管系加工與安裝技術(shù)的發(fā)展趨勢

范穎

大連船舶重工集團有限公司設計院軍船所機裝室

管系加工與安裝技術(shù)的發(fā)展趨勢

范穎

大連船舶重工集團有限公司設計院軍船所機裝室

本文針對管系加工與安裝工藝的深入分析，論述了管系加工與安裝技術(shù)在現(xiàn)代造船模式下的的發(fā)展趨勢。

船舶建造；管系加工與安裝；發(fā)展趨勢

1 管子材料與管系連接工藝

1.1 管子材料輕量化

船用管子按材料來分主要有鋼管、有色金屬管和非金屬管三大類。

由于價格便宜、加工方便，目前船用管子材料90%以上都是選用碳素鋼管，而軍用艦船則較多的采用合金鋼管和有色金屬管，而在各類船舶上很少采用非金屬管。非金屬管與金屬管相比，具有重量輕、耐腐蝕、成本低等特點，以非金屬管代替金屬管不僅大大節(jié)約了金屬材料，降低成本，而且改善船舶性能，減輕船舶重量、改善勞動條件、提高生產(chǎn)效率。尤其是玻璃鋼管個別性能比鋼管更加優(yōu)秀，可廣泛應用于海水管、淡水管、飲水管、污水管、空氣和測量管等系統(tǒng)。因此，非金屬管以其輕量化、綠色化的特點正逐步代替金屬管在各類船舶上使用。

1.2 管系無焊連接工藝

管系連接是將系統(tǒng)中的機械、設備、儀表、附件和管子等相互連接起來。目前，管系的連接主要有法蘭連接、螺紋連接和焊接連接三種形式。由于法蘭連接成本低、安全可靠，所以目前的管系連接大都采用法蘭連接的方式。但由于法蘭連接其校管、焊接和打磨的工作占管子加工工作量的50%以上，增加了管子加工的工作量，而且由于是剛性連接，容易產(chǎn)生漏水、漏油、漏氣的三漏現(xiàn)象。隨著艦船總段模塊化建造技術(shù)的推廣應用，在總段合攏前，總段區(qū)域大部分設備、管系、電纜等舾裝件都已安裝完畢。所有嵌補管都集中在對接區(qū)域，而合攏區(qū)域空間位置非常狹小，特別是軍用艦艇，這時要在現(xiàn)場進行取樣、加工、試裝、焊接、安裝，既影響船臺的建造周期，又增加了施工難度，顯然不符合總段建造的要求。管系無焊連接工藝在安裝的過程中，不需要進行焊接，省去了管路連接中繁重的焊接工作，從整體上提高了船舶管系的加工以及安裝的效率，保證了船舶管系的使用質(zhì)量。同時，這種無焊連接工藝具有結(jié)構(gòu)緊湊、使用性能達到連接無滲漏、無污染，連接性能穩(wěn)定可靠、可重復使用以及安裝簡單快捷等優(yōu)點，正契合了未來經(jīng)濟發(fā)展的要求，船舶管系無焊連接工藝的大力實施，可以達到節(jié)能減排的效果，符合了時代的發(fā)展，具有明顯的經(jīng)濟和社會效益，是未來船舶可持續(xù)發(fā)展的方向。

目前，管系無焊連接工藝主要有以下幾種：

（1）Wal-form擠壓式管路連接；

（2）止推環(huán)法蘭管路連接；

（3）HS37度擴口式法蘭管路連接；

（4）HS90度擴口式法蘭管路連接；

（5）饒性連接件；

（6）高壓膠管連接。

由于眾多原因，目前，管系無焊連接技術(shù)還未能全面在管系連接推廣應用。但隨著工業(yè)水平的提高，各類型無焊連接接頭，必將在艦船管系中得到廣泛的推廣和應用。

2 管件成組生產(chǎn)系統(tǒng)和信息化管理

要提高管件加工的產(chǎn)量和進度，必須實現(xiàn)管件生產(chǎn)的現(xiàn)代化，而管件生產(chǎn)的現(xiàn)代化不是簡單地實現(xiàn)設備現(xiàn)代化，或簡單地擴大生產(chǎn)規(guī)模，而是要把生產(chǎn)管理、工藝技術(shù)、加工設備和生產(chǎn)場地接成組技術(shù)的先進理論進行改造，以形成穩(wěn)定的生產(chǎn)秩序，實現(xiàn)管件高效生產(chǎn)系統(tǒng)。

