船舶海洋工程管線一體化建造工藝

仝強(qiáng)，劉廣輝，陳陽

（海洋石油工程（青島）有限公司， 山東 青島 266000）

船舶海洋工程模塊的一體化建造是我國海洋工程建造技術(shù)發(fā)展的必然趨勢。一體化建造是噴涂前在甲板件上預(yù)制設(shè)備底座、滑道梁、地漏、管道支架、托架、護(hù)管、電儀支架、托架以及舾裝保溫釘?shù)?，在涂裝前保護(hù)那些直接座在甲板上的設(shè)備區(qū)域，上述工作完成后，將甲板片送入車間整體噴涂，噴涂后安裝一些托架、管線和設(shè)備，然后作為一整片整體吊裝到位。

一體化建造的功效如下：①提高生產(chǎn)效率，縮短施工周期，增加生產(chǎn)總量；②提高施工質(zhì)量和安全；③改善工作環(huán)境，減輕勞動強(qiáng)度；④降低成本，減少人力和材料的浪費(fèi)，提高經(jīng)濟(jì)效益；⑤同時，提高設(shè)計、生產(chǎn)和管理人員的綜合素質(zhì)和業(yè)務(wù)能力，提高我國在世界海洋工程制造業(yè)的話語權(quán)，形成潛在的主導(dǎo)權(quán)。

管線是船舶與海洋工程的重要組成部分，擔(dān)負(fù)著多種介質(zhì)的傳輸功能，牽涉系統(tǒng)類型多、材質(zhì)多、尺寸雜，它的舾裝是船舶海洋工程建造中施工量大且重要性很高的一項工作。管線施工在船舶海洋工程模塊一體化建造中起著重要作用。

1 一體化建造下管線施工的前提保障

一體化建造管線施工的前提保障包括前期策劃、設(shè)計文件、采辦物資、建造人力和能力。

前期策劃工作是項目實施的第一步也是最重要的一步，工作的深度和有效性將決定整個項目建設(shè)的成敗。策劃的主要目的是確定施工技術(shù)路線、劃分施工界面、設(shè)置施工流程、確定總體施工進(jìn)度計劃。要實現(xiàn)以上目的，需要在策劃中對結(jié)構(gòu)特征、設(shè)計出圖深度、施工進(jìn)度及質(zhì)量要求等各方面因素進(jìn)行綜合分析[1]。

施工設(shè)計文件應(yīng)在開工前就位，對需要一體化建造的管線支架提供文件支持和技術(shù)支持，并控制材料的使用，使現(xiàn)場預(yù)制和施工的進(jìn)度和質(zhì)量達(dá)到良好的預(yù)期效果。管道在建模階段，力求做到全面準(zhǔn)確，與各專業(yè)協(xié)調(diào)，在建模過程中消除干擾。

一體化建造對材料的采辦周期控制要求極高，特別是對長線材料，其周期控制對一體化建造具有重要意義。預(yù)制和施工前應(yīng)向施工人員提供足夠的材料，以確保一體化建造的順利開展。

一體化建造還需要很高的人員要求，生產(chǎn)中需要有足夠的人力投入，以確保預(yù)制件在裝配前完成。常規(guī)施工多為結(jié)構(gòu)專業(yè)先行，在結(jié)構(gòu)專業(yè)完成預(yù)制和組裝后，配管專業(yè)進(jìn)行相應(yīng)的安裝工作，這樣各專業(yè)之間在時間上有先后順序，工期相對較長，同一時期的人力投入相對較少。在一體化建造過程中，要求同時完成管道專業(yè)和結(jié)構(gòu)專業(yè)的預(yù)制內(nèi)容，并進(jìn)行整體裝配，這就縮短了施工周期，但同時也會增加人力投入。

以上所有關(guān)鍵因素都會影響一體化施工的進(jìn)程和改進(jìn)程度，項目管理是使各因素在控制范圍內(nèi)盡可能按時、保質(zhì)、保量地完成工作，協(xié)調(diào)各單位，加強(qiáng)有關(guān)單位的協(xié)調(diào)與合作，為一體化建造奠定良好的基礎(chǔ)[2]。

2 區(qū)域單元模塊預(yù)舾裝的管線施工

2.1 范圍

將主體結(jié)構(gòu)以甲板片或分段為單位劃分成區(qū)域單元模塊，將單元內(nèi)滿足條件的管線附件，設(shè)備底座，電氣儀表的托架、支架、馬腳，舾裝板的加強(qiáng)角鋼、保溫釘?shù)冗M(jìn)行一體化建造。

