超大型集裝箱船加裝混合式脫硫系統(tǒng)質(zhì)量控制

古新年，曾志偉，董云風(fēng)

(廣州文沖船舶修造有限公司，廣東 廣州 511462)

隨著MARPOL公約和MEPC決議，明確2020年1月1日開始，在全球海域?qū)嵭写叭加土蚝康馁|(zhì)量百分?jǐn)?shù)不超過0.5%，在營運船上加裝脫硫系統(tǒng)成為不少船東的選擇。國內(nèi)華南地區(qū)某修船廠承接的超大型集裝箱船脫硫系統(tǒng)改裝任務(wù)，在實施過程中存在不少質(zhì)量問題，不僅增加了船舶的改裝成本，也延長了船舶的改裝周期，個別船舶因設(shè)計原因造成脫硫系統(tǒng)無法正常運行，迫使船方使用低硫油，導(dǎo)致船舶營運成本上升。本文結(jié)合實例，重點探討加裝混合式脫硫系統(tǒng)質(zhì)量控制方法。

1 工程介紹

1.1 系統(tǒng)工作原理

混合式脫硫系統(tǒng)工作原理示意圖如圖1所示，柴油機(jī)或鍋爐燃燒的含硫廢氣進(jìn)入洗滌塔后，經(jīng)海水噴淋排放。噴淋后匯集的酸性海水通過管路直接排放至舷外，這一過程被稱為開式脫硫過程。若噴淋的海水先被收集至洗滌艙，與堿性藥劑經(jīng)水處理單元中和后再循環(huán)進(jìn)入洗滌塔用于廢氣脫硫，則稱為閉式脫硫過程。經(jīng)中和后的酸性海水也可駁運至零排放艙再排出舷外。

圖1 混合式脫硫系統(tǒng)工作原理示意圖

1.2 工程特性

圖1僅為單一脫硫塔的工作原理，對于超大型集裝箱船，通常需同時加裝3個脫硫塔，而這3個脫硫塔分別為主機(jī)、發(fā)電機(jī)和鍋爐排放的廢氣進(jìn)行脫硫，它們依賴1套共用的管路和設(shè)備運行。

據(jù)統(tǒng)計，超大型集裝箱船加裝混合式脫硫系統(tǒng)主要涉及艙室改裝、機(jī)械和電氣設(shè)備安裝、管路加裝等工程，其主要工程量統(tǒng)計如表1所示。

表1 混合式脫硫系統(tǒng)主要工程量統(tǒng)計

1.3 常見工程質(zhì)量問題分析

在脫硫系統(tǒng)加裝過程中，質(zhì)量問題是無法完全避免的，總結(jié)發(fā)現(xiàn)，玻璃鋼管在運輸、安裝及運行過程存在的問題較多，集中表現(xiàn)為管壁磕碰損傷，因黏接口不牢靠及船舶振動導(dǎo)致玻璃鋼管漏水，而這些現(xiàn)象在國內(nèi)其它船舶企業(yè)也時有發(fā)生，說明玻璃鋼管技術(shù)在船舶領(lǐng)域的運用還不夠成熟。陳火炬[1]論述了玻璃鋼管在船舶上的應(yīng)用，指出玻璃鋼管在船舶領(lǐng)域雖然受到了不少船東的青睞，但距離普遍運用仍然任重而道遠(yuǎn)。表2為混合式脫硫系統(tǒng)加裝過程常見的質(zhì)量問題，這些質(zhì)量問題會造成一定的質(zhì)量損失，因返工和返修造成人工成本增加以及施工周期拖延，問題嚴(yán)重時可能還會造成脫硫系統(tǒng)無法運行，因此必須制定和實施行之有效的質(zhì)量控制方法。

表2 混合式脫硫系統(tǒng)加裝過程常見的質(zhì)量問題

2 質(zhì)量控制方法

為降低和控制質(zhì)量問題發(fā)生，項目實施過程中應(yīng)實施行之有效的質(zhì)量控制。質(zhì)量控制方法應(yīng)遵循質(zhì)量管理體系的基本要求，包括質(zhì)量策劃、檢驗清單編制及質(zhì)量風(fēng)險源辨識與防控，質(zhì)量控制中心前移，抓好事前控制；強(qiáng)調(diào)過程控制，做好對關(guān)鍵工序的檢查與控制，使產(chǎn)品質(zhì)量滿足產(chǎn)品設(shè)計及規(guī)范要求。

