船舶管系安装与膨胀补偿及防腐蚀技术.doc

船舶管系安装与膨胀补偿及防腐蚀技术 1船舶管系膨胀补偿安装法 在船舶动力装置中，管路类别很多，常用的有无缝钢管、焊接钢管、铜及铜合金管、铝合金管及塑料管等。应用也非常广泛，如锅炉钢管、日用水管、卫生水管、消防水管、舱底水管、排气管、润滑油管等等。管系安装质量的好坏直接关系到船舶人员的安全、方便以及船舶的使用性能，而管系安装组织模式的优劣，直接影响着船舶的建造进程和造船单位的经济效益。因此，关注船舶管路的安装组织方法和安装质量，显得非常重要。1.1管路的安装组织实施方法船舶建造中管路的安装方法有单管安装、分段预装和单元组装。1.1.1单管安装就是在船舶下水后，根据图纸要求，先装妥机器、机械设备和阀箱，再将管路以安装的位置和先后次序吊运上船，按照管路在船体内的空间位置，先摆好总管，然后再摆分支管。在安装时，要先用临时螺栓安放全部管路，检验是否与图纸所提供的路线一致，并进行必要的校正工作，然后装配合拢。这种安装方法只能在船上进行，安装效率低。1.1.2分段预装根据分段预装图，先在平台上将船体分段内的有关管路及设备布置安装好，然后分段吊至船台合拢，将各分段的管路用嵌补管连接起来即可。分段预装不仅使管路安装和船体建造平行进行，节省了安装时间，而且把船舱内管路在脚手架上的高空仰装变成平台胎架上的落地安装，降低了劳动强度。其主要适用于舷侧及甲板管路的安装。1.1.3单元组装按单元组装图将有关机械设备、附件、管路等不分系统地按单元在内场安装。然后用起重设备把单元整体地吊入船上安装位置，将构架与船体固定。在船上只须进行各单元的定位和合拢工作。以上3种安装方法要依据各船厂的具体情况及船舶的建造要求灵活运用。1.2管系的安装技术要求管系的安装包括管路、机械设备和附件的安装。其安装技术通则如下。1在管系安装前，所有管路要经过校对、液压试验、清洗及表面处理后方可使用。2按照船舶管路系统布置图及管路管件图上船进行安装，不得任意变动走向，以免影响全局。3管路（包括其上的连接件及绝缘层）与管路间，管路与设备或船体间的距离不小于10mm；管路绝缘层与船体之间的距离不小于50mm；蒸汽管路与电缆以及高压空气管之间的距离不小于100mm，当包绝缘隔热层时，允许不小于50mm。4穿越居住舱室或走廓的暗管，必须在覆盖天花板等前检查管路的安装质量，确保不泄露，以免返工。5疏排水系统要成一定倾斜度安装，并在适当处设置能进行人工疏通的可拆卸装置，以保证污水、污物、积水等顺利流通。6装在船艇外水线下的管路接头应有保险装置，防止松动及管路的振断、振裂。7安装阀门时要考虑手轮使用方便，尽量不使手轮向下，以免污物损坏阀杆螺纹。8管路弯曲过多，或路线很长，特别是处于竖直位置的手动水泵管路，必须装止回阀，以保证管内流体及时供应。9法兰连接安装时，两法兰密封平面平行度偏差如图1所示，不应大于表1所列的允许值；对接管路的不同轴度一般不大于12mm。10所有通过船体水密舱壁或油水舱结构处的通舱管件，应保持水密性，且其管路及附件应在密封前安装完毕。不得在船体横梁、边桁等构架上任意开孔，如有管路穿越必须穿孔时，孔的大小以可通过管路即可，并根据需要焊加强板。管路穿越有密封要求的舱壁结构时，均应采用贯通件或复板。11所有的管路接头，管路与垫板、机械设备、隔舱管接头等法兰连接处，均应垫上均匀的压紧衬垫。衬垫的边缘不应小于管路或附件的流通截面。12如果管路输送的工质温度高于60C，以及低于或高于周围温度的管路，都必须包扎绝缘材料。