船舶固定CO2系統鋼瓶瓶頭閥連接軟管問題探討

中國船級社浙江分社 賈建雄

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船舶固定CO2系統鋼瓶瓶頭閥連接軟管問題探討

中國船級社浙江分社 賈建雄

摘要：根據IMO第86屆會議第53屆消防分委會會議的建議，針對MSC.1/Circ.1318和MSC.1/Circ.1432通函，簡述固定高壓CO2系統鋼瓶瓶頭閥連接軟管的更換要求；列舉某巴拿馬籍油化船在船級社進行換證檢驗時，被發現船舶高壓CO2系統連接軟管出現裂紋老化和硬化銹蝕的案例；分析某船級社的規范要求和船舶固定CO2系統連接管現狀以及某船級社技術通函2007第006號總第019號等材質的要求；探討和揭示多個船級社對橡膠軟管型式認可在選型和選材方面的不同要求；最后提出解決問題的建議。

關鍵詞：固定高壓CO2系統；連接軟管；通函；規范

國際海事組織（IMO）第86屆會議審議通過了消防分委會在其第53屆會議的建議，并專門針對固定CO2系統的檢查和維護發布了MSC.1/Circ.1318通函，之后的MSC.1/Circ.1432通函關于固定CO2系統的要求明確指向此通函，要求高壓CO2鋼瓶瓶頭閥連接軟管（flexible hose，以下簡稱“連接軟管”）。 連接軟管是連接管的一種，還包括金屬撓性管等，應根據制造商建議的周期更換，但使用年限不得超過10年。該通函于2009年6月11日生效，其本身是建議性的，但懸掛已接受上述通函的締約國國旗的船舶需執行此要求。

除巴拿馬等船旗國外（具體以船旗國要求為準），包括中國政府在內的大多數締約國目前沒有明確接受上述通函，但通函均明確其本身是執行SOLAS第II-2/14條的船上保養計劃的基礎。在船舶營運檢驗實踐中發現，近期船舶更換連接軟管比較普遍，但經深入調查分析，目前更換的連接軟管存在未持有證明其性能的文件、持有但與其標明的用途不符、持有且可用于CO2系統但其原材料不滿足締約國授權組織的要求等問題。這樣的連接軟管更換可能會導致因換為普通低壓橡膠管破壞了原有固定CO2系統的功能，關鍵設備的材料用途與證書規定不一致而被滯留。

一、船舶實例

某巴拿馬籍油化船建造合同日期：2000年3月10日；安放龍骨日期：2001年4月9日；交船日期：2003年1月7日。按照MSC.1/Circ.1318通函定義，該輪船齡已達10年。近期在船級社進行換證檢驗時，驗船師發現船舶高壓CO2系統的連接軟管表面出現大量明顯裂紋（如圖1所示），橡膠有老化和硬化現象，接頭處均存在明顯銹蝕。對此，驗船師提醒船東按照MSC.1/Circ.1318更換連接軟管。

船東很快購買了附帶某船級社型式認可證書的進口連接軟管。軟管外觀和原固定CO2系統的軟管基本一致，與其他船舶安裝的連接軟管也相差無幾，但其是無金屬鎧裝的橡膠管，且證書的使用范圍中無高壓CO2系統標識。驗船師核查了某船級社規范相關要求，產生了疑問。

圖1 開裂的連接軟管

二、某船級社規范要求

某船級社通函2007第006號總第019號關于船舶固定CO2系統中可使用撓性軟管的通函明確說明，“連接管可使用高壓金屬軟管，但不宜采用無金屬鎧裝的橡膠軟管”“所選用的撓性軟管應滿足相關標準的要求，其規格應在工廠提交的產品圖紙資料中予以明確”。

某船級社《鋼質海船入級規范》第3篇第2章2.4.4及其附錄明確符合其要求的撓性軟管的使用范圍中無高壓CO2。

某船級社《鋼質海船入級規范》2013（以下簡稱規范2013）第6篇進而明確并將要求提高到“連接管除可采用符合公認標準的金屬撓性管以外，CO2連接管應為無縫鋼管”。