2.1 制定質(zhì)量策劃和檢驗清單

質(zhì)量策劃是整個質(zhì)量控制過程的核心，它涵蓋了工程的主要內(nèi)容和各部門質(zhì)量職責(zé)分工，提出質(zhì)量控制目標(biāo)。對于這種超大型集裝箱船的脫硫改裝工程，因之前缺少相關(guān)改裝經(jīng)驗，所以質(zhì)量策劃應(yīng)盡量具體與細(xì)化，應(yīng)將質(zhì)量控制要求具體到每一個系統(tǒng)和系統(tǒng)中每一個設(shè)備、管路、儀器儀表等，因此，必須提前詳細(xì)掌握系統(tǒng)原理，了解具體的實施過程。充分開展質(zhì)量風(fēng)險源辨識，并根據(jù)風(fēng)險等級開展質(zhì)量風(fēng)險源防控，也是質(zhì)量策劃的核心要務(wù)，可有效降低船體結(jié)構(gòu)、機(jī)械與電氣設(shè)備，管路及附件等在施工過程中發(fā)生質(zhì)量問題的風(fēng)險。

混合式脫硫系統(tǒng)相比較于單一的開式或閉式結(jié)構(gòu)，工程周期長，施工節(jié)點多，因此必須明確和細(xì)化質(zhì)量檢驗控制點，并制作成清單交由業(yè)主、監(jiān)理或驗船師審核。同時，還應(yīng)該對相應(yīng)的施工人員開展質(zhì)量交底，明確各項質(zhì)量控制及檢驗要求。檢驗清單應(yīng)涵蓋工程加裝全過程，包含從管路和結(jié)構(gòu)預(yù)制到系統(tǒng)完工調(diào)試等各個環(huán)節(jié)的系統(tǒng)加裝工程，如結(jié)構(gòu)分段和管路預(yù)制、設(shè)備安裝、管路試壓、電纜敷設(shè)與設(shè)立支撐，膨脹節(jié)安裝與檢驗等。

2.2 實施標(biāo)準(zhǔn)施工流程

推進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)施工流程是近兩年在不斷的嘗試過程中形成的一種行之有效的方法，可指導(dǎo)參與項目的各專業(yè)人員按流程規(guī)范操作，也有利于質(zhì)量管理人員分清檢驗環(huán)節(jié)與重點，防止錯檢、漏檢的發(fā)生。以海水系統(tǒng)為例，制定的標(biāo)準(zhǔn)檢驗流程可包括以下內(nèi)容。

1)工藝技術(shù)準(zhǔn)備和交底。督促施工方理解混合式脫硫系統(tǒng)的運作原理，找出關(guān)鍵控制點，編制工藝方案，督促施工人員進(jìn)行技術(shù)交底。

2)材料入庫檢驗。材料控制是質(zhì)量控制中必要環(huán)節(jié)，確認(rèn)外購物資及證書是否符合要求。

3)管路內(nèi)場預(yù)制。督促施工人員嚴(yán)格按照技術(shù)圖紙和焊接工藝進(jìn)行施工，不符合要求的及時返工，進(jìn)一步控制好管路質(zhì)量。

4)管路現(xiàn)場安裝。確定現(xiàn)場管路的布置和走向，確定結(jié)構(gòu)開孔和支撐點，做好玻璃鋼管與附件黏接等工作。

5)泵、熱交換器等設(shè)備安裝。檢查設(shè)備底座的焊接，檢查設(shè)備固定安裝，布置適宜的設(shè)備支撐、螺栓、墊片、壓力表等。

6)管路試壓。將每一個系統(tǒng)按壓力等級和管內(nèi)介質(zhì)劃分成試壓包，明確管線檢查、管路沖洗、試壓及恢復(fù)等過程。

7)系統(tǒng)調(diào)試。系統(tǒng)調(diào)試時應(yīng)重點檢查和記錄設(shè)備、管路和儀表運行狀況，對系統(tǒng)的完整性和運行的穩(wěn)定性進(jìn)行最終的驗收。

