船舶上建供排水系統(tǒng)管材的選用比較

於黃萍

（滬東中華造船（集團(tuán)）有限公司 上海200129）

船舶上建供排水系統(tǒng)管材的選用比較

於黃萍

（滬東中華造船（集團(tuán)）有限公司 上海200129）

文章根據(jù)船舶上建供排水系統(tǒng)介質(zhì)的特點(diǎn)，描述了系統(tǒng)及其使用的各種管材的特性，同時(shí)對(duì)各種管材在質(zhì)量、價(jià)格、設(shè)計(jì)、施工等各方面進(jìn)行對(duì)比，得出結(jié)論：不銹鋼管和紫銅管仍將繼續(xù)使用，但塑料管優(yōu)勢(shì)明顯，其應(yīng)用會(huì)越來(lái)越廣泛。

上層建筑；供排水系統(tǒng)；管材；塑料管

引 言

船舶上建供排水系統(tǒng)分為生活用水系統(tǒng)和生活污水系統(tǒng)，生活用水系統(tǒng)可分為洗滌水系統(tǒng)、衛(wèi)生水系統(tǒng)和飲用水系統(tǒng)，洗滌水系統(tǒng)又包括冷水系統(tǒng)和熱水系統(tǒng)。近年來(lái)，歐美等國(guó)開(kāi)始將船舶所有生活用水系統(tǒng)合并為一套飲用水系統(tǒng)，雖然目前這種設(shè)計(jì)在國(guó)內(nèi)的實(shí)踐項(xiàng)目不多，但其仍代表了未來(lái)的一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)。船舶上建供排水系統(tǒng)對(duì)于船舶來(lái)說(shuō)雖然不是至關(guān)重要的系統(tǒng)，但選用管材價(jià)格的高低、施工以及維修的便利性等因素對(duì)船廠和船東依然非常重要。

1 管材類(lèi)別及應(yīng)用

1.1 金屬管材

金屬管材的使用不受介質(zhì)溫度及環(huán)境溫度的限制。目前上建生活用水使用的金屬管材主要有鍍鋅鋼管、銅管、不銹鋼管以及銅鎳合金管等。其中，鍍鋅鋼管應(yīng)用于洗滌水系統(tǒng)以及衛(wèi)生水系統(tǒng)，而銅管和不銹鋼管可以應(yīng)用于所有生活用水系統(tǒng)，目前比較多的用法如：飲用水管使用不銹鋼管，冷熱水管使用紫銅管，黑、灰水管使用鍍鋅鋼管等。

1.2 塑料管材

目前上建生活用水使用的塑料管材主要有：

PVC-U（Polyvinyl Chloride，硬聚氯乙烯）

PVC-C（Polyvinyl Chloride chlorinated，氯化聚氯乙烯）

PB（Polybuthylene，聚丁烯）

PE 100（Polyethylene，聚乙烯）

ABS（Acrylnitril Butadien Styrene，工程塑料，丙烯腈、丁二烯、苯乙烯的共聚物）

PE-RT（Polyethylene with Raised Temperature Resistance，耐熱聚乙烯）

PP-R（Poly Propylene Random Copolymer， Ⅲ型無(wú)規(guī)共聚聚丙烯）

其中，PVC-U較多應(yīng)用于黑灰水管，PVC-C用于石油化工等工業(yè)場(chǎng)合，船上很少應(yīng)用，PVC-C和PVC-U均不得用于飲用水管。ABS因價(jià)格昂貴也很少應(yīng)用。塑料管的使用溫度及耐熱性能決定了PVC-U、PE 100、ABS 僅能用于冷水管，而PP-R、PB、PE-RT則可作為熱水管。PE 100、PB和PP-R較多應(yīng)用于飲用水管。

塑料管材在船上應(yīng)用時(shí)必須具有形式認(rèn)可證書(shū)，證書(shū)中載明了管材的導(dǎo)電性、低播焰性等內(nèi)容；用于飲用水時(shí)認(rèn)可證書(shū)還需包括符合GB/T 17219（生活飲用水輸配水設(shè)備及防護(hù)材料安全性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)）等相應(yīng)的衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)等相關(guān)內(nèi)容。