三、船舶固定CO2系統連接管現狀

新船和現有船常見的固定CO2系統連接管主要有三種：（1）橡膠撓性管（如圖2所示）；（2）金屬鎧裝橡膠撓性軟管（如圖3所示）；（3）紫銅管（如圖4所示）。

圖2 橡膠撓性管　

圖3 金屬鎧裝橡膠撓性軟管　

圖4 紫銅管

到船舶CO2系統檢修機構調研得知，2013年以來，更換船舶CO2系統連接管比較普遍。更換船舶CO2系統連接管的原因有：（1）橡膠連接管老化，金屬管或連接管接頭銹蝕；（2）船公司體系文件要求和船舶CO2系統廠家建議更換，船東對MSC. 1/Circ.1318通函是否強制不甚了解，提前執行；（3）港口國檢查官口頭要求按照MSC.1/Circ.1318通函更換；（4）船旗國政府的要求，如巴拿馬政府于2009年6月11日起開始執行MSC.1/Circ.1318通函，即掛巴拿馬旗的船舶按照“Flexible hoses should be replaced at the intervals recommended by the manufacturer and not exceeding every 10 years”條款執行。

更換連接管的情況如下：（1）某船級社船舶更換的連接軟管大都持有某船級社型式認可證書和原廠橡膠管的合格證，型式證書中注明：a.材料為Rubber；b.適用的溫度為-40～+60℃，壓力為

25～40 MPa。但是產品的適用范圍一欄未提到可適用于CO2（標明適用于燃油、滑油、液壓和熱油高壓系統，海水和淡水冷卻系統，艙底和壓載系統，壓縮空氣系統和III級蒸汽管系統）。（2）其他船級社船舶更換的連接軟管持有其他船級社型式認可證書或EC證書，并均附有原廠家的生產合格證。以NK、DNV及EC證書為例，其證書均明確材料為“Oil resistant synthetic rubber nitrile”，也列出了工作壓力和溫度值。DNV證書中沒有使用限定，NK證書中明確連接軟管可用于CO2。對比發現，某船級社和DNV、NK、EC證書列明的廠家（或是證書中明確規定的橡膠原料廠家）均是一致的，相關壓力和溫度參數一致，進行的試驗均包含有驗、爆破試驗、壓力脈沖試驗和抗燒試驗等。

目前的連接軟管基本是橡膠軟管和紫銅管兩種。橡膠軟管均無外護金屬套，但內部均有金屬編制網。具體選型主要根據客戶需求，但以橡膠軟管居多。國內生產的橡膠軟管一般都附帶合格證書和質量監督檢驗中心的檢驗報告。報告顯示軟管經壓力試驗（55 MPa）、爆破試驗、-40 ℃彎曲試驗、100 ℃下高壓脈沖試驗等12項指標均滿意。此外，經反復測試，CO2釋放時橡膠軟管和紫銅管的狀況結果滿意。

四、問題凸顯

1. 問題

根據某船級社型式認可證書顯示的參數信息，橡膠管的溫度范圍、壓力范圍和彎曲半徑等均滿足CB/T 3294—1998的要求，而證書的“產品適用范圍”欄與“認可標準”的內容一致，未提到適用于“高壓CO2系統”。但是現實中，在國內，無論是船東還是CO2檢修機構都首選持有某船級社認可證書的橡膠軟管作為連接管。

但對比DNV、NK和EC證書，它們認可的橡膠軟管與某船級社認可的橡膠管或原材料是同一家廠生產的，甚至是同一型號的橡膠管。某船級社證書注明材料為“RUBBER”，其他船級社注明材料為“Oil resistant synthetic rubber nitrile”，DNV證書關于產品只限定溫度和壓力，NK證書明確產品可用于CO2。其他船級社在產品檢驗和營運檢驗中允許使用此類連接軟管。

