淺談液壓管附件訂貨選型

摘" " 要：液壓管系中的管材規(guī)格、連接件形式的選擇是否與液壓系統(tǒng)匹配，將直接影響液壓系統(tǒng)的正常運轉(zhuǎn)。本文根據(jù)液壓管系設(shè)計要求和船級社規(guī)范，分類提出了液壓管附件的訂貨選型計算方法和注意事項。

關(guān)鍵詞：船舶液壓系統(tǒng)；液壓管附件；選型方法

中圖分類號：U664.84 " " " " " " " " " " " " " " " 文獻標(biāo)識碼：A

Discussion on Ordering and Selection of Hydraulic Pipe Accessories

SHI Baoguo，" NIE Peng，" YUAN Yawen

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

Abstract： The selection of pipe specifications and connector forms in match with the hydraulic piping systems will directly affect the normal operation of the hydraulic system. This article proposes a calculation method and precautions for ordering amp; selecting hydraulic pipe accessories based on the design requirements of hydraulic pipe system and classification society standards.

Key words： ship hydraulic system;" hydraulic pipe accessories;" selection method

1" " " 引言

在船舶上液壓系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用，眾多機械設(shè)備通過液壓系統(tǒng)進行控制和操作，因此人們對液壓系統(tǒng)設(shè)計越來越重視。

建造船舶或海洋平臺項目常用液壓系統(tǒng)的設(shè)備有升降系統(tǒng)、舵機、全回轉(zhuǎn)推進器、錨機、絞車、艙口蓋、水密門等。常用液壓系統(tǒng)一般由動力元件、執(zhí)行元件、控制元件和液壓管系組成。而液壓管系主要包括液壓管材和液壓管附件，對于船廠來說，液壓管系的選型和采購是液壓系統(tǒng)的核心，若液壓管系選型不當(dāng)，系統(tǒng)將會出現(xiàn)接頭泄露，甚至管子、接頭爆裂等事故，將直接影響液壓系統(tǒng)正常運行及船舶交付。

2" " "液壓管材的選用

液壓管材的設(shè)計應(yīng)與規(guī)格書要求一致。所以必須要求設(shè)備廠家提供的液壓管材遵循設(shè)備技術(shù)協(xié)議，并最終與規(guī)格書要求一致。包含管材信息的液壓系統(tǒng)圖一般是由設(shè)備廠家提供并最終送審，送審圖紙上的管材信息最終與規(guī)格書或設(shè)備技術(shù)協(xié)議一致。若規(guī)格書沒有對液壓管材明確要求，一般的原則，室內(nèi)選用碳鋼管，露天區(qū)域及露天甲板的穿艙管路選用不銹鋼。

2.1" "根據(jù)液壓管系連接形式來選用液壓管材

液壓系統(tǒng)連接形式大體分為非焊接連接形式和焊接連接形式。

若系統(tǒng)較復(fù)雜且重要應(yīng)選用非焊接連接。非焊接連接主要有卡套接頭連接、成型擠壓接頭（WALFORM）連接、37°擴口法蘭連接和溝槽法蘭連接（也叫保持環(huán)連接）。非焊接連接件相配套的鋼管為精密無縫鋼管，冷拔精密無縫鋼管可以滿足系統(tǒng)管材質(zhì)量（尺寸和形狀精度）和清潔度（無氧化皮）方面要求，主要包括冷拔精密無縫碳鋼管和冷拔精密無縫不銹鋼管；而熱軋管由于生產(chǎn)工藝，內(nèi)外壁在生產(chǎn)過程中會有拉痕和氧化皮。

若系統(tǒng)較簡單且要求低，可采用焊接形式連接。非精密管可滿足焊接連接件要求。常用液壓管材標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。

精密無縫鋼管熱工處理、公差尺寸標(biāo)準(zhǔn)、機械性能要求符合EN 10 305-4和ASTM A269，系統(tǒng)較復(fù)雜、重要，清潔度要求在NAS7級以上的液壓系統(tǒng)，原則上都采用非焊接連接件，即管材應(yīng)選用精密無縫鋼管，可解決管路系統(tǒng)串洗困難問題。

2.2" "液壓管系的管子壁厚計算

液壓管系系統(tǒng)圖由設(shè)備廠家提供，管系中各管路根據(jù)實現(xiàn)工況的不同，管路大小規(guī)格和壁厚也不同，系統(tǒng)圖上會明確管路工作壓力和管路規(guī)格。管路需要實現(xiàn)某種工況或達到某種狀態(tài)，需要在一定的壓力下完成。在一定的工作壓力、管材和管子外徑下，管路要保證正常完成輸送壓力油，執(zhí)行預(yù)期作業(yè)，那么管材壁厚選擇是否匹配系統(tǒng)工況，是非常重要的。

許用應(yīng)力計算：

（1）

壁厚計算：

（2）

式中：σ1為許用應(yīng)力；σb為20℃時材料的抗拉強度，N/mm2； t0為管子壁厚； p 為工作壓力，bar； O.D. 為管子外徑，mm； e 為強度因子=1； s 為安全系數(shù)（當(dāng)p＜7 MPa時，s=8；當(dāng)p≤17.5 MPa時，s=6；當(dāng)p＞17.5 MPa時，s=4；）。