2 上建供排水系統(tǒng)及介質(zhì)類(lèi)型

通常，船舶上建供排水主要包括供水系統(tǒng)、排水系統(tǒng)和透氣系統(tǒng)。

2.1 供水系統(tǒng)

上建供水系統(tǒng)的組成、功能以及水源等方面的描述參見(jiàn)表1。

表1 上建供水系統(tǒng)

2.2 排水系統(tǒng)

上建供水系統(tǒng)的組成、功能以及管路介質(zhì)等方面的描述參見(jiàn)下頁(yè)表2。

2.3 透氣系統(tǒng)

灰水系統(tǒng)及重力式黑水系統(tǒng)還需要設(shè)置透氣管，透氣管頂部一般布置在煙囪頂部或其他遠(yuǎn)離且不影響人員活動(dòng)的區(qū)域。透氣管一般均選用鍍鋅鋼管，在后續(xù)討論中對(duì)此將不再詳述。

表2 上建排水系統(tǒng)

3 比較選用

各種管材的質(zhì)量、價(jià)格、施工要求等各方面因素均有區(qū)別，設(shè)計(jì)人員在選用時(shí)應(yīng)根據(jù)工廠實(shí)際情況充分予以考慮。

3.1 質(zhì)量及價(jià)格

上建管材密度及價(jià)格指數(shù)見(jiàn)表3。從表中可以看出，塑料管和金屬管材的密度相差比較大，使用塑料管可以大幅減輕管材質(zhì)量。不同類(lèi)型的管材價(jià)格相差也比較大，若以不銹鋼管的單價(jià)為基數(shù)1，紫銅管能達(dá)到1.5。

表3 上建管材密度及價(jià)格指數(shù)表

表中塑料管和銅鎳管的價(jià)格均以進(jìn)口價(jià)格（塑料管以GEORG FISCHER為例、銅鎳合金管以EUCARO為例）進(jìn)行比較的，不同廠家價(jià)格略有不同，國(guó)產(chǎn)塑料管和銅鎳合金管的價(jià)格比進(jìn)口的低一些。另外，紫銅管的價(jià)格波動(dòng)較大，設(shè)計(jì)選用時(shí)應(yīng)隨時(shí)關(guān)注市場(chǎng)報(bào)價(jià)。

以PE-RT管和不銹鋼管對(duì)比為例，假如DN32的PE-RT管選40×3.7、不銹鋼管選42.4×2.6，PE管和不銹鋼管的每米質(zhì)量分別為0.4 kg和2.57 kg，質(zhì)量相差約5倍多。若不銹鋼管按40元/kg計(jì)，PE-RT管和不銹鋼管的每米價(jià)格分別為5.61元和102.73元，價(jià)格相差17倍。

綜合各方面的因素，在上建供排水管材選型中，無(wú)論從減重還是價(jià)格方面考慮，選用塑料管都具有明顯優(yōu)勢(shì)。

3.2 管子吊架

按CCS《鋼質(zhì)海船入級(jí)規(guī)范》中的《附錄1船用塑料管的生產(chǎn)與應(yīng)用》，“船上系統(tǒng)中管架的選擇和間距應(yīng)取決于許用應(yīng)力和最大撓度。支架之間的距離應(yīng)不大于管子制造廠所推薦的距離。”塑料管道的吊架間距應(yīng)按制造廠標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。一般情況下，塑料管道的吊架間距要小于金屬管道，因此，使用塑料管道時(shí)的吊架費(fèi)用及工作量要高于金屬管道，當(dāng)然，銅鎳合金管的支架費(fèi)用肯定高于其他金屬管道。

銅鎳合金管和塑料管的管子吊架通常由制造廠商隨管材一起提供，但有能力的船廠也可自行采購(gòu)或制作以降低成本。鍍鋅鋼管、不銹鋼管和紫銅管的管子吊架一般屬船廠庫(kù)備件，船廠可參考CB/T 3780（管子吊架）要求從市場(chǎng)采購(gòu)或自行制作。

