船舶液壓管系生產(chǎn)設(shè)計(jì)要點(diǎn)及制作安裝工藝

摘" " 要：本文通過對(duì)船舶液壓管附件特性分析及液壓管路制作、現(xiàn)場(chǎng)安裝經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，闡述了船舶液壓管系在生產(chǎn)設(shè)計(jì)階段需注意的設(shè)計(jì)要點(diǎn)；管路制作時(shí)需把控的制作流程及現(xiàn)場(chǎng)施工人員需掌握的安裝工藝知識(shí)，有效規(guī)避了船舶液壓管系生產(chǎn)設(shè)計(jì)對(duì)制作安裝精度的影響。減少了管子修改量，提高了經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：船舶液壓管系；生產(chǎn)設(shè)計(jì)；制作流程；安裝工藝

中圖分類號(hào)：U664.84 " " " " " " " " " " " " " " " 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

Key Points of Production Design and Fabrication and Installation Process of Marine Hydraulic Piping System

SHI Baoguo，" WANG Zhongyang，" OUYANG Zhiliang

（ CSSC Huangpu Wenchong Shipbuilding Co.， Ltd.，" Guangzhou 510715 ）

Abstract： Based on the analysis of the characteristics of marine hydraulic pipe accessories and the summary of the experience of hydraulic pipe manufacture and on-site installation， this paper expounds the design points that should be paid attention to in the production design stage of marine hydraulic pipe system. The production process to be controlled during pipeline production and the installation process knowledge to be mastered by on-site construction personnel effectively avoid the impact of the production design of the ship's hydraulic pipe system on the production and installation accuracy. The amount of pipe modification is reduced and the economic benefit is improved.

Key words： ship hydraulic system;" production design;" production process;" installation process

1" " "引言

液壓管系在船舶領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用，眾多機(jī)械設(shè)備通過液壓系統(tǒng)進(jìn)行控制，該系統(tǒng)涉及到的液壓管材、管附件品種多、數(shù)量大；訂貨、設(shè)計(jì)、制作、安裝中任一環(huán)節(jié)出現(xiàn)精度把控失誤，將會(huì)造成直接的經(jīng)濟(jì)損失。因此在船舶生產(chǎn)設(shè)計(jì)時(shí)需要充分了解液壓管及管附件的屬性、特點(diǎn)、制作及安裝工藝。規(guī)范中要求液壓管材需要持有船級(jí)社船用產(chǎn)品證書，液壓管連接件需持有船級(jí)社型式認(rèn)可證書，取證周期較長(zhǎng)。如果液壓管的制作、安裝過程中違背相應(yīng)的制作流程和安裝工藝，將造成返工修改，勢(shì)必影響項(xiàng)目周期和經(jīng)濟(jì)性的平衡。

在船舶建造領(lǐng)域，液壓管根據(jù)系統(tǒng)壓力、溫度等選擇管材規(guī)格及連接件形式。管材多采用精密無縫鋼管，材質(zhì)分為精密無縫碳鋼管（DIN1630-DIN2391C（EN10305-4）St52.4（E355N）/St37.4（E235N））和精密無縫不銹鋼管（ASTM A269/A213 （A.W）-Grade TP316 L）。連接件材質(zhì)在沒有特殊要求下應(yīng)和管材保持一致，連接件類型現(xiàn)大多采用非焊接形式：WALFORM管接頭（擠壓成型接頭）、37°擴(kuò)口法蘭和溝槽法蘭（保持環(huán)）等，具體選用原則如下：

1）管子外徑≤Φ42 mm的選用WALFORM管接頭；

2）管子外徑＞Φ42 mm選用37°擴(kuò)口法蘭；

3）管子外徑＞Φ42 mm，且壁厚＞6 mm的選用溝槽法蘭（不常用）。

液壓管材和連接件的價(jià)格相對(duì)昂貴，需持有船用產(chǎn)品證書和型式認(rèn)可證書，供貨周期長(zhǎng)，所以要求船廠在生產(chǎn)設(shè)計(jì)、管子零件制作和現(xiàn)場(chǎng)施工中，提高精度控制，減少修改量，避免后續(xù)增補(bǔ)訂貨，影響項(xiàng)目進(jìn)度和成本利益。

2" " "液壓系統(tǒng)生產(chǎn)設(shè)計(jì)

根據(jù)液壓管系及管附件選型原則，分別敘述各連接件生產(chǎn)設(shè)計(jì)特點(diǎn)。

2.1" "WALFORM管接頭連接的管子生產(chǎn)設(shè)計(jì)