在區(qū)域單元模塊預(yù)舾裝過程中，將管線的穿甲板護(hù)管，穿艙件，管支架，地漏等附件安裝在甲板或分段上。在噴涂完成后，模塊整體吊裝前，完成管線的安裝。

安裝時要考慮以下方面：

（1）區(qū)域單元模塊的吊裝。管線及其他專業(yè)預(yù)舾裝件的預(yù)舾裝方案確定后，對區(qū)域單元模塊進(jìn)行重量重心計算，根據(jù)計算結(jié)果對預(yù)裝支架、管線做出調(diào)整。

（2）區(qū)域單元模塊的運(yùn)輸。提前規(guī)劃好托運(yùn)平板車的位置。甲板下安裝的支架要避開平板車所在的位置，不要妨礙平板車駛?cè)牒婉偝瞿K。對于甲板下的大型支架，不要使支架頂部在運(yùn)輸過程中碰到地面，如果有這樣的情況，可以僅僅使支架根部參與一體化建造。

（3）后續(xù)總裝階段的作業(yè)。預(yù)舾裝的支架管線等不要妨礙后續(xù)總裝階段的作業(yè)，如為總裝階段設(shè)備的吊裝留出路線。

（4）優(yōu)先考慮甲板下管線。大部分的管線都是在甲板下布置。這部分管線在總裝階段施工比較困難，在預(yù)舾裝階段要完成盡可能多的甲板下支架、管線的安裝。

2.2 組織

區(qū)域單元模塊在生產(chǎn)建造的組織上具有多工種、交叉作業(yè)和相互配合的特點，在一個單元模塊上既有管支架的安裝，又有設(shè)備基座、電氣及其他舾裝件的安裝等。因此，在生產(chǎn)組織上打破傳統(tǒng)的專業(yè)和工種界限組成多工種復(fù)合作業(yè)的班組及建立專業(yè)化的單元生產(chǎn)體系，是提高單元模塊建造水平和建造效率需要解決的問題。

另外物資采購和按期到貨也是保證一體化實施的重要環(huán)節(jié)。

2.3 計劃

預(yù)舾裝的管線附件以及參與預(yù)舾裝的管線的生產(chǎn)制作是保證工序前移，實施一體化的基本條件和依據(jù)。

管線附件及管線的生產(chǎn)計劃必須和結(jié)構(gòu)主體的預(yù)制計劃有機(jī)地結(jié)合在一起。同時還要配合其他預(yù)舾裝件的安裝計劃。

管線生產(chǎn)計劃的編制要以工序前移為基點，將管線及其附件的預(yù)制安裝工作量前移到結(jié)構(gòu)預(yù)制工序中，做到時間有序、空間分道。要求使管線及其附件得到最大程度的預(yù)舾裝，最大限度地提高甲板片或分段預(yù)舾裝的完整性，實現(xiàn)一體化生產(chǎn)，達(dá)到縮短建造周期的目的。

管線安裝工序與區(qū)域單元日程計劃之間的關(guān)系：

（1）穿甲板護(hù)管、地漏要在甲板安裝后進(jìn)行安裝。其加工完成時間要在結(jié)構(gòu)單元車間預(yù)制完工前2～3天制作結(jié)束。

（2）管支架要在結(jié)構(gòu)單元車間預(yù)制完工后1～2天內(nèi)制作結(jié)束。

（3）參與區(qū)域單元一體化的管線要在涂裝結(jié)束后1～2天內(nèi)制作結(jié)束。

3 管線單元預(yù)舾裝

3.1 管線單元模塊的特點

甲板上部分管道分為幾個管道單元模塊，比較典型的是閥組單元。在區(qū)域單元模塊預(yù)舾裝過程中，管線單元模塊同步預(yù)制，管線單元模塊在總裝階段直接吊裝到位。通過更改完成生產(chǎn)過程的條件，在總裝階段，將先前總裝階段大量散裝的管線，在預(yù)制區(qū)先組裝成一個管線集成單元。這樣，就可以利用更多的施工場地，進(jìn)行集中作業(yè)，加快施工進(jìn)度。便于生產(chǎn)技術(shù)的準(zhǔn)備和管理，優(yōu)化勞動組織，簡化工藝程序，提高職工的專業(yè)水平。大大縮短施工周期，為一體化建造創(chuàng)造條件[3]。

