塑料管材PPR管實(shí)船應(yīng)用的工藝技術(shù)

(上海外高橋造船有限公司，上海 200137)

PPR管又叫三型聚丙烯管，采用無規(guī)共聚聚丙烯注塑成為管件[1-2]，具有較好的抗沖擊性能和長(zhǎng)期蠕變性能，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于建筑領(lǐng)域，但在船舶上的使用很少。

船舶的上層建筑上管系眾多[3-4]，目前常用的金屬管材有銅管和不銹鋼管，塑料管材為PE-RT管。借158 K油船建造契機(jī)，對(duì)塑料管材PPR管應(yīng)用于船舶建造進(jìn)行探討。

1 塑料管材作用特點(diǎn)

塑料管的種類很多，船舶上層建筑中常用的PVC、PE和PPR材料的特點(diǎn)[5-6]見表1。

表1 船舶管系中的塑料管使用分類

2 PPR管和其他塑料管材性能對(duì)比

2.1 PPR與PE

PPR管和PE管都在供水系統(tǒng)中使用，有著共同點(diǎn)，也有區(qū)別。目前民船上建選用PE管的有180K散貨船，208K散貨船，18 000 TEU集裝箱，113K阿芙拉原油船等，PPR管是在158K蘇伊士油船上首次應(yīng)用。兩者性能對(duì)比見表2。

由表2可見，PPR優(yōu)勢(shì)明顯，全部性能優(yōu)于PE管。

2.2 PPR與PVC

PPR管和PVC管都是塑料管，但是區(qū)別比較大，性能對(duì)比見表3[7]。

由于PVC管強(qiáng)度較弱，目前僅用于灰水、黑水管路中[8]。相對(duì)PVC管使用的局限性，PPR管無疑有更加廣泛的適用范圍。

3 應(yīng)用PPR管需解決的問題

158KCOT為自主開發(fā)研制的蘇伊士型油船，是公司首制船型，無參考母船。其中上層建筑供水管系采用新的材質(zhì)PPR管，穿越防火艙壁/甲板采用不銹鋼管。

3.1 防火結(jié)構(gòu)貫通形式不成熟

不同的防火等級(jí)有不同的防火節(jié)點(diǎn)，同一防火等級(jí)也有不同的穿艙形式，PPR用在船舶上屬于新材料的應(yīng)用，廠家尚不能提供經(jīng)過船級(jí)社認(rèn)可的專用貫穿裝置，因此只能采用經(jīng)過船檢認(rèn)可的不銹鋼穿艙裝置來銜接PPR管[9]。PPR管經(jīng)過船級(jí)社認(rèn)可的防火節(jié)點(diǎn)見圖1、2?？梢钥闯鰺o論是用保護(hù)套管加通艙件復(fù)板穿艙還是用穿艙套管穿艙，穿艙位置處的不銹鋼貫穿件和PPR管之間都是用法蘭連接的[10]。因?yàn)榉ㄌm是較重的管附件，因此在靠近法蘭位置處需設(shè)置額外的支架防止變形。

PE、PE-RT管典型防火節(jié)點(diǎn)見圖3。由圖3可見PE、PE-RT管穿艙是使用特制的鋼制套管。此管路貫穿裝置由PE管廠家提供，帶有船級(jí)社證書。這種管路貫穿裝置是由橡膠密封塞、橡膠防火帶和鋼套管組成。安裝時(shí)橡膠防火帶綁扎在塑料管子上，橡膠防火帶充滿鋼套管空間，然后在鋼管兩端插入橡膠密封塞。當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，橡膠密封塞和橡膠防火帶能夠迅速膨脹十倍以上，充滿整個(gè)鋼套管內(nèi)部空間，切斷火焰、煙霧及水等傳播通路，從而保證相鄰房艙的安全。

表3 PPR與PVC性能對(duì)比

圖2 PPR管防火節(jié)點(diǎn)b(防火等級(jí)為A-15、B-60)

圖3 PE、TE-RT管防火節(jié)點(diǎn)(防火等級(jí)為BA-0～A-60)

綜上可見，目前158K上使用的PPR穿艙件并非專門為PPR設(shè)計(jì)，只是新技術(shù)在使用過程中的臨時(shí)過渡手段，安裝的便利性和經(jīng)濟(jì)性有待開發(fā)。

3.2 管路膨脹問題

船舶上的管路不僅走向復(fù)雜，長(zhǎng)度也遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出普通陸上建筑物，必須充分考慮管路的熱脹冷縮問題。根據(jù)在一些民船的實(shí)際應(yīng)用情況看，PE-RT管的變形非常嚴(yán)重，變形的管路不僅十分丑陋，而且存在性能缺陷，試航時(shí)經(jīng)常發(fā)生管路膨脹后扭曲漏水，船東意見很多，要求增加很多支架，增加了建造成本見表4。

很顯然，由于PPR管線脹系數(shù)比普通PE-RT小的多，因此PPR的膨脹量也比PE-RT小的多。即使如此，PPR管的膨脹量足以使管路發(fā)生變形滲漏。因此PPR管的管路膨脹問題也必須在設(shè)計(jì)時(shí)加以考慮。通常利用膨脹環(huán)對(duì)管路的膨脹進(jìn)行補(bǔ)償，減少膨脹對(duì)管路造成的軸向應(yīng)力保證管路系統(tǒng)的使用效率及延長(zhǎng)管材的使用壽命。典型的膨脹環(huán)形成方式見圖4，空間受限區(qū)域膨脹環(huán)布置見圖5。

表4 膨脹量有關(guān)數(shù)值

圖4 典型的膨脹環(huán)形成示意

圖5 受限空間U型彎

圖中FP是固定支架，GL是滑動(dòng)支架，作為膨脹環(huán)的管路上必須要有滑動(dòng)支架，管子直接接觸管卡時(shí)必須加軟襯套以防止管子膨脹被管卡損壞。通過這些措施基本上可以比較圓滿解決PPR管的膨脹問題。

4 結(jié)論

PPR管通過在158K油船上的應(yīng)用對(duì)比PE-RT管優(yōu)點(diǎn)明顯，主要體現(xiàn)在以下幾方面。

1)線膨脹系數(shù)小，設(shè)置膨脹環(huán)的數(shù)量小得多；

2)質(zhì)地剛硬，運(yùn)輸、存放、安裝不易變形；

3)重量輕。易于搬運(yùn)和安裝，安裝簡(jiǎn)便可靠，可以在所有管路連接后再熱熔焊接，整齊美觀。

4)使用壽命長(zhǎng)，船廠報(bào)驗(yàn)及后續(xù)保修壓力小。

5)對(duì)船員健康有利。

但也存在一些不足。

1)國(guó)內(nèi)符合條件的廠家較少，管材普遍進(jìn)口，價(jià)格較高。

2)目前穿艙形式需連接不銹鋼穿艙件，材質(zhì)不統(tǒng)一，質(zhì)量大，需要加支架，成本有所增加，而且安裝及維修不方便。