘭和成型接頭使用的優(yōu)點

本船舵機液壓系統(tǒng)現(xiàn)場管廣泛使用了新型的無焊接管子連接方式中的擴口法蘭和成型接頭。因為管子無需再進行焊接，大大減低了焊接工的勞動強度和勞動成本的投入，成型接頭或擴口法蘭的制作周期相比焊接管更短，制作質(zhì)量穩(wěn)定，密封性好。舵機焊接管焊接后的焊縫質(zhì)量必須經(jīng)過嚴格的檢驗，出現(xiàn)不合格的焊縫質(zhì)量問題后管子必須重新制作，這樣將浪費大量的時間、人力、物力。同時焊接的管子可能存在少量的焊渣、焊瘤，嚴重影響到舵機液壓系統(tǒng)的串油周期和質(zhì)量，但擴口法蘭或成型接頭因為沒有焊接工序所以就無需擔(dān)心焊渣、焊瘤影響到油液清潔度的問題。通過船舶舵機液壓管的實際使用比較，一般的舵機液壓系統(tǒng)若使用焊接方式的管子連接起來，整個制作、焊接、管子密試及處理安裝的時間約需要1個月的時間，若使用無焊接的擴口法蘭或成型接頭方式制作管子，現(xiàn)場只需7天即可完成制作，因為其中節(jié)省了管子的焊接、打磨、焊縫檢驗、管子處理等許多流程，大大縮短了整個系統(tǒng)安裝完整性的周期。同時焊接方式的管子串油周期一般需要15天，但全部使用無焊接方式的成型接頭、擴口法蘭連接的管子只需5天的串油時間就能達到系統(tǒng)的清潔度要求。擴口法蘭和成型接頭非焊接管子連接方式可以減少現(xiàn)場焊接的工作量，改善施工人的工作環(huán)境，大大縮短了管子安裝的周期，可以大大的降低人工成本，但該接頭的采購成本比較高。

3.2擴口法蘭和成型接頭應(yīng)用上的不足

本船舵機液壓系統(tǒng)管子大部分都使用了無焊接的擴口法蘭、成型接頭的連接方式，但設(shè)備本身廠帶的外接端是各式各樣的，部分接頭無法進行非焊接的連接。舵機液壓系統(tǒng)高壓部分的管子和平肩接頭的外徑原則上要求為同一管徑，但實際生產(chǎn)中主泵組的舵機廠家配過來的高壓平肩接頭管子外徑和系統(tǒng)中的管子外徑不一致，造成了后期廠家重新加工配對的非標管接頭，校裝好的管子需重新制作，浪費了大量的時間和人力、物力。同時廠家制作的部分成型接頭密封環(huán)和擴口法蘭O型密封圈存有一定的來貨質(zhì)量問題，在壓力高達到40MPA時進行密封性試驗時，容易出現(xiàn)O型密封圈斷裂，密封環(huán)橡膠脫落漏油問題。望后續(xù)船舶設(shè)計部門與舵機廠家技術(shù)部門進行有效的溝通，提供外部管路的數(shù)據(jù)及技術(shù)參考要求，修改舵機廠外部管口的外形尺寸，設(shè)計部門配套相應(yīng)的非焊接成型接頭和擴口法蘭的無焊接連接方式的接頭，以使整個舵機液壓系統(tǒng)全部使用無焊接的連接方式，減少現(xiàn)場的焊接工作量和難度，同時廠家提高密封環(huán)和擴口法蘭O型密封圈的制造質(zhì)量或優(yōu)化材質(zhì)，使其能承受更高的壓力，這樣擴口法蘭和成型接頭在高壓管路系統(tǒng)密封性、縮短安裝周期和降低生產(chǎn)成本上的優(yōu)勢將更加明顯。

4　結(jié)束語

液壓系統(tǒng)管路采用了無焊接擴口法蘭、成型接頭的非焊接形式進行管路間的連接，大大減少了管路的焊接工作量。經(jīng)過對新技術(shù)、新工藝的了解、掌握，通過大家的努力，施工人員已基本掌握了擴口機、成型機設(shè)備的日常操作，掌握了無焊接擴口法蘭、成型接頭安裝方式，大大降低了勞動者的工作強度和工作的難度，改善了現(xiàn)場的作業(yè)環(huán)境，縮短了生產(chǎn)的周期，降低人工成本，確保了船舶上液壓系統(tǒng)的整體質(zhì)量，目前該技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用。

[1]中船海洋科技公司的非焊接管系產(chǎn)品選型手冊，2010。

[2]舵機工作圖

10.3969/j.issn.2095-4506.2016.01.006

肖錦強（1981--），男，工程師，船舶輪機。

龐春志（1979--），男，高級工，船舶管工。

（2014-12-10）