3.2 管線單元模塊的劃分

（1）設(shè)備和平臺布置。設(shè)備和平臺布置決定單元模塊的劃分，是決定單元模塊結(jié)構(gòu)組成的首要因素。要確保管線單元模塊的安裝和其他設(shè)備、結(jié)構(gòu)等的安裝互不影響。

（2）重量和外形尺寸。重量和外形尺寸是影響單元模塊劃分的因素之一，將為預(yù)制場地布置、單元模塊運(yùn)輸和吊裝提供依據(jù)，同時也考慮其外觀效果[4]。

（3）管線和設(shè)備組成單元。這種類型的單元模塊劃分沒有嚴(yán)格要求，管線可以依附主要設(shè)備組成單元，也可以是多個管線系統(tǒng)和多個設(shè)備組成單元。

3.3 管線單元模塊的安裝順序

管線單元模塊的安裝順序：先支管多后支管少、先里后外、先下后上、先大后小，同時考慮管線安裝是否會影響施工人員的進(jìn)出以及后續(xù)管線的安裝、管線的制作誤差。

3.4 管線單元模塊的吊裝

根據(jù)模塊的重量和內(nèi)容，選擇通用相應(yīng)噸位的模塊吊排。充分考慮模塊的重量分布，合理布置模塊的吊點。

考慮到單元模塊吊裝的特殊性，在單元模塊吊裝前，應(yīng)參照單元模塊重量和重心，設(shè)計合理的吊裝方案，避免出現(xiàn)吊裝的隨意性。

4 一體化建造管線對接

一體化建造各個單元在總裝階段進(jìn)行單元間管線的連接。在單元預(yù)舾裝階段，就必須對管線的安裝進(jìn)行精度控制，保證總裝階段管線連接的順利進(jìn)行，同時對接處管線的安裝必須進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，總結(jié)如下：

（1）管線在單元界限附近設(shè)置斷點，如果管線斷點靠近設(shè)備、艙壁，則應(yīng)利用管線與設(shè)備、艙壁的連接點作為對接點。

（2）界限處對接管線數(shù)量，應(yīng)盡量精簡。

（3）可以采用嵌補(bǔ)管來連接不同單元的管線，嵌補(bǔ)管線的長度一般不大于3m。

（4）為了防止對接管接頭由于溫度變化、單元模塊的變形和振動以及偶然沖擊載荷造成的破壞，管線必須與接頭在一定距離內(nèi)有補(bǔ)償形狀，如彎曲、環(huán)形、彎頭等[5]。

（5）對接管線的布置應(yīng)整齊美觀，接縫應(yīng)錯開，并考慮足夠的施工空間。

（6）對接區(qū)在有艙壁或甲板片一端，將管路伸出艙壁或甲板一般有400～500mm，確保管線對接安裝空間。

（7）考慮到安裝誤差，對接處管線要添加余量。

（8）連接點為焊接的，焊接點位置盡量設(shè)置在甲板上方，避免出現(xiàn)仰焊。

5 結(jié)語

船舶海洋工程模塊的一體化建造，可以提高模塊質(zhì)量，降低成本，提高效益，減少建造周期。管線作為其中的重要組成部分，管線的設(shè)計和施工方案對一體化建造的效果起著極為重要的作用。因此，結(jié)合我國國情，積極創(chuàng)新完善管線的設(shè)計與施工，推動船舶海洋工程模塊的一體化建造集成度，優(yōu)化一體化建造的設(shè)計和施工，提高我國海洋工程企業(yè)的競爭力。

◆參考文獻(xiàn)

[1] 楊志強(qiáng). 大型復(fù)雜工程的一體化技術(shù)應(yīng)用管理研究[J].建筑施工，2016，38(8)：1159-1160.

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[3] 劉雪梅. 船舶舾裝單元模塊建造研究[J].船海工程，2012，41(6)：9-12.

[4] 何春雨. 艦船管系舾裝模塊化技術(shù)研究[J].裝備制造技術(shù)，2016，(3)：146-148.

[5] 劉安漣. 模塊化設(shè)計與建造管路對接技術(shù)探討[J].中國艦船研究，2006，1(5-6)：64-67.