目前，國內外新造船舶固定CO2系統大都使用內有編制網的橡膠軟管。中國生產廠家使用的橡膠軟管大都未持認可證書，只持有橡膠管廠家的出廠試驗報告。

2. 分析

分析某船級社技術通函2007第006號總第019號，什么是鎧裝？《辭海》中解釋，鎧裝就是在產品的最外面加裝一層金屬保護，以免內部的效用層在運輸和安裝時受到損壞。就是說自通函生效以后，連接管只能使用高壓金屬管或有金屬保護套的橡膠管，而現實中大多不滿足此要求。至于通函中所述的“相關標準”至今沒有明確，某船級社在橡膠管認可時因沒有相關依據，所以在橡膠軟管使用范圍中沒寫高壓CO2。

分析某船級社規范2013修改通報對材質的要求。2013修改通報明確可使用金屬撓性管，即規范生效以后建造的船舶安裝和更換的連接軟管均需滿足此要求，未明確是否允許使用橡膠軟管。但是，IACS的其他船級社均允許使用橡膠軟管。規范2013修改通報生效以后，營運船舶更換連接管的時候該如何操作，產品認可時以什么標準要求連接軟管，不得而知。

五、問題探討

為什么關于連接管的選型和選材有不同的要求？CO2在釋放過程中，儲存在高壓CO2鋼瓶中的液態CO2因汽化而大量吸熱，并伴隨著對連接管施加的巨大壓力。所以溫度和壓力是首要考慮的因素。是否還有其他因素要考慮呢？相關資料均未明確。就溫度而言，相關要求從未提到防止CO2管系因氣化吸熱被損壞進而采取措施的要求，根據試驗，CO2釋放汽化時的最低溫度約-10℃，從實驗數據和材料的性能分析，在這樣的溫度下，無論是橡膠還是金屬材料（銅）的性能都沒有發生變化。而且CO2釋放時，高壓CO2在管中停留時間很短，加上要求滿足2 min內噴入滅火處所所需CO2總量的85%，所以沒要求采取保溫措施是可以理解的。停留時間短也意味著連接管并非處于長期受壓狀態，這也是選材的關鍵因素。根據溫度-壓力狀態曲線結合實驗結果，可得出各船級社證書顯示的橡膠軟管性能滿足CO2使用。

目前國產橡膠軟管主要是采取送檢和現場試驗兩種方法，沒有申請某船級社檢驗。即：一是將橡膠管送檢國家質量監督中心，對試驗壓力、爆破壓力、泄漏試驗、耐臭氧試驗、低溫彎曲試驗、無撓曲液壓脈沖試驗、耐液體性能、層間黏附強度、長度變化率、最小通過量、最小彎曲半徑等指標進行試驗；二是采用金屬管現場釋放試驗，釋放時間等均達到等效船上釋放的情形，大量實驗表明紫銅管能適應此特殊環境。

根據定義，鎧裝只是解決了安裝和運輸過程中防止損傷要求，并沒有實質性地增加其耐壓等能。而目前使用的橡膠管在橡膠層之間基本都有金屬編織網，此編織網的目的恰是增加其耐壓性能。

六、處理建議

要想從根本上解決連接管的分歧，建議修訂某船級社通函和規范。首先，對橡膠管重點提出內部結構的要求，比如金屬編制網等，對其鎧裝要求可不提出，此外，應明確連接管應遵守的相關標準。其次，規范第6篇6.2.2.2.7（8）對連接管的選材應描述清楚，在規范第3篇中增加有關高壓CO2連接管的檢驗要求，或在第3篇2.2.4.4及附錄2的基礎上修訂。如果某船級社基于某些現狀的考慮，制定了高于國際標準的要求也是可以的，但是規范、指南和有關通函要求一定要統一。

在此基礎上，某船級社在對軟管型式認可時（若申請），直接依據規范、通函進行試驗并在證書中注明其是否適用于高壓CO2系統。固定CO2系統型式認可中直接依據規范對連接管進行驗證或試驗（如沒持證），并在認可證書中明確其選材，產品檢驗中嚴格按照型式認可確定的要求進行。明確船舶營運檢驗過程中的在材料的選擇、規范生效后新造船和現有船的連接管選擇等方面的要求。

DOI：10.16176/j.cnki.21-1284.2016.02.009