WALFORM管接頭建模時(shí)，連接點(diǎn)坐標(biāo)是否準(zhǔn)確直接影響管子下料長(zhǎng)度、管子制作尺寸和管路系統(tǒng)整體安裝精度。所以在開始生產(chǎn)設(shè)計(jì)前，除了準(zhǔn)確定義SPD設(shè)計(jì)軟件管附件數(shù)據(jù)庫和完成WALFORM管接頭小樣建模，還要進(jìn)行連接點(diǎn)核對(duì)，數(shù)據(jù)查驗(yàn)。WALFORM管接頭樣本資料如圖1。

根據(jù)WALFORM管接頭廠家樣本資料，可建出接頭小樣模型，并把連接點(diǎn)設(shè)置在圖1中L1尺寸界線處。斷管出圖，SPD設(shè)計(jì)軟件會(huì)在連接點(diǎn)處斷開，如圖2。

如圖2所示，斷管后液壓管1的長(zhǎng)度是L，SPD軟件出的小票圖紙也會(huì)顯示長(zhǎng)度L。管子加工車間在加工液壓管1時(shí)，如果按照小票圖上L的長(zhǎng)度來下料，那么液壓管1經(jīng)過擠壓機(jī)擠壓成型后，其長(zhǎng)度將會(huì)小于實(shí)際需要的長(zhǎng)度L。因?yàn)樵谶M(jìn)行擠壓成型時(shí)，管子會(huì)有一個(gè)擠壓收縮量。所以，在管子下料時(shí)，需要加上擠壓收縮量。即：在下料加工液壓管1時(shí)，需要加上2倍的擠壓收縮量。設(shè)計(jì)人員在管系生產(chǎn)設(shè)計(jì)出圖時(shí)，需在管系技術(shù)要求中注明。擠壓成型接頭的管子收縮示意圖見圖3、擠壓成型后管子收縮量見表1中L1（L1公差：±0.5 mm）。

另外，設(shè)計(jì)人員在斷管時(shí)還需注意管子要滿足擠壓設(shè)備擠壓的最小管子距離和管子彎制前夾長(zhǎng)度。直管長(zhǎng)度需要滿足擠壓設(shè)備的斷管最小長(zhǎng)度（見圖4和表2）；管子彎制的前夾長(zhǎng)度見圖5和表3。液壓管在擠壓前，先將WALFORM管接頭螺母套在管子上。

2.2" "37°擴(kuò)口法蘭連接的管子生產(chǎn)設(shè)計(jì)

生產(chǎn)設(shè)計(jì)選用擴(kuò)口法蘭時(shí)，先進(jìn)行管子數(shù)據(jù)庫定義和37°擴(kuò)口法蘭建模。建模注意的要點(diǎn)和WALFORM管接頭建?；绢愃疲哼B接點(diǎn)是否準(zhǔn)確直接影響管子的下料制作和安裝精度。37°擴(kuò)口法蘭尺寸資料見圖6，根據(jù)廠家提供的樣本外形圖和外形尺寸建立模型小樣。

根據(jù)37°擴(kuò)口法蘭資料建模時(shí)，法蘭連接點(diǎn)一般會(huì)設(shè)置在兩法蘭接觸面處，即長(zhǎng)度B的尺寸界面端點(diǎn)處，則零件圖中管子長(zhǎng)度會(huì)加長(zhǎng)。從圖7得知，正確的連接點(diǎn)和擴(kuò)口法蘭端面之間還有一定長(zhǎng)度，將此長(zhǎng)度標(biāo)記為X，而擴(kuò)口后管子長(zhǎng)度收縮量很小，可忽略不計(jì)。所以在管子下料時(shí)，需要減去X值。生產(chǎn)設(shè)計(jì)人員在生產(chǎn)設(shè)計(jì)出圖時(shí)，需在管系技術(shù)要求中說明清楚，提醒下料需減去X 值。長(zhǎng)度見圖7和表3。

采用37°擴(kuò)口法蘭的液壓管在斷管時(shí)，也需要注意斷管的最小長(zhǎng)度。直管長(zhǎng)度需滿足擴(kuò)口設(shè)備的最小擴(kuò)口和操作長(zhǎng)度；有彎管的管子，除滿足最小擴(kuò)口操作長(zhǎng)度外，還需滿足管子彎制的前夾長(zhǎng)度，最小長(zhǎng)度參考廠家樣本資料。液壓管在擴(kuò)口操作前，先將法蘭套在管子上。