1.3管路的膨胀及其补偿1.3.1管路膨胀的原因管路膨胀的原因主要有热变形和机械变形。3.1.1管路的热变形和热应力船舶管路都是在室温下安装的，但有些管路如蒸汽管路、柴油机排气管路等都是在高温下工作，必然引起管路的膨胀。由于管路的直径不大，因此管路受热时直径的变化不大，但长度的变化则是值得注意的。图2是两端固定的管路受热延伸图。所产生的热应力不得超过管路材料的许用抗拉或抗压应力。由于热应力仅与管路材料、管路长度的相对变化量或温度变化量有关，因此即使是极短的管路，都应考虑热应力的影响。3.1.2管路的机械应力及其变形船体总弯曲应力和管路连接在机件上振动所产生的应力都会引起管路长度的改变。这种变形是次要的，由于影响因素太多，尚不能进行计算。为了降低这种应力的影响，有的在管路中装有补偿装置，以使管路有膨胀的余地。1.3.2管路的补偿常用的管路补偿方法有自动补偿法和补偿器补偿法两种。3.2.1自动补偿法就是利用管路本身某一管段的弹性变形，来吸收另一管段冷热变形的方法。其中，短管段必须有较大的弯曲变形来吸收长管段的热伸长量，所以弯曲应力最大值出现在短管段的固定端。若最大弯曲应力!许用应力，则管路可自动补偿，不会损坏。除了两管段成直角的形式外，其他各种自动补偿法见图4所示。3.2.2补偿器补偿法当管路上的变形不能自动补偿时，船舶上一般可用以下两种补偿器进行补偿。3.2.2.1波纹形膨胀接头图5所示为钢制波纹型管接头，一般用于压力在590kpa以下的管路，如主机排气管路上。图6为胶制波纹型膨胀接头，通常使用在温度不高的冷却器进出口上。3.2.2.2补偿管在管路中有时用一段管路或管路本身所做成的弯头作补偿管，如图7所示，通常用于高压蒸汽管路上，但要占有相当的位置。1.4管路安装质量的检验为了保证安装质量，所有的管路在安装完毕后，均应进行质量检验。1检查总的安装是否符合图纸要求。主要检查管路的完整性及布置的合理性，包括各个部件及附件的相对位置是否正确，操作是否方便，仪表是否易于观察。2检查可能积水部位是否有泄水位置，疏水管路是否保持一定的倾斜度，蒸汽管路上是否有膨胀接头。3检查吊架的位置与数目是否符合图纸要求，并用手锤敲击检查其焊缝的牢固性。4检查管路之间、管路与船壳板、管路与舱壁的距离是否合适。5检查法兰端面的平行度和同轴度是否符合要求，管路表面有无油漆及绝缘包扎。6对整个管路进行紧密性试验，检查管路连接处的紧密性。7进行管路系统的运行试验，主要是检查管路系统的可靠性，检查管路系统中工质的压力、温度是否符合技术要求。2船舶管系防腐蚀技术近年来，海洋工程中金属使用量越来越大，在舰船中金属使用量的80是钢铁，而海洋环境中钢铁的腐蚀速度约十倍于大气中的腐蚀速度，因此，钢质海船的防腐对舰船行业具有重要的意义特别是舰船海水管系，异种金属接触腐蚀情况卜分突出，当不同的金属浸在海水中连在一1起时，由于海水就是电解质，所以电极电位相对较负的金属成为阳极受到腐蚀，这种腐蚀既有化学反应又有电流产生，称为电化学腐蚀海水管系主要是受到这种电化学腐蚀而遭到破坏，因此，为了满足舰船海水管系异种金属接触腐蚀的防护和设计施：I：需要，必须采取有效的防腐蚀措施。2.1电绝缘技术在设计中的应用2.1.1适用范围电绝缘技术在具体设计结构中主要采用绝缘法兰绝缘法兰是对具有电绝缘性能的海水管系法兰接头的统称，它包括一对钢质法兰(或一对铜质法兰，或一只铜质法兰与。