3.3 設(shè)計(jì)施工因素

船廠工人通?？梢酝瓿筛鞣N材質(zhì)管道的排布施工，但也有船廠金屬管道自己施工，塑料管道則由制造商派人施工。

不銹鋼管、鍍鋅鋼管和紫銅管在船廠屬于庫(kù)備件，放樣完成后，管子加工車(chē)間自行按圖完成管子制作；銅鎳合金管、塑料管均為采購(gòu)件，放樣完成后由制造廠提供，其要求船廠能提供比較準(zhǔn)確的訂貨清單。由此可見(jiàn)，前者更改容易且耗時(shí)短，而后者需要制造廠配合且耗時(shí)比較長(zhǎng)。

對(duì)于管子連接，金屬管道一般采用法蘭連接，小管子也可采用卡套連接。銅鎳合金管的焊接要有相應(yīng)的WPS文件，塑料管則采用熱熔連接。施工完成后，供水管進(jìn)行壓力試驗(yàn)，排水管進(jìn)行實(shí)效試驗(yàn)。從施工角度而言，塑料管道的施工要比金屬管道方便；但從維修的角度看，金屬管道則較為方便。

3.4 船東因素

上建生活水系統(tǒng)最終選用何種管材目前在很大程度上仍取決于船東。在船舶建造規(guī)格書(shū)談判期間，若船東在管材選用上有傾向性的意見(jiàn)，船廠在價(jià)格方面相差不是太大且滿足《船用塑料管的生產(chǎn)與使用》的情況下，基本都會(huì)同意船東的要求。

4 選用實(shí)例

表4列出了某些船型上建供排水管材的選型。上建區(qū)域以外的供排水系統(tǒng)管材選擇可以與上建不一致，一般以主甲板為界。比如，有些船上建黑灰水管使用不銹鋼管，而機(jī)艙區(qū)域使用鍍鋅鋼管。

表4 某些船型上建供排水管系選型列表

從表4的實(shí)際應(yīng)用可以看出，塑料管在船舶上建供排水管材使用中的比重越來(lái)越大，不銹鋼管和紫銅管也仍有一定的市場(chǎng)。鍍鋅鋼管因其內(nèi)壁易生銹、結(jié)垢，容易造成“二次污染”，其在上建供排水中的應(yīng)用已經(jīng)越來(lái)越少，在飲用水管中已基本不再使用。

5 結(jié) 論

船舶上建供排水管系在整個(gè)船舶管系中只占很小一部分，按壓力等級(jí)和溫度分級(jí)也僅屬于三級(jí)管，但管系設(shè)計(jì)的好壞卻直接關(guān)系到船員的工作生活和健康。船舶上建供排水管材的最終選擇不僅要考慮輸送的流體介質(zhì)、設(shè)計(jì)、施工和價(jià)格等各方面的因素，還需綜合考量具體使用過(guò)程中，金屬管材和塑料管材的優(yōu)缺點(diǎn)。雖然目前就國(guó)內(nèi)情況而言，船東因素通常是最終決定因素，但塑料管材在上建供排水系統(tǒng)的使用優(yōu)勢(shì)明顯，相信后期其應(yīng)用必定會(huì)越來(lái)越廣泛。

［1］ 中國(guó)船舶工業(yè)集團(tuán)公司. 船舶設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)·輪機(jī)分冊(cè)［M］.北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2013.

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［5］ 中國(guó)船級(jí)社. 鋼質(zhì)海船入級(jí)規(guī)范2015［M］. 北京：人民交通出版社股份有限公司，2015.

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［7］ 翁福珍. 塑料管在船舶上的使用［J］. 水運(yùn)科技情報(bào)，1991（3）：41-42.

［8］ GEORG FISCHER. Plastic Piping Systems for Ship Building and Ship Repair［M］.

