淺析艦船管路安全保障技術(shù)

曾瑛　徐苗菊

摘要：艦船管路系統(tǒng)是艦船上用于輸送各種流體介質(zhì)的管路及其附屬機(jī)件、泵、檢測(cè)儀表和閥門等的總稱。它的主要任務(wù)是提供艦船航行、戰(zhàn)斗、安全和人員生活的水、汽、油等保障。本文從艦船管路安全保障技術(shù)的角度出發(fā)，對(duì)管路系統(tǒng)安全技術(shù)進(jìn)行工藝分析。

關(guān)鍵詞： 艦船? 管路? 安全

1 前言

艦船管路系統(tǒng)是艦船建造的一個(gè)重要組成部分，也是影響舾裝建造周期和質(zhì)量的主要因素。

2 安全性分析

艦船安全性就是指艦船不發(fā)生事故的能力。艦船的安全性是艦船的固有屬性，屬于廣義可靠性范疇，但比可靠性問(wèn)題更復(fù)雜，且有其特殊性。艦船管路的安全直接影響艦船裝備作戰(zhàn)、保障、生活供給等系統(tǒng)。目前，艦船管路的安全性滯后于可靠性發(fā)展，因此，需要展開全面的艦船管路安全技術(shù)保證工程。

3 抗沖擊技術(shù)

艦船管路系統(tǒng)的沖擊環(huán)境是指由水下非接觸爆炸產(chǎn)生的并經(jīng)由管路支吊架、設(shè)備與管路的連接部分以及其它船體與管路相連的途徑傳遞至管路及其部（配）件的突加載荷。與設(shè)備在艦船上的安裝部位可以簡(jiǎn)化為一點(diǎn)不同的是，艦船管路系統(tǒng)分布范圍遍及全船，其沖擊輸入具有多點(diǎn)、多相位、多幅值、多頻率的特點(diǎn)，因此管路系統(tǒng)的沖擊環(huán)境須和全船的沖擊環(huán)境緊密結(jié)合起來(lái)。

迄今為止，我國(guó)針對(duì)艦船管路系統(tǒng)抗沖擊問(wèn)題的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范非常有限。有艦船設(shè)計(jì)過(guò)程中對(duì)管路系統(tǒng)提出了抗沖擊要求的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)：《艦船環(huán)境條件要求? 機(jī)械環(huán)境》（代號(hào)：GJB 1060? 1-91）。該標(biāo)準(zhǔn)雖然提到了管路抗沖擊的重要性并盡力對(duì)其抗沖擊設(shè)計(jì)提出了要求，但由于我國(guó)在這方面的工程實(shí)踐和基礎(chǔ)十分薄弱，距離制定標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范來(lái)指導(dǎo)工程實(shí)踐還有很大差距。

4 連接技術(shù)

艦船管系連接是指管件與管件、管件與設(shè)備的連接，起著承壓和密封作用。管系連接工藝，最重要的是要保證管路連接處的密封，確保無(wú)“三漏”現(xiàn)象產(chǎn)生，其次要求安裝工藝簡(jiǎn)單、操作方便、成本低。

目前，艦船管路連接，主要采用法蘭、套管、螺紋按接頭等型式，這幾種連接型式，連接件與管件間必須用焊接進(jìn)行固定，需經(jīng)過(guò)下料、裝配、焊接、打磨和密封試驗(yàn)等工序。若采用無(wú)焊接連接工藝，在下料切割后，選用合適的管接頭，在船上進(jìn)行安裝即可，而且安裝過(guò)程中，也無(wú)須進(jìn)行焊接。由于在加工和安裝中減少了加工工序，省去了繁重的焊接工作，不僅提高了管系的加工和安裝效率，也提高了管系的使用質(zhì)量。