精密無縫碳鋼管對應(yīng)的屈服強度和抗拉強度如表2所示。

計算出的管子壁厚與設(shè)備廠家提供的液壓系統(tǒng)圖上管子規(guī)格型號不一致情況分析：

1）計算出管子壁厚大于系統(tǒng)圖上管子壁厚規(guī)格過多等級，說明圖紙管子壁厚不足，這樣就會出現(xiàn)管子不能承受系統(tǒng)工作壓力的現(xiàn)象，系統(tǒng)在運轉(zhuǎn)中有管路爆裂風(fēng)險；

2）計算出管子壁厚小于圖紙上管子壁厚規(guī)格過多等級，說明圖紙上管子壁厚要求遠高于工作壓力，這樣會對船廠不利，造成成本浪費。

2.3" "液壓管材訂貨注意的事項

液壓管材壁厚核對后，訂貨時還需要注意以下事項：

1）精密無縫不銹鋼管的熱工處理、公差尺寸標(biāo)準(zhǔn)、機械性能要求符合ASTM A269 標(biāo)準(zhǔn)，表面亞光或拉光處理，交貨時管子端口要求密封保護；

2）需要明確精密無縫不銹鋼牌號；

3）精密無縫碳鋼管材質(zhì)、熱工處理、公差尺寸標(biāo)準(zhǔn)、機械性能要求符合EN 10 305-4標(biāo)準(zhǔn)，表面需酸洗和磷化處理，管內(nèi)清潔，交貨時管子端口要求密封保護；

4）需要明確精密無縫碳鋼管牌號；

5）根據(jù)要求取得船級社船用產(chǎn)品證書；

6）提供工廠合格證書、原產(chǎn)地證書等。

3" " "液壓管路連接件的選用

液壓管系連接件的選用應(yīng)與規(guī)格書要求一致。若規(guī)格書沒有明確要求，在確認(rèn)連接件選用非焊接連接件后，一般原則為管子外徑≤Φ42 mm的選用接頭連接，管子外徑＞Φ42 mm選用液壓法蘭連接。

3.1" "卡套接頭和成型擠壓接頭選用

核查液壓系統(tǒng)原理圖，液壓管附件的選用按照系統(tǒng)壓力和管徑來進行選用，具體如下：

1）卡套接頭的選用。在管徑≤Φ42 mm時可選用卡套接頭，如考慮現(xiàn)場施工空間影響，卡套接頭預(yù)緊力無法滿足要求時，原則上Φ28 mm及以下選用卡套接頭。選用卡套接頭時，需要用卡套預(yù)裝機安裝，按照廠家提供的壓力表預(yù)安裝，使卡環(huán)切入管子圓柱表面，形成密封環(huán)狀;1，4-螺母；2- 卡套 ；3-中間體

2）成型擠壓接頭的選用。一般也是在管外徑≤Φ42 mm時選用成型擠壓接頭。成型擠壓接頭和卡套接頭使用相同的接頭本體和螺母。使用成型擠壓接頭，鋼管在切斷和去除毛刺后，用專用的設(shè)備在管端上冷擠壓成一個凸肩，成型的尺寸由特制的模具保證，管端裝上特殊的骨架密封圈，通過功能螺母將接頭本體連接起來。成型擠壓接頭根據(jù)承受壓力大小分為L輕型和S重型。成型擠壓接頭包括直通成型接頭、端直通成型接頭、變徑成型接頭、通艙成型接頭、三通四通成型接頭和成型彎頭等。

1-螺母；2-密封WALFORM墊；3-接頭體

3.2" "卡套接頭和成型擠壓接頭的特點

卡套接頭和成型擠壓接頭的特點如下：

1）卡套接頭對工人安裝技術(shù)要求比較高；

2）成型擠壓接頭安裝相對比較方便，對工人安裝技術(shù)要求稍低。

在現(xiàn)實選型中，出于對卡套接頭和成型擠壓接頭的綜合考慮，目前項目中，接頭大多數(shù)選擇成型擠壓接頭。

3.3" "成型擠壓接頭訂貨注意事項

成型擠壓接頭訂貨注意事項如下：

1）需要對成型擠壓接頭的標(biāo)準(zhǔn)有要求，符合ISO8434標(biāo)準(zhǔn)要求；

2） 對成型擠壓接頭的成套產(chǎn)品組成有要求，包括接頭體、功能螺母及密封圈；

3） 對成型擠壓接頭密封圈材質(zhì)需明確；

4） 成型擠壓接頭材質(zhì)需滿足要求，一般和管材保持一致，處理方式按照要求執(zhí)行。

4" " 液壓法蘭的選用

針對精密無縫鋼管匹配的液壓法蘭連接選型一般原則為：管外徑在Φ42 mm～Φ140 mm且壁厚≤6 mm，采用37°擴口法蘭連接；管外徑≥Φ140 mm或壁厚＞6 mm采用溝槽法蘭連接（保持環(huán)連接）。