MARIC中標(biāo)中山大學(xué)6 000噸級(jí)科考船設(shè)計(jì)

繼先后完成國(guó)內(nèi)多型科考船重點(diǎn)項(xiàng)目后，中國(guó)船舶及海洋工程設(shè)計(jì)研究院（MARIC）又于6月22日在“中山大學(xué)6 000噸級(jí)海洋綜合科考實(shí)習(xí)船設(shè)計(jì)”采購(gòu)項(xiàng)目招標(biāo)中成功中標(biāo)，攬獲大型科考船設(shè)計(jì)訂單，再度引領(lǐng)我國(guó)高?？瓶即O(shè)計(jì)浪潮！

此次的中大科考船在海洋科考船界可以堪稱(chēng)霸道級(jí)“男神”，其是一艘集多學(xué)科、多功能、多技術(shù)手段為一體，具備全球航行能力且能毗鄰極地冰區(qū)作業(yè)的新一代大型海洋綜合科考船，不僅能對(duì)航線及其周?chē)_(kāi)展從海底至高空的海洋、大氣、地質(zhì)、地球物理、生態(tài)、環(huán)境和資源要素的探測(cè)和監(jiān)測(cè)，還裝備了現(xiàn)代化科學(xué)實(shí)驗(yàn)室、高性能服務(wù)器、高效操控支撐系統(tǒng)，具備樣品原位分析、作業(yè)精準(zhǔn)定位以及極佳經(jīng)濟(jì)營(yíng)運(yùn)和高海況適應(yīng)能力。除此之外，該船將作為世界一流的深遠(yuǎn)海科學(xué)研究和技術(shù)開(kāi)發(fā)應(yīng)用平臺(tái)，與超級(jí)計(jì)算機(jī)一起形成強(qiáng)大的海洋研究支撐；同時(shí)，其也將成為我國(guó)海洋人才的培養(yǎng)基地，促進(jìn)創(chuàng)新學(xué)科群建設(shè)，實(shí)現(xiàn)海洋產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

MARIC作為國(guó)內(nèi)引領(lǐng)科考船設(shè)計(jì)的專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)院所，此次參與競(jìng)標(biāo)的項(xiàng)目設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)在所、部領(lǐng)導(dǎo)的統(tǒng)一指揮下，通力合作、銳意創(chuàng)新、穩(wěn)扎穩(wěn)打，最終獲得這一具有標(biāo)桿意義的科考船設(shè)計(jì)項(xiàng)目。該船建成后將為全國(guó)科考船隊(duì)再添重器，MARIC也將在中船集團(tuán)打造“海洋科考”板塊的指引與支持下，繼續(xù)“立足自身、總結(jié)創(chuàng)新；傳承歷史，再創(chuàng)輝煌”。

目前在國(guó)內(nèi)的高校中，廈門(mén)大學(xué)、中國(guó)海洋大學(xué)等高校均剛建有或正在建設(shè)新的高?？瓶即瑥B門(mén)大學(xué)“嘉庚”號(hào)、中國(guó)海洋大學(xué)“東方紅3”號(hào)均由MARIC參與或自主設(shè)計(jì)。

Comparison with pipe properties of water supply and drainage systems for ship superstructure

YU Huang-ping
(Hudong Zhonghua Shipbuilding (Group) Co., Ltd., Shanghai 200129, China)

The characteristics of the pipe properties of the water supply and drainage systems are described according to the features of the water supply and drainage systems for the ship superstructure. The weight, price, design and construction of various pipes are also compared in this paper. It is concluded that the stainless steel pipes and the copper pipes will be continue to be used, while the plastic pipe will be used more and more widely due to their obvious advantages.

superstructure; water supply and drainage system; pipe continuous; plastic pipe

U664.85

A

1001-9855（2017）04-0064-05

10.19423 / j.cnki.31-1561 / u.2017.04.064

2016-12-23；

2017-01-03

於黃萍（1975-），女，工程師。研究方向：船舶甲裝設(shè)計(jì)。