一只钢质法兰捆配)、法兰间的绝缘密封垫片、紧固件和紧阎件绝缘零件绝缘法兰适用于设计温度不大于100。C的海水管系的异种金属相接触的电绝缘，原则i：也适用F淡水、燃油、滑油及其它介质管道海水管系中不同金属管路、附件(阀门、泉、粗水滤器、冷却器、设备等)之间应进行电绝缘隔离在电绝缘部件之间的管段上，由同类材料制成的管路连接处不必进行I乜绝缘隔离；水泵与管路之间如采用橡胶挠性接头连接时亦不必采取电绝缘处弹。2.1.2绝缘法兰的结构本文中涉及到的绝缘法兰结构主要指比压密封型绝缘法兰(指依靠预紧软质的、具有一定同弹性能的绝缘密封垫片到规定的密封比压，来实现法兰联接处的密封的绝缘法兰结构)，详见图8所示缘法兰的法兰均采用平焊法兰或采用带锥颈的对焊法兰，在结构设计时应满足海水管系的正常设计压力法兰与管材的材质应相I到或相近(B10或B30管的活套法兰除外)，并具有良好的可焊性焊缝及热影响区的电化学特性应“j管材棚同2.1.3绝缘密封垫片和紧固件绝缘零件的结构2.1.3.1绝缘密封垫片绝缘密封垫片在电绝缘法兰处必须使用特殊的外敷聚四氟乙烯芳纶橡胶合成纤维垫片，不得使用普通垫片、金属缠绕型密封垫片或金属型等导电类垫片，以免破坏电绝缘在设计中密封垫片必须满足管系公称压力，且不低于500kQ的电绝缘性能指标绝缘密封垫片结构如图9所示A为垫片外径(同法兰外径)；B为垫片内径(比法兰内径小13mm)；C为垫片螺栓孔中心圆直径(同法兰螺栓孔中心圆直径)；d为垫片螺检孔孔径(同法兰螺栓孔孔径)；n为螺栓孔孔数；t。为垫片厚度 2.1.3.2紧固件绝缘零件紧固件绝缘零件包括螺栓绝缘衬套(见图10所示)和螺栓绝缘垫圈(见图11所示)(a)长螺栓绝缘衬垫 (b)直通式螺栓绝缘衬垫(c)半分式螺栓绝缘衬垫图10和图11中，d2为螺栓绝缘垫圈的内径；d3为螺栓绝缘垫圈的外径；d。为螺栓绝缘衬套的内径；L1为螺栓绝缘衬套的长度；L1=2t+t13(对图a、图b电绝缘衬套)；L1=t+05t11(对图c电绝缘衬套)；S为螺栓绝缘垫圈的厚度；T为法兰厚度(对电绝缘法兰，包括法兰密封面凸出部分高度)；t，为密封垫片的厚度；6为螺栓绝缘衬套的厚度具体设计时应注意以下各点：(1)螺栓绝缘衬套和螺栓绝缘垫圈在绝缘工作表面问的电阻值均应不小于500kQ；(2)螺栓绝缘垫圈材料的抗拉强度应不小于60MPa：(3)螺栓绝缘衬套的内径与螺栓外径问的问隙应力图最小，1一般可取051mm当使用弹性良好的绝缘材料来制作这种衬套时，也可以做成与螺栓外径问成过盈配合的结构螺栓绝缘衬套的厚度6一般可取为O71mm；(4)螺栓绝缘垫圈的内径d2应与螺栓绝缘衬套的内径相同，但当螺栓绝缘衬套的内径螺栓外径成过盈配合时，d2仍应比螺栓外径大05lmm；(5)螺栓绝缘垫圈的外径d，应比垫圈(GBT971-1985)中规定的同规格垫圈的外径大23mm：(6)叮用表l中所列的材料或与这些材料性质相近的其它材料来制作螺栓绝缘衬套和螺栓绝缘垫圈。2.1.4紧固件绝缘法兰的紧固件，包括螺栓、螺母和垫圈为避免凶法兰尺寸改动(插入电绝缘套管)而引起的非标法兰加工问题，作为法兰紧围件的螺栓、螺母应采用比原配螺栓尺、jJ、一档的高强度螺栓和螺母，螺母为六角螺母所选螺栓强度应不低j二原螺栓强度并应满足海水管系法兰联接的强度要求非标准垫圈厚度一般采用3mm，其余尺寸与相同规格的标准垫圈相同。2.2绝缘法兰的安装注意事项(1)绝缘法兰焊缝的无损探伤抽查率、质量等级和返修要求均应符合现行有关标准和规范的规定：(2)绝缘