下面介紹幾種典型的無(wú)焊接連接裝置：

（一） 、卡箍式管接頭

卡箍式管接頭由金屬外套筒和橡膠密封套筒組成，當(dāng)擰緊緊固螺栓后，金屬外套筒緊緊壓在管子上，從而起到密封作用。該管接頭具有體積小、重量輕和結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點(diǎn)，安裝時(shí)無(wú)須進(jìn)行加工，且能對(duì)軸間長(zhǎng)度和管子中心偏差進(jìn)行補(bǔ)償，即使在管子的軸向上兩個(gè)管端之間稍有錯(cuò)位、彎折，也可以保證連接處的密封，使用該接頭能使管路系統(tǒng)起到緩沖作用，管路里出現(xiàn)的壓力沖擊、振動(dòng)和噪音都會(huì)因此明顯降低，可起防震降噪作用。

（二） 、松套伸縮接頭

該接頭選用合理錐面并匹配優(yōu)質(zhì)橡膠密封圈和壓緊鋼環(huán)或壓蓋，通過(guò)擰緊螺母壓迫橡膠密封圈，起到密封作用，橡膠密封圈不但能克服管子的固有公差，而且當(dāng)艦船振動(dòng)、沖擊，發(fā)生管子偏斜，都能進(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)償，仍有良好的密封效果。

（三） 、TiNi記憶合金管接頭

該接頭是利用記憶合金的特殊的記憶功能，通過(guò)低溫冷卻，在溫度回升到常溫的過(guò)程中，形狀記憶合金從熱彈性馬氏體逆轉(zhuǎn)變成奧氏體，使接頭內(nèi)徑尺寸恢復(fù)到原先略小于被接管外徑的尺寸，因而與被連接管之間形成牢固而緊密的永久性連接、這種連接方法所需時(shí)間短、無(wú)滲漏，可以避免由焊接造成的裂紋，因此特別適用于難以焊接的材料管道。目前有鈦鎳合金、銅基合金和鐵基合金等記憶合金材料的管接頭。

（四） 、擠壓式管接頭

擠壓式管接頭是一種新型管子連接裝置，由一個(gè)圓柱形基體及兩端各兩個(gè)壓力環(huán)和一個(gè)滑快組成，圓柱形基體內(nèi)表面加工幾個(gè)卡形環(huán)，安裝時(shí)通過(guò)機(jī)械或電動(dòng)液壓工具，壓緊壓力環(huán)，在壓力環(huán)垂直作用下，基體內(nèi)表面齒形環(huán)壓進(jìn)管子外表面，從而達(dá)到連接和密封作用。

（五） 、高壓膠管

高壓膠管有鋼絲紡織高壓膠管，由一層高抗拉鋼絲編制層而成，鋼絲纏繞高壓膠管，由兩層高抗拉鋼絲編織層而成，鋼絲纏繞超高壓膠管，由四層、六層高抗拉鋼絲纏繞層而成，其兩端連接件有螺紋接頭和法蘭兩種連接形式。

實(shí)施管系無(wú)焊連接工藝，改變了管路連接的傳統(tǒng)工藝，減少了由于焊接而造成的環(huán)境污染，節(jié)約了能源，大大改善了施工條件和勞動(dòng)環(huán)境，達(dá)到節(jié)能減排效果，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，也是今后管系連接工藝的發(fā)展方向。

5 防腐技術(shù)

材料作為管路系統(tǒng)的物質(zhì)基礎(chǔ)，是解決艦船管路系統(tǒng)腐蝕泄漏問(wèn)題的根本途徑。目前海軍艦船上各類艦船管路系統(tǒng)普遍采用紫銅或黃銅金屬制備。與碳鋼等普通金屬相比，金屬銅雖然具有一定的耐腐蝕性，但可與空氣和海水中O2 、CO2 、H2S、SO2 等反應(yīng)，高溫下易氧化，并且硬度較低，耐磨性不高，再加之船上惡劣的使用環(huán)境，因此艦船上各種銅系管路始終存在不同程度的腐蝕問(wèn)題。對(duì)此，艦船管路的設(shè)計(jì)不得不依賴各種防腐涂層、犧牲陽(yáng)極保護(hù)、外加電流等防腐保護(hù)技術(shù)對(duì)銅管進(jìn)行外加防護(hù)。這些防腐蝕方法都屬于被動(dòng)防護(hù)方法，只能治標(biāo)不治本。一旦防腐蝕措施失效，極可能引發(fā)更為嚴(yán)重的腐蝕問(wèn)題。