2.3" "液壓管系建模拉放

液壓管系在生產(chǎn)設(shè)計(jì)階段，需要考慮管路鋪設(shè)原則和固定規(guī)則。

1）液壓管鋪設(shè)原則

（1）必須設(shè)置補(bǔ)償管路，根據(jù)管子長(zhǎng)度、溫度變化、膨脹系數(shù)等設(shè)置膨脹彎；

（2）檢查短直管件的端部尺寸，根據(jù)需要調(diào)整；

（3）接頭易于靠近，便于維護(hù)；

（4）避免在兩個(gè)固定點(diǎn)直接連接，使用彎管進(jìn)行應(yīng)力補(bǔ)償；

（5）利用彎管確保裝配無應(yīng)力，吸收和消除震動(dòng)的相互影響；

（6）盡量布局整潔。

2）液壓管固定規(guī)則

（1）設(shè)備運(yùn)行時(shí)，液壓管路不會(huì)隨意擺動(dòng)；

（2）保證足夠的管子間距；

（3）避免因溫度、可燃性等因素影響相鄰管路；

（4）避免固定裝置上面有其它零件；

（5）彎管應(yīng)在轉(zhuǎn)彎點(diǎn)前和轉(zhuǎn)彎點(diǎn)后固定。

3" " 液壓管制作流程

非焊接液壓管路在制作時(shí)，需嚴(yán)格按照WALFORM連接形式和37°擴(kuò)口法蘭連接要求執(zhí)行。

3.1" WALFORM連接形式的液壓管制作

制作前準(zhǔn)備好已訂貨的鋼管、工具、圖紙等。主要包括精密無縫鋼管、WALFORM成型機(jī)及相應(yīng)胎具、刮刀、接頭、密封圈、鋼卷尺、卡尺、直角尺、塑料管堵、干凈抹布、潤(rùn)滑油、管子零件圖、制作托盤表等。

1）管子下料、去毛刺、清潔

首先在制造商標(biāo)記好的分切處鋸下至少10 mm（避免供貨缺陷），保證直角，允許相對(duì)于管子軸線有1/2°的偏差。需使用專門的鋸機(jī)、鋸具，不允許使用切管器或切割輪，避免產(chǎn)生嚴(yán)重的毛刺和偏離。

其次去除內(nèi)部毛刺（最大0.2×45°）并進(jìn)行清洗。清洗時(shí)使用環(huán)保型溶劑去除油脂和油，保證抱緊部位和再成型部位不得有碎屑、油脂、油污和油漆等。最后必須使用子彈槍清潔管內(nèi)壁。

注意：鋸偏或者去毛刺不當(dāng)?shù)纫鸬墓芏俗冃螘?huì)縮短連接件的使用壽命和密封性。

2）管子擠壓成型

首先將螺母套在管子上，對(duì)管子進(jìn)行WALFORM成型。碳鋼管使用碳鋼胎具成型，不銹鋼管使用不銹鋼鋼胎具。擠壓成型后，需檢查成型部位的尺寸精度、管子外表面清潔度及成型部位有無缺陷。合格的成型管件保持干燥，防止雨淋或潮濕，兩端用塑料管堵封堵。

3.2" "37°擴(kuò)口法蘭連接形式的液壓管制作

37°擴(kuò)口法蘭連接形式的液壓管和WALFORM管接頭連接的液壓管在制作前期步驟類似。不同步驟如下：

1）擴(kuò)口參數(shù)設(shè)置，調(diào)節(jié)鋼管限位旋鈕和擴(kuò)口進(jìn)給限位旋鈕，直到顯示數(shù)值與樣本表格相符，然后用旋鈕鎖緊螺栓；

2）預(yù)裝法蘭：把法蘭預(yù)先安裝在準(zhǔn)備擴(kuò)口的鋼管上，法蘭光滑端面與準(zhǔn)備擴(kuò)口的鋼管端面，保持在同一側(cè)；

3）鋼管找正、潤(rùn)滑：調(diào)節(jié)鋼管支撐架高度，用直角尺校驗(yàn)，確保鋼管軸線與胎具軸線在同一條直線上，并對(duì)管口進(jìn)行潤(rùn)滑。按下成型機(jī)操作按鈕，開始成型；

4）潤(rùn)滑胎具、鋼管，擴(kuò)口：?jiǎn)?dòng)機(jī)器，操作手動(dòng)泵使擴(kuò)口胎接近管口，然后控制好進(jìn)給速度緩慢進(jìn)給，同時(shí)觀察管子擴(kuò)口狀態(tài)，當(dāng)看到管子變形位置的外表面與胎具錐面即將貼合時(shí)停止進(jìn)給。

注意事項(xiàng)：不可過量進(jìn)給，否則管內(nèi)徑會(huì)出現(xiàn)局部變形堆積而影響裝配和密封效果。待擴(kuò)口胎頭部錐面與管子表面貼合時(shí)，在此位置旋轉(zhuǎn)2-3周后調(diào)節(jié)泄放閥，縮回?cái)U(kuò)口胎。

