化學品船貨艙甲板管路布置設計

陳 平

(中外運長航集團金陵船廠,江蘇南京 210015)

1 化學品船管路系統特點

(1)危險性。化學品船的裝載品種較多,可同時裝載不同性質的液體貨物。這些貨物易燃易爆,具有一定的危險性。

(2)系統多。圍繞液貨和服務于液貨的系統有二十多個,包括液貨駁運、掃艙系統、洗艙水系統、加熱系統惰氣等。

(3)管材管子多。管材有碳鋼管、不銹鋼管、銅鎳管、GRP管等。37 300 t化學品船僅貨艙甲板管子就有 4 000多根,且不銹鋼管占其多數。

2 貨艙甲板結構特點

目前化學品船貨艙甲板多采用反向結構的設計,是為了減少艙內結構,更容易保證內部艙壁的特涂質量,又使得液貨艙的洗艙方便,無結構遮擋。根據 2004年通過的《1974年國際海上人命安全公約》修正案,500 t以上的油船裝貨區要設結構檢驗通道,這樣就加大了建造成本。所以化學品船多采用船內橫艙壁為槽型艙壁,甲板為反向結構。37 300 t化學品船甲板結構見圖 1。甲板橫向隔 2～3個肋位有強結構,縱骨為HP280X11球扁鋼。

3 甲板管路布置特點

管路布置前期,必須對船體結構、各系統特性等進行分析。由于甲板結構的特點,甲板上只有橫向強結構,縱骨為球扁鋼無強結構,甲板步橋高 4 m,所以 37 300 t化學品船甲板管路布置時,結合甲板船體結構特點及系統的要求,綜合油船甲板管路布置特點,方便船員在甲板上就近從左舷到右舷橫向行走,縱向管路其管子的高度距甲板為2 000mm以上。管子較多,管子布置時應相對甲板2 000mm以上平鋪。橫向管路靠近橫向結構和貼近縱向球扁鋼布置。雜用空氣接頭及消防栓等布置在步橋欄桿兩側,使用方便。

圖1 37300t化學品船甲板結構圖

對于長度過長貨油管路,考慮工作狀態和非工作狀態及環境的溫差產生伸縮變形,在適當的位置增加 Ω膨脹彎,消除管路的線膨脹。非貨油管,例如電纜管,采用膨脹接頭。

本船規格書要求所有系統的閥件為雙套。采用以上布置,管路重疊少,便于操作人員到達工作場地,有效地解決了施工、檢測、維修、操作困難的問題。37 300 t化學品船甲板管系布置如圖 2所示。

本船在設計階段充分考慮管支架的設置,利用甲板步橋為依托布置管路支架,支架設計為組合支架,材料為 14 b的槽鋼;隔 2～3肋位設 1個管支架,主要設置在橫向強構件上,有利于管系單元的制造和整體吊裝。

圖2 37300t化學品船甲板管系布置橫端面圖

4 貨艙甲板管路設計布置注意要點

(1)貨油管、掃艙管、液貨艙透氣等介質為液貨的管路要有一定的斜度。因化學品船的特點,可運輸不同的化學品和根據需要變換運輸貨品,在變換貨品前要對貨艙及貨油管進行清洗。為了徹底清洗管路,減少殘留液,在管系布置時貨油管、掃艙管要有一定的斜度,管路不得有兜油現象和無法放泄的死角,以便于有效清洗管路中的殘留液體,有利于管路中的液體自流到液貨艙內。液貨艙透氣管應有一定的斜度,便于汽化的液貨冷凝后自流至艙內。要加泄放管以保證每一處的管子應能自由放空。

(2)水平管路在有一定的斜度時采用偏心異徑接頭,將管子變徑。變徑三通應采用偏心三通,避免管子兜油,以保證和貨油相關的系統管內無殘液。

(3)為了減少管路泄漏造成的危險,對于液貨管應盡可能減少用法蘭連接,采用管子對接形式。

(4)因化學品船使用大量耐腐蝕性強的不銹鋼管材及附件,且有些焊接不得不在現場完成,所以在管路布置時要考慮管子焊的工藝性要求。在布置管路時,平行管之間要留有可操作的焊接空間。最小間隔為100～150mm,2道焊縫最小間距為50 mm,使其保證焊接質量。

(5)在貨油泵、加熱器等設備上方不得布置管子,留有足夠的空間便于設備的吊裝、維修。

(6)管系的組合支架應在船上和單元制造時拉線安裝,以保證各支架受力均勻。

(7)甲板集管區裝載排岸管,其各管之間的間距,管端距舷邊的距離、管端距油盤的距離,必須滿足《國際石油公司海運協會》的相關要求。

(8)不銹鋼法蘭的選用:液貨、液貨掃艙、液貨透氣、洗艙系統不銹鋼管路的連接法蘭選用GB2504 (DIN2501)對焊法蘭(帶頸子法蘭),其余系統選用GB2506搭焊法蘭。另外根據規范要求對于Ⅰ級管路,壓力≤1MPa、溫度≤400℃、法蘭外徑＜150mm的可選用 GB2506搭焊法蘭,DN150及以上的法蘭選用GB2504(DIN2501)對焊法蘭(帶頸子法蘭)。由于對焊法蘭價格較貴,所以在滿足要求的情況下盡量選用搭焊法蘭。大部分不銹鋼管路系統使用了PTFE(TEFLON)墊片,而此墊片質地比較堅硬,考慮到密封效果,不銹鋼法蘭的密封面選用 DIN2526標準。

(9)鋼支架及管夾選用。化學品船上和貨油相關的系統,管材多采用不銹鋼。其管子與支架,管子與 U型管夾之間應加聚四氟乙烯隔層。這樣既防止不銹鋼的滲碳腐蝕,又避免管子與支架的軸向移動摩擦,產生靜電、火花。

甲板管系較多,宜采用組合支架,但需要對支架的強度進行核算。支架要有足夠的強度,否則引起管系振動、支架變形等后果。

甲板管子支架多依附在甲板步橋上,故在甲板步橋設計時其步橋支柱的強度應統籌考慮。

(10)不銹鋼材料選用:不銹鋼材料有許多牌號,相同牌號的管子的化學成分也有區別,所以不同系統應該根據船舶規格書及具體使用要求選用合適的管材,同時配套選用相應材料的管附件(法蘭、彎頭、三通、異徑等)。

5 結語

船舶管路布置是船舶生產設計中的重要環節,管路布置質量的好壞,不僅影響到船舶建造周期,而且也影響系統功能的實現和設備的正常運轉,同時也影響船舶售后的使用。生產設計人員應該根據規格書的要求以及各系統、設備和施工工藝要求,分析船體結構特點,統籌策劃管路布置。37 300 t化學品船管路生產設計得到了船東的肯定和好評。