鈦金屬作為目前能夠大量生產(chǎn)的、幾乎完全不被海水腐蝕的、價(jià)格最低的艦船理想材料。在現(xiàn)有的銅管內(nèi)表面襯上一層薄的鈦合金層，制備銅鈦復(fù)合管，由此可以在保持銅管的機(jī)械力學(xué)性能、高導(dǎo)熱性以及價(jià)格適中等特點(diǎn)的同時(shí)獲得鈦金屬優(yōu)異的耐蝕性能，從而揚(yáng)長(zhǎng)避短，獲得高性價(jià)比的新型復(fù)合金屬材料。目前，較為先進(jìn)的金屬表面復(fù)合技術(shù)主要是爆炸噴涂技術(shù)。爆炸噴涂技術(shù)是一種材料表面覆蓋技術(shù)，它利用氣體爆炸產(chǎn)生的高能量使噴涂粉末加熱加速，高溫粉末以較高的速度轟擊工件表面形成涂層。該技術(shù)的主要優(yōu)點(diǎn)是：（一）、涂層的性能好，與基底結(jié)合力強(qiáng);（二）對(duì)基底和噴涂材料沒(méi)有限制;（三）、特別適合小口徑內(nèi)孔表面的噴涂。但是由于涂層的均勻性難以控制，并且表面粗糙度大，因此該技術(shù)更適用于對(duì)涂層表面狀態(tài)要求不高的應(yīng)用領(lǐng)域，如耐磨涂層和熱障涂層。該技術(shù)不僅適用于新造管材，亦可施用于舊管，完全能夠?qū)崿F(xiàn)舊管的復(fù)合修復(fù)，避免了資源浪費(fèi)（新舊管材的復(fù)合工藝相似，只是增加了對(duì)其內(nèi)表面清理銹、污漬的工序）。因此，該技術(shù)不僅可以直接應(yīng)用于新造艦船的管路系統(tǒng)，亦可對(duì)在役艦船現(xiàn)有管材實(shí)施翻新修復(fù)，從而節(jié)省大量修理經(jīng)費(fèi)。

6 結(jié)束語(yǔ)

艦船管路安全保障技術(shù)是個(gè)永恒的話題，涉及的內(nèi)容較多，本文只是初步的提出一些，要把管路安全技術(shù)建設(shè)到較高的水平，需要不斷地、持續(xù)地改進(jìn)，不斷創(chuàng)新、不斷注入新的內(nèi)涵，才能不斷提高。

參考文獻(xiàn)

【1】 計(jì)算機(jī)技術(shù)梓我國(guó)船舶管路設(shè)計(jì)、管路中的應(yīng)用? 許孟卿? 中外船舶科技? 2007

【2】 船舶機(jī)艙管理教學(xué)系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用 丁曉梅 浙江交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)? 2007

【3】 船舶管路三維布局優(yōu)化的變長(zhǎng)度編碼遺傳算法? 范小寧? 中國(guó)造船? 2007

【4】 船舶管路金屬軟管接頭選型及安裝? 吳翠萍? 廣船科技? 2006

【5】 船舶通海管路系統(tǒng)振動(dòng)的理論與試驗(yàn)分析? 王育平? 噪聲與振動(dòng)控制? 2004

【6】 如何利用船舶系統(tǒng)的管路特性? 陳澤宇? 航海技術(shù) 2003

【7】 船舶海水管路腐蝕機(jī)理分析與防護(hù)措施 高康林? 中國(guó)修船? ?2002

【8】 液壓管路在船舶上的應(yīng)用與注意事項(xiàng) 戴雪良? 江蘇船舶? 2000

【9】 艦船腐蝕與防護(hù)? 陳光章 吳建華 許立坤? 艦船科學(xué)技術(shù)? 2001

【10】 爆炸噴涂研究的現(xiàn)狀及趨勢(shì)? 許磊 張春華 張松 金屬熱處理 2004