最后檢查擴(kuò)口管端外徑尺寸精度（可參照樣本資料中外徑尺寸精度表），并檢查是否夾雜異物。成型擴(kuò)口必須與管子軸線成直角，與管子同心。避免因偏心式工具缺陷或操作失誤造成的擴(kuò)口不規(guī)則，擴(kuò)口無缺陷可以延長(zhǎng)使用壽命。合格的擴(kuò)口管兩端用干凈的管堵進(jìn)行封堵，擺放在規(guī)定位置待用。

4" " 液壓管的安裝工藝

采用非焊接WALFORM管接頭連接和37°擴(kuò)口法蘭連接的液壓管路，安裝工藝需滿足其對(duì)應(yīng)的要求。

4.1" "WALFORM管接頭連接的液壓管安裝工藝

1）橡膠密封圈套在管子上，直至靠近成型處，然后進(jìn)行裝配并確保無損壞或扭曲，防止膠墊破損；

2）管子與設(shè)備接口安裝不允許有犟勁現(xiàn)象，保證管子接口和接頭的同軸度。連接時(shí)，做到不靠外力自然連接，如果有須重新制作；

3）用合適的扳手?jǐn)Q緊螺母（必須用兩個(gè)扳手，夾住接頭體的扳手不動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)夾緊螺母的扳手并擰緊），直至感覺力矩明顯增大，裝配結(jié)束；

4）如果擰緊圈數(shù)有偏差，會(huì)降低額定公稱壓力，縮短連接件的使用壽命，導(dǎo)致泄漏或故障。不可過擰緊將膠圈擠碎，否則將導(dǎo)致泄漏；

5）對(duì)于不銹鋼接頭，必須在裝配前清洗螺紋，檢查有無損壞。使用足量的潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑接頭螺紋及螺母的45°倒角和通孔，然后立即裝配，防止污物附著；

6）每次接頭脫開后，都必須檢查膠墊密封圈有無損壞，如有須更換。重新裝配時(shí)，須使用與期初裝配相同的扭矩重新擰緊螺母。對(duì)于不銹鋼接頭，應(yīng)使用足量的潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑螺紋和再成型部位，然后重新裝配。

4.2" "37°擴(kuò)口法蘭連接的液壓管安裝工藝

1）安裝前準(zhǔn)備

安裝前準(zhǔn)備好工具及工件，包括擴(kuò)口管、擴(kuò)口芯、干凈抹布、潤(rùn)滑油、塑料錘、扳手等。

2）安裝步驟

（1）去除封堵：將準(zhǔn)備裝配的擴(kuò)口管，去除封堵；

（2）檢查O型圈：確認(rèn)擴(kuò)口芯上的O型圈是否安裝在槽內(nèi)；

（3）清潔接觸面：干凈的抹布清潔擴(kuò)口芯與鋼管擴(kuò)口處的接觸面；

（4）潤(rùn)滑接觸面：油潤(rùn)滑擴(kuò)口鋼管和擴(kuò)口芯的接觸面；

（5）安裝擴(kuò)口芯：用塑料錘輕敲，將擴(kuò)口芯安裝在擴(kuò)口鋼管上；

（6）安裝O型圈：O型圈上涂抹油脂后安裝在一個(gè)法蘭上；

（7）鋼管對(duì)接：配對(duì)法蘭上安裝螺栓，并用扳手?jǐn)Q緊；

（8）擰緊螺栓：第一步用手將螺栓與螺母擰緊；第二步按附表螺栓扭矩的30%擰緊；第（下轉(zhuǎn)第頁）（上接第頁）

三步按附表螺栓扭矩的70%擰緊；第四步按附表螺栓扭矩的100%擰緊。第四步操作結(jié)束后，禁止再操作。螺栓擰緊順序見圖8。

5" " "結(jié)語

本文根據(jù)以往船舶液壓管附件訂貨、生產(chǎn)設(shè)計(jì)、管路制作、現(xiàn)場(chǎng)安裝經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)出船舶液壓管系在生產(chǎn)設(shè)計(jì)階段需注意的設(shè)計(jì)要點(diǎn)；管路制作時(shí)需把控的制作流程及現(xiàn)場(chǎng)施工人員需掌握的安裝工藝知識(shí)。有效指導(dǎo)船舶液壓管系生產(chǎn)設(shè)計(jì)、管路制作和現(xiàn)場(chǎng)安裝，提高了精度控制，減少了管子修改量，提高了經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)

[1]海上移動(dòng)平臺(tái)入級(jí)與規(guī)范[S].北京：中國(guó)船級(jí)社，2020.