船舶管系布置和安裝工藝探析

周 戎

（招商局金陵船舶（南京）有限公司，江蘇 南京 225500）

0 引言

對船舶管系布置進(jìn)行科學(xué)合理的規(guī)劃設(shè)計(jì)，既要保證功能性、安全性和穩(wěn)定性，也要盡可能地做到美觀便捷，同時(shí)應(yīng)加強(qiáng)對管系安裝工藝技術(shù)的優(yōu)化改善，結(jié)合系統(tǒng)安裝法、分段和總段預(yù)裝法以及單元安裝法等，高質(zhì)量、高效地完成船舶管系安裝，確保管系之間、管系與船舶整體以及管系與人員的協(xié)調(diào)性和合理性。所以，對船舶管系布置和安裝工藝進(jìn)行探析有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 船舶管系路附件布置原則

船舶管路是指為滿足船舶使用需求，在船舶上用以連接各類機(jī)械設(shè)備的管道系統(tǒng)，主要由管子與附件共同組成。船舶管道分為動(dòng)力管路和船舶系統(tǒng)管路[1]。

船舶管路的規(guī)劃設(shè)計(jì)和建造安裝都要符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。為保證管路整體的協(xié)調(diào)性和功能性，管系及管附件的布置應(yīng)遵循以下原則：

1）管系附件如閥門、旋塞以及濾器等，應(yīng)安裝于方便操作的位置，如將向上操作的手輪設(shè)置在距離地面1.8～1.85 m的位置，將需要彎蹲進(jìn)行操作的手輪設(shè)置在距離地面0.4～0.45 m的位置。

2）當(dāng)閥門之間需要并列布置安裝時(shí)，應(yīng)保證手輪的間隔距離在30 mm以上，為操作手輪預(yù)留充分的空間，如圖1所示。

圖1 管系附件閥門布置示意圖

3）在船舶航行途中，船上人員的用水需求也極為重要，比如需要接冷熱水的洗臉盆、小便器、淋浴頭以及洗澡盆等，應(yīng)遵循左熱右冷的原則布置冷熱水管，如圖2所示，一些要求較高的船舶，如客滾船，還需區(qū)分哪些設(shè)備需要接飲用水,注意設(shè)備的用水需求。

圖2 船舶冷熱水管布置示意圖

4）布置安裝在船舶箱柜進(jìn)出口的管系附件，應(yīng)按照規(guī)定要求集中統(tǒng)一安裝，同時(shí)按照箱柜序號(hào)順序依次排列。

5）船舶應(yīng)急艙底部的污水吸入閥門與主海底閥門的手輪應(yīng)布置安裝在距離花鋼板460 mm以上的位置。

6）船舶艙底污水管路的閥門、旋塞以及濾器等，應(yīng)按照要求布置安裝在花鋼板上，若只能將管系附件布置安裝在花鋼板下，則應(yīng)在布置安裝的同時(shí)考慮后期維護(hù)清潔的可行性。

7）將管系附件布置安裝在花鋼板以下后，應(yīng)將相對應(yīng)的操作手輪與花鋼板保持平行關(guān)系，同時(shí)在管系附件對應(yīng)位置的花鋼板上設(shè)置孔洞并加用活動(dòng)蓋板作為保護(hù)。

8）需要對部分管路進(jìn)行補(bǔ)償膨脹，以確保管路的安全性和功能性，主要包括蒸汽系統(tǒng)管路、加熱的燃油管路、雙層底艙內(nèi)的壓載管路或是其他管路、燃油艙的專用燃油管路和貨油管路、兩隔艙之間的直連管路以及主機(jī)、發(fā)電機(jī)和備用發(fā)電機(jī)的廢氣排氣管路。另外，需要在系統(tǒng)保護(hù)區(qū)中間位置布置膨脹接頭，且保護(hù)區(qū)長度應(yīng)在30 m以內(nèi)的范圍，并在膨脹接頭兩端分別安裝一支管路支架[2]。

2 管子通過船體結(jié)構(gòu)的安裝要求

為了確保管子安裝的有效性和可靠性，同時(shí)避免違規(guī)安裝對船體造成破壞[3]。對管子通過船體結(jié)構(gòu)有以下安裝要求：

1）應(yīng)選用通艙管件或是法蘭焊接座板，使管子通過船艙圍壁、水密甲板及隔層以及雙層底艙等船體結(jié)構(gòu)，對通艙管件的選用應(yīng)按照《船舶管子加工技術(shù)條件（CB/T3790-1997）》標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，應(yīng)選用短管座板的形式使管子通過雙層底艙及箱柜，如圖3所示（K≥T，單位：mm）。

圖3 短管座板

針對不同需求，可選用單面座板（見圖4）或是雙面座板（見圖5），并按照《船用法蘭焊接座板(GB/T11693-2008)》標(biāo)準(zhǔn)要求操作。座板在上船前應(yīng)預(yù)先進(jìn)行加工，確定螺孔位置，并且在進(jìn)行座板焊接時(shí)應(yīng)對預(yù)留螺孔予以保護(hù)，防止焊接過程中對螺孔造成損傷。