2.3 產(chǎn)品過程控制

2.3.1 玻璃鋼管施工質(zhì)量控制

玻璃鋼管主要以玻璃纖維及其制品為增強(qiáng)材料，以高分子成分的不飽和聚脂樹脂、環(huán)氧樹脂等為基本材料，以石英砂等無機(jī)非金屬顆粒材料為填料作為主要原料[2]。因其具有良好的內(nèi)、外防腐蝕性能，使得在脫硫系統(tǒng)中的使用率大大提高，也讓其在脫硫裝置加裝工程中成為質(zhì)量控制重點關(guān)注對象。

在脫硫改裝系統(tǒng)中，玻璃鋼管一般應(yīng)用于海水供水、洗滌水以及水處理單元等系統(tǒng)，玻璃鋼管現(xiàn)場黏接口漏水是比較常見的問題，一旦問題發(fā)生則會造成機(jī)艙進(jìn)水，導(dǎo)致電氣設(shè)備絕緣降低、短路等，系統(tǒng)也可能因此無法運行。結(jié)合工程實際，可從如下幾個方面加強(qiáng)控制和管理。

1)現(xiàn)場打磨和黏接控制。玻璃鋼管管壁結(jié)構(gòu)分層，在現(xiàn)場打磨和黏接時應(yīng)嚴(yán)格按照廠家提供的黏接工藝指導(dǎo)書進(jìn)行施工。

以國內(nèi)某玻璃鋼管生產(chǎn)廠家為例，玻璃鋼管道與附件采用錐度的連接形式，管道黏接口打磨滿足指定的錐度要求，黏接口打磨長度根據(jù)管道不同的規(guī)格型號進(jìn)行選擇，管道表面光亮層需打磨干凈并去除灰層。玻璃鋼管黏接口打磨示意圖見圖2。黏接前，將AB膠液按比例進(jìn)行調(diào)配并充分?jǐn)嚢?，如環(huán)境溫度過低可通過加熱的方式使膠液達(dá)到充分能攪拌為宜。用刮板在管段和附件黏接面均勻涂抹適當(dāng)厚度的膠黏劑，將管段和附件裝配在一起并用力推緊。常溫下，黏接口完全固化需24 h，在此之前不宜對管道進(jìn)行移動或壓水，防止黏接口松脫。

圖2 玻璃鋼管黏接口打磨示意圖

2)玻璃鋼管固定及試壓。玻璃鋼管固定支架應(yīng)安裝到位，盡可能確保其貼合管路。在脫硫系統(tǒng)運作過程中，大管徑玻璃鋼管內(nèi)部的洗滌水等液體流量大時，管路振動的可能性也就越大，容易造成玻璃鋼管變形或與其他結(jié)構(gòu)碰撞，損壞玻璃鋼管。

如果管路支撐尚未夾緊管路，則存在管路振動的風(fēng)險，因此在玻璃鋼管檢驗過程中，需重點檢查玻璃鋼管支架固定螺母是否上緊、支架與管身是否存在間隙等，防止管道注水后在整體重量增加的情況下，管路發(fā)生移位、黏接口漏水或松脫等問題。對于玻璃鋼管試壓，可參考《給水排水管道工程施工及驗收規(guī)范》，結(jié)合設(shè)計圖紙要求進(jìn)行試壓，假若黏接口出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象，應(yīng)按照現(xiàn)場黏接要求對滲漏的位置進(jìn)行處理，再次試壓確保漏點消除。