成組技術(shù)的管件制造生產(chǎn)系統(tǒng)，是管子加工技術(shù)的當代理論，它的核心思想是工藝成組，將材料規(guī)格、制作工藝相同或相似的一組零件組成一個零件族，同族零件能夠采用相同工藝或工序制作完成，從而減少產(chǎn)品的制作種類，提高生產(chǎn)效率，實現(xiàn)批量生產(chǎn)。與此同時，按零件族制作的工序和工藝要求，制作零件的設備也應成組排列，形成零件族制作工序的生產(chǎn)流水線。國外早已經(jīng)普及應用，國內(nèi)自20世紀80年代開始推廣應用以來，已有不少船廠先后應用了管件族制造法。實施該項目技術(shù)，并非一定要新建管子車間和建立管子加工生產(chǎn)線。不論管件加工是手工操作還是自動化生產(chǎn)，管件族制造法都是組織生產(chǎn)的邏輯原理。近期，上海船舶工藝研究所先后研制出適合我國管材加工的管子定長切割系統(tǒng)、法蘭裝配機和機械人法蘭自動焊接系統(tǒng)，同時，突破了不定長管材套料的關(guān)鍵技術(shù)，并成功應用于江南船舶管業(yè)公司的新建管子加工中心。管子加工生產(chǎn)線的關(guān)鍵設備的成功研制，為我國管子加工應用成組技術(shù)奠定了堅實基礎。隨著管系生產(chǎn)設計的深入發(fā)展和管子數(shù)控加工設備的進一步完善，管材套料切割、管子無余量下料和先焊后彎等先進管子加工工藝，必將會得到越來越多船廠的認可和推廣應用。

管件加工的信息化管理，就是利用計算機網(wǎng)絡和信息的固有特征，對管件成組生產(chǎn)工藝信息進行結(jié)構(gòu)化、層次化、模塊化的描述，形成管件成組生產(chǎn)工藝數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)庫構(gòu)建統(tǒng)一信息平臺，基于統(tǒng)一編碼的計劃、生產(chǎn)、物資管理之間的信息，確保整個生產(chǎn)管理過程的一致性。管件加工信息由設計部門，通過網(wǎng)絡或U盤等傳輸形式，送至管子加工部門的數(shù)據(jù)庫中心，按加工計劃要求，把加工信息傳輸?shù)较嚓P(guān)加工設備，逐步實現(xiàn)無紙化管件加工。

3 現(xiàn)代造船模式對管系安裝工藝的推動

造船模式是指組織造船生產(chǎn)的基本原則和方式，現(xiàn)代造船模式是以統(tǒng)籌優(yōu)化理論為指導，應用成組技術(shù)原理，以中間產(chǎn)品為導向，按區(qū)域組織生產(chǎn)，殼（船體）、舾（舾裝）、涂（涂裝）作業(yè)在空間上分道，時間上有序，實現(xiàn)設計、生產(chǎn)、管理一體化，均衡、連續(xù)地總裝造船。

現(xiàn)代造船模式要求船體按總段建造，舾裝按區(qū)域進行。區(qū)域內(nèi)的所有舾裝件分解成各種單元或模塊，這些單元或模塊單獨進行制造和組裝，形成通用化、系列化、標準化的單元或模塊，然后在該區(qū)域船體建造的零部件、分段、總段各階段上進行安裝。這樣舾裝與船體實行了平行作業(yè)，船體與舾裝分道建造、有序組合，改變了舾裝建造是船體建造的后續(xù)工序的傳統(tǒng)造船工藝。

區(qū)域造船突破了傳統(tǒng)的按照船舶功能系統(tǒng)進行舾裝設計和作業(yè)的方法。管系的安裝不再是按系統(tǒng)進行，而是廣泛地采用單元組裝、分段預裝和總段預裝，擴大地面上平行的分散作業(yè)，以減少碼頭、機艙內(nèi)的多工種的混合作業(yè)。為此，要求管系設計階段，除完成管子設計供內(nèi)場加工外，還應充分考慮管子安裝工藝要求，并應大量選用單元（或模塊）組裝法。單元模塊組裝法是將艦船裝備或系統(tǒng)按功能或?qū)哟误w系，分成若干個有接口關(guān)系的相對獨立單元，再接照通用化、系列化、標準化的設計和生產(chǎn)原則，以不同的方式排列和組合成艦船裝備或系統(tǒng)的一種技術(shù)，是今后艦船建造，也是管系安裝的發(fā)展方向。

4 結(jié)束語

以上是對管系加工與安裝技術(shù)未來發(fā)展方向的一些分析和論述，隨著我國各船舶制造行業(yè)對管系加工與安裝在造船中的重新認識，尋求一套行之有效的管件制作方法和生產(chǎn)組織模式已成為現(xiàn)代造船的一項重要課題，充分了解管系加工與安裝技術(shù)的發(fā)展方向時刻掌握發(fā)展動態(tài)，現(xiàn)代造船模式下的管系加工與安裝會迎來一個質(zhì)的飛躍。

[1]髙介祜.造船生產(chǎn)設計.國防工業(yè)出版社，1989

[2]付錦云.船舶管路系統(tǒng).哈爾濱工程大學出版社，2006