圖4 單面座板

圖5 雙面座板

2）若船舶艙壁或是平臺(tái)無水密要求，管子的安裝可按照表1安裝。

表1 管子通過船體結(jié)構(gòu)的安裝要求

3）船舶甲板的舷邊加強(qiáng)板應(yīng)與管子的通艙管件補(bǔ)償板及漏水斗開孔邊之間的間距S要大于30 mm以上，如圖6所示。

圖6 加強(qiáng)板與補(bǔ)償板及漏水斗開孔邊的間距

4）管子在通過強(qiáng)橫梁腹板、縱桁腹板等構(gòu)件時(shí)需要開孔，開孔應(yīng)按照以下要求規(guī)范進(jìn)行：開孔的高度應(yīng)在腹板高度的25%以下，寬度應(yīng)在骨材間距的60%左右，或是按照強(qiáng)橫梁腹板的高度操作，選擇骨材與強(qiáng)橫梁腹板之間數(shù)值較大的1個(gè)予以操作；橫梁或縱桁穿過的切口邊緣高度可作為開孔端口高度；腹板高度的40%為開孔邊緣至縱桁或橫梁面板的最大距離；開孔邊緣應(yīng)盡量形成光滑的圓角，且同一或相鄰的縱骨間距之內(nèi)開孔的密集程度不宜太高；在距離強(qiáng)橫梁肘板趾部端200 mm以內(nèi)在強(qiáng)橫梁腹板不可進(jìn)行開孔操作；若需要在開孔處進(jìn)行強(qiáng)化加固時(shí)，應(yīng)選用扁鋼補(bǔ)償鋼板，且鋼板厚度應(yīng)大于腹板厚度，同時(shí)采用雙面連續(xù)焊接的方式，促使扁鋼補(bǔ)償鋼板與開孔表面緊密貼合；另外，船舶貨艙的圍板不可進(jìn)行開孔操作。

3 船舶管系安裝工藝技術(shù)

3.1 系統(tǒng)安裝法

系統(tǒng)安裝法是一種常用的安裝方法，適用于船體完成整體合攏成型后進(jìn)行管子安裝。系統(tǒng)安裝法需要依據(jù)船舶管路構(gòu)造圖或是管子零件圖進(jìn)行對照并逐一完成安裝，同時(shí)應(yīng)以系統(tǒng)為整體單元對管子安裝情況進(jìn)行檢查，確保管子安裝的完整性和有效性。系統(tǒng)安裝法只能在船上進(jìn)行管子安裝，因此會(huì)發(fā)生與其他工種施工人員爭先安裝的情況，為有效避免此類情況發(fā)生，耽誤管子安裝進(jìn)度和質(zhì)量，應(yīng)與各工種進(jìn)行溝通協(xié)調(diào)，合理安排管子安裝的時(shí)間、順序，并且做好管子及相關(guān)構(gòu)件的運(yùn)輸管理等工作，以此確保管子安裝工作能夠有序開展，為管子的有效安裝以及安裝質(zhì)量和效果奠定基礎(chǔ)。目前此方法僅適用于小型船舶。

3.2 分段和總段預(yù)裝法

分段和總段預(yù)裝法又被稱為分段預(yù)舾裝和總段預(yù)舾裝，在進(jìn)行管子安裝的同時(shí)，還需將各附件、儀器儀表以及其他鐵舾裝件予以有效安裝。其工作主要內(nèi)容有：1）雙層底艙分段的管系預(yù)裝。雙層底艙內(nèi)的管子，如艙底管路、壓載管路、燃油管路、蒸汽加熱管理等，都需要在船體分段裝配階段將管子預(yù)先放置并按照要求完成安裝，或是將管子固定在符合標(biāo)準(zhǔn)的臨時(shí)位置，待完成船體整體合攏后繼續(xù)完成安裝作業(yè)。2）船舶甲板平臺(tái)及機(jī)艙范圍內(nèi)的分段和總段管系預(yù)裝。該分段屬于翻身建造，因此應(yīng)在甲板反面提前預(yù)裝管子、通風(fēng)管道以及配電線路，既能保證預(yù)裝安裝的有效性和可靠性，同時(shí)也降低了后期安裝的難度，實(shí)現(xiàn)了由原先的仰視安裝轉(zhuǎn)換為一般安裝，有效地提升了安裝工作的效率和質(zhì)量。3）船艙壁分段和船舶舷側(cè)分段的管系預(yù)裝。船艙壁分段和船舶舷側(cè)分段的管系預(yù)裝包括管子和相關(guān)附件的預(yù)裝。由于該分段應(yīng)用的是臥造的建造方式，使以往需要進(jìn)行側(cè)裝的管子及相關(guān)附件，實(shí)現(xiàn)了俯裝即可完成有效安裝的轉(zhuǎn)變，這一轉(zhuǎn)變使得管子預(yù)裝工作強(qiáng)度大大降低，有助于管子預(yù)裝工作效率的進(jìn)一步提高。4）船舶上層建筑的管系預(yù)裝。船舶上層建筑分段的建造方式一般采用翻身建造的方法，該方法可有效提高各類船舶構(gòu)件安裝的穩(wěn)固性，同時(shí)也對管系預(yù)裝比較有利，供水管路、配電管路以及通風(fēng)管路可在翻身建造階段完成有效預(yù)裝。因上層建筑屬于船舶的核心功能區(qū)域，涉及安裝的內(nèi)容較多，因此，在進(jìn)行該分段管系預(yù)裝時(shí)，應(yīng)結(jié)合船舶建造方式與各工種加強(qiáng)溝通聯(lián)系，強(qiáng)化對各類設(shè)施設(shè)備有效安裝的檢查管理，確保所有舾裝件能夠按時(shí)有效的完成安裝。