3)玻璃鋼管運輸過程控制及碰傷處理。在運輸時應(yīng)保護(hù)玻璃鋼管和管件免受沖擊載荷及點載荷，因此可采用套裝運輸，從而確保管道安全，也可節(jié)省運輸費用[3]。吊裝玻璃鋼管到船上時，吊機(jī)還應(yīng)使用適合的吊裝繩，以免損壞其表面的玻璃材料；若未及時做好防護(hù)措施，玻璃鋼管表面出現(xiàn)磕碰、損壞，可根據(jù)損傷情況，先對管道碰傷處進(jìn)行清洗打磨，選擇與管道材質(zhì)性能相同的材料，并根據(jù)管材的使用壓力，設(shè)計需要補(bǔ)強(qiáng)的厚度和面積，然后手糊補(bǔ)強(qiáng)達(dá)到設(shè)計要求。待補(bǔ)強(qiáng)部位凝膠固化，管道可以投入正常使用。

2.3.2 金屬波紋管安裝質(zhì)量控制

在脫硫系統(tǒng)加裝工程中，玻璃鋼管、壓載水管等管道系統(tǒng)的熱脹冷縮和系統(tǒng)振動都屬于不利因素，會降低管路系統(tǒng)穩(wěn)定性，增加管路破裂、法蘭漏水的風(fēng)險。金屬波紋管，也稱膨脹節(jié)，是一種撓性元件，利用薄壁波紋的柔性變形來吸收上述不利因素[4]，補(bǔ)償管道的軸向位移及少量的橫向位移。在實際施工過程中，如果安裝或保護(hù)不當(dāng)，金屬波紋管在熱態(tài)時容易發(fā)生扭曲變形、破裂，現(xiàn)場交叉作業(yè)造成表面燙傷等問題，因此應(yīng)重視并控制金屬波紋管的施工質(zhì)量。

1)安裝方面。常出現(xiàn)的問題有金屬波紋管兩端管子法蘭的間距和中線未調(diào)整到位，造成金屬波紋管安裝后壓縮量偏大或偏小，并產(chǎn)生橫向形變。波紋管材料為奧氏體不銹鋼，膨脹系數(shù)比普通碳鋼大，容易發(fā)生溫差應(yīng)力[5]，內(nèi)部壓力和溫差應(yīng)力的綜合作用可能會導(dǎo)致波紋管失效。

對于標(biāo)準(zhǔn)長度500 mm的波紋管，安裝前，應(yīng)檢查波紋管與兩端管子中線偏差不超過5 mm，波紋管冷態(tài)壓縮量不超出規(guī)范要求5 mm，隨后需要嚴(yán)格按照設(shè)計圖紙要求對固定支架和導(dǎo)向支架進(jìn)行安裝。在實際施工過程中檢查發(fā)現(xiàn)，30%的金屬波紋管在安裝后，冷態(tài)壓縮量大于5 mm，在熱態(tài)時發(fā)生了變形并出現(xiàn)裂紋等問題，這對船舶出廠后不利，因此，需調(diào)整波紋管。對于壓縮量超差+10 mm以上的波紋管，可增加不銹鋼法蘭進(jìn)行調(diào)整，壓縮量超差在+5～+10 mm的法蘭可增加墊片，而壓縮量超差-5 mm以上的需要進(jìn)行改管。

2)防護(hù)方面。由于機(jī)艙施工環(huán)境復(fù)雜，在金屬波紋管施工區(qū)域往往存在吊運、焊接等交叉作業(yè)，容易磕碰或劃傷金屬波紋管，降低金屬波紋管的防腐蝕能力，也不符合相關(guān)的質(zhì)量控制要求。因此在現(xiàn)場交叉作業(yè)時，可在表面做一些必要的防護(hù)，防止撞壞或燙傷波紋管。

3 結(jié)束語

隨著對超大型集裝箱船加裝混合式脫硫系統(tǒng)實施有效的質(zhì)量控制，產(chǎn)品質(zhì)量問題的發(fā)生率有效壓降，生產(chǎn)成本和生產(chǎn)周期隨之得到改善，而這也是企業(yè)追求高質(zhì)量發(fā)展，提升市場競爭力的重要手段之一。文中所闡述的質(zhì)量控制方法既有普適性，也有特定性，企業(yè)生產(chǎn)特點或船舶類型不同，實施方法也應(yīng)該因地制宜并使之更加具有針對性，才能使質(zhì)量控制的作用和優(yōu)勢徹底發(fā)揮出來。