SAE J518系列法蘭符合ISO 6162-1標(biāo)準(zhǔn)中SAE1000和SAE3000（61），符合ISO 6162-2標(biāo)準(zhǔn)的SAE6000（62）系列法蘭，ISO 6164系列法蘭，這種連接形式已經(jīng)通過DNV、ABS、CCS等主要船級社的認(rèn)證。

37°擴口法蘭連接：在這種連接形式中，經(jīng)過去毛刺處理的鋼管使用專用擴口設(shè)備進行37°擴口。每個鋼管與法蘭內(nèi)芯之間均有一個O形圈來實現(xiàn)彈性密封。兩個法蘭內(nèi)芯之間有一個F37密封圈（也可以選擇組合墊密封圈或O形圈）。通過擰緊法蘭，管連接處形成了耐高壓的彈性密封，37°擴口法蘭連接如圖3。

溝槽法蘭連接：在這種連接形式中，使用保持環(huán)，即覆有彈性的不銹鋼分段環(huán)，它被裝配在鋼管或轉(zhuǎn)換接頭的機加工凹槽里。擰緊法蘭時，法蘭擠緊保持環(huán)形成一個鎖緊的連接，溝槽法蘭連接如圖4。

4.1" "非焊接液壓法蘭的優(yōu)點

非焊接液壓法蘭的優(yōu)點如下：

1）非焊接液壓法蘭連接極大程度上減少了加工時間；

2）無焊接檢查費用（X射線）；

3）無焊接后處理工作，無酸洗、廢料處理費用，無安全隱患，環(huán)保；

4）消除應(yīng)力腐蝕：使管路壽命最大化、減少維修費用；

5）加工過程無明火：消除火災(zāi)風(fēng)險，預(yù)防生產(chǎn)中斷、減少停工、提高安全系數(shù)；

6）車間預(yù)加工：高質(zhì)量連接、減少現(xiàn)場工作、縮減安裝維修時間；

7）清潔度：降低液壓系統(tǒng)部件的維修和更換，減少串油時間和費用；

8）易拆裝和再裝配：安裝更快速、簡便、減少因維修造成的停工損失。

4.2" "37°擴口法蘭訂貨注意事項

37°擴口法蘭訂貨注意事項如下：

1）根據(jù)設(shè)備規(guī)格，選擇匹配的液壓法蘭標(biāo)準(zhǔn)；

2）成套法蘭應(yīng)包括法蘭片、法蘭芯、密封圈及緊固件（螺栓、螺母）；

3）法蘭材質(zhì)滿足要求，一般和管子材質(zhì)保持一致（除特殊要求外），處理方式需明確；

4）密封圈材質(zhì)需在訂貨協(xié)議中明確；

5）緊固螺栓強度需在訂貨協(xié)議中明確。

5" " 三通件選用

在液壓系統(tǒng)為非焊接連接形式時，三通件也需要為非焊接連接件。液壓系統(tǒng)三通件包括擠壓成型式三通接頭和擴口法蘭三通閥塊兩種形式，擠壓成型三通接頭用于主管和支管外徑≤Φ42 mm管路的三通連接；三通閥塊用于主管或支管外徑＞Φ42 mm管路三通連接。三通件屬于非標(biāo)準(zhǔn)液壓附件，需提供紙版和電子版圖紙和資料給船東和船廠確認(rèn)；其他相關(guān)技術(shù)要求與上述成型接頭和37°擴口法蘭類似。三通閥塊見圖5，擠壓三通接頭見圖6。

6" " 彎頭選用

液壓系統(tǒng)彎頭包括擠壓成型接頭式彎頭、擴口法蘭閥塊式彎頭兩種形式。擠壓接頭式彎頭適用于管路受極限空間影響難以直接彎轉(zhuǎn)，且外徑≤Φ42 mm的液壓管路，相關(guān)技術(shù)要求與上述擠壓接頭相符；法蘭閥塊連接式彎頭用于管路受極限空間影響難以直接彎轉(zhuǎn)，且管路外徑為Φ42 mm～Φ140 mm，壁厚≤ 6 mm 的液壓管路。擴口法蘭閥塊式彎頭如圖7所示。

7" " 結(jié)束語

液壓系統(tǒng)在船舶上應(yīng)用廣泛，涉及的液壓管附件數(shù)量、種類繁多，因此簽訂訂貨技術(shù)協(xié)議時需要細心認(rèn)真。本文闡述了液壓管附件的特點及選型時注意事項，希望能夠為船用液壓管附件協(xié)議簽訂提供相關(guān)理論支持和借鑒經(jīng)驗。另外在后期認(rèn)可圖紙確認(rèn)時，仍需要核對設(shè)備廠家提供的液壓系統(tǒng)圖，主動承擔(dān)起技術(shù)責(zé)任，核實液壓管子壁厚，核對管附件管口尺寸。對于液壓附件的選型訂購，首先要從實際系統(tǒng)要求出發(fā)，選擇匹配的、合理的附件，在保證液壓系統(tǒng)運行性能的前提下，取得質(zhì)量特性和經(jīng)濟性的平衡。

參考文獻

[1] 海上移動平臺入級與規(guī)范[S].北京：中國船級社，2023.