3.3 單元安裝法

單元安裝法也被稱為內(nèi)場安裝法，是與船舶建造實(shí)行平行作業(yè)的一種管系安裝方法。單元安裝法將船體劃分為若干個(gè)區(qū)域，在船體制造車間完成管路及相應(yīng)設(shè)備的組裝安裝，使若干個(gè)區(qū)域轉(zhuǎn)換成若干個(gè)單元構(gòu)件，然后在船體分段或是整船上進(jìn)行吊裝安裝，將若干個(gè)單元構(gòu)件進(jìn)行組合使其逐漸構(gòu)成一個(gè)完整的系統(tǒng)。單元的劃分應(yīng)依據(jù)船舶建造的整體規(guī)劃設(shè)計(jì)圖，劃分時(shí)應(yīng)保證單元之間的關(guān)聯(lián)，避免個(gè)別單元后期無法進(jìn)行組合。單元可以由幾個(gè)單一的舾裝件或是管子及附件組成，也可以由大量舾裝件和一些單元共同組成較為復(fù)雜的單元構(gòu)件。單元安裝不僅是對船體機(jī)艙內(nèi)部的管子、附件以及機(jī)械設(shè)備等進(jìn)行組合安裝，也可對全船整體的各個(gè)部分按照單元安裝法進(jìn)行裝配。

單元安裝法與其他安裝法相比具有較為明顯的優(yōu)勢。首先，單元安裝法實(shí)現(xiàn)了與船體建造的平行作業(yè)，與傳統(tǒng)安裝方法相比，可大大縮短船舶建造的整體周期，使船舶建造的工作效率得以大幅提升；其次，單元安裝法在船體建造車間內(nèi)完成了大部分作業(yè)內(nèi)容，將以往需要在船體上實(shí)施的立體作業(yè)提前完成，工作效率和工作環(huán)境都得到了有效改善，同時(shí)避免了多次的重復(fù)勞動(dòng)，也使得作業(yè)人員的工作強(qiáng)度被進(jìn)一步降低，以此實(shí)現(xiàn)了船體建造工作質(zhì)量和進(jìn)度的有效落實(shí)；再次，將安裝工作逐步標(biāo)準(zhǔn)化、簡易化，使得船體建造設(shè)計(jì)圖與管路構(gòu)造圖變得通俗易懂，有效減少了船體建造設(shè)計(jì)人員的工作量，同時(shí)能夠快速組織實(shí)施專業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化的生產(chǎn)安裝，使得船體設(shè)計(jì)周期和建造周期都能夠?qū)崿F(xiàn)科學(xué)合理的管控；最后，單元安裝法能夠使各個(gè)構(gòu)件之間形成有機(jī)的關(guān)聯(lián)，便于動(dòng)態(tài)調(diào)整船體建造結(jié)構(gòu)，使得船體建造工作效率和經(jīng)濟(jì)效益逐步實(shí)現(xiàn)協(xié)同發(fā)展，有助于船廠實(shí)現(xiàn)既定的發(fā)展戰(zhàn)略和經(jīng)營目標(biāo)，以此促進(jìn)船廠經(jīng)濟(jì)效益的穩(wěn)步提升。

5 結(jié)語

船舶管系的布置和安裝是船體建造過程中的重要工作內(nèi)容。因此，應(yīng)合理規(guī)劃布置管子、附件以及機(jī)械設(shè)備的位置，對需要開孔穿艙的工作流程應(yīng)嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)有效落實(shí)。從船舶管系安裝工藝技術(shù)來說，系統(tǒng)安裝法、分段和總段預(yù)裝法以及單元安裝法，都有其各自適合的范圍，船廠在選用管系安裝工藝技術(shù)時(shí)應(yīng)結(jié)合船體建造規(guī)模、建造周期、管系安裝要求等，充分論證不同安裝工藝技術(shù)的可行性與優(yōu)缺點(diǎn)，經(jīng)過綜合考量后選用最為適合的安裝工藝技術(shù)，以此確保管系安裝的有效性和可靠性。