碎石整平船PPR管設計及安裝工藝優化提升

程言卓 杜波

摘 要：隨著科技的發展，船舶管路不斷適應信息化潮流，在這一過程中，PPR塑料管是提升船舶管系質量重要的手段之一，塑料管具有重量輕、耐腐蝕、絕熱性能好、不結垢、水流阻力小、使用壽命長等特點。

關鍵詞：PPR塑料管;設計水平;安裝工藝;質量提升

引言

碎石整平船研發是世界上最大的碎石整平自升式作業平臺，各項設計及研發都是世界上最先進的科學技術。上建管系作為該平臺住人區域，船東對上建管系要求極其嚴格，上建生活水及灰黑水管系極其重要，公司采用PPR塑料管具有良好的耐腐蝕、壽命長等性能，采用全部熱熔連接，避免法蘭連接泄漏等施工工藝為碎石整平船的上建住人區域提供穩定舒適的居住空間。

1 采用PPR塑料管材料的優越性

PAP管、PE管、PP-R管，可避免傳統金屬管道系統中常見的“銹水”現象。PVC管加工過程中必須加入大量重金屬鉛鹽穩定劑，因而衛生性能欠佳。

塑料管管路系統中的應用必須滿足強度、溫度、耐用性、無毒等要求。碎石整平船采用的PPR塑料管具有以下特點：

1.1強度：內壓pn int<短期液壓試驗爆破壓力/4或pn int<長期液壓試驗爆破壓力/2.5;破損壓力應不小于0.3MPa;軸向強度及耐沖擊性也應滿足要求。

1.2溫度：最低受熱變形溫度不低于80℃。

1.3耐火性：對船舶安全有重大影響的管子和連接件，應符合IMO A.753（18）決議附件1或附件2的最低耐火要求。按照該要求，管子可相應分為L1（規定溫度下干燥狀態1小時耐火試驗不損壞）、L2（規定溫度下干燥狀態30分鐘耐火試驗不損壞）、L3（規定溫度下充水30min耐火試驗不損壞）三個級別。根據管子的用途，必須選用相應耐火等級的管子材料。

1.4三型聚丙烯，采用氣相共聚法使PE在PP分子鏈中隨機地均勻聚合，綠色管道使用材料單獨經過德國權威衛生認證，適用于飲用冷熱水;同時取得國際飲用水證書：WRAS。

原材料杰出的熱穩定性保證了管道用于飲用水系統對生理無害;加工工藝：規避了膠連接和添加劑助焊的不安全風險;

同時碎石整平船采用的PPR塑料管還有具有使用壽命長，耐腐蝕等優點。耐腐蝕確保上建不漏水，提供良好的居住環境。

2 PPR塑料管設計優化提升

碎石整平船上建冷熱水、灰黑水采用的是PPR塑料管，整體布局在房間頂部及周圍，如果使用法蘭連接，可能出現泄漏發生，給居住環境帶來非常不便。因此設計必須全面考慮，各個方面提前進行設計布局，同時避免漏點的存在，保障生活居住環境的舒適性。

2.1電腦模型放樣，提前管路優化布局。首先對上建冷水系統、熱水系統、灰黑水系統進行電腦平臺建模，全面掌控管路路徑走向，把不好施工的地方進行提前改進，對管路的熱脹冷縮進行提前考慮及計算等方面設計進行提升改進。

2.2 PPR管使用全熱熔連接，改變傳統的法蘭連接。全部使用熱熔連接對管路設計及施工要求比較高，設計放樣難道大，首先是對管子的預裝設計，大部分車間制作完成，現場安裝，對特殊位置進行現場放樣，對空間狹小處提出現場放樣后再下面施工好后整體進行施工安裝，改變傳統的施工方案。

2.3 PPR管熱脹冷縮設計優化提升。碎石整平船冷水系統、熱水系統、灰黑水系統使用PPR塑料管，這些系統溫度變化很大，管路的預應力變化大，設計管路的布局就必須考慮到這一點，才可以滿足整個系統的正常使用和質量保證。預應力計算公式如下：

設計通過上面公式的技術，設計計算出管路位置的膨脹點及膨脹彎大小，確保管路的正常使用。

同時考慮到管子的膨脹冷縮，改變支架的形式。傳統的支架直接使用不銹鋼或者碳鋼支架固定，都不能有效的保障PPR管熱脹冷縮的性能，會對影響管系質量，因此設計考慮改用特氟龍墊片，具有很好的熱脹冷縮性能，保證管路質量。

3 PPR管安裝工藝優化提升

3.1 PPR管裝配及熱熔技術優化提升。碎石整平船采用的世界上最先進的PPR管，使用壽命可以長達50年，因此管壁厚度比普通的大一半，這樣就給現場施工帶來較大的難題，特別是大徑（φ>63mm）的PPR管普通的熱熔設備根本無法進行熱熔焊接，必須使用專業的工具，同時還需對平臺上的安裝進行再次優化，不然在空間狹小處無法進行熱熔焊接。

大徑PPR管采用下列熱熔設備，熱熔焊接如下步驟：

3.1.1熱熔前首先檢查熔接工具必須干凈，選擇合適尺寸的套夾。

3.1.2檢測熱熔機：到達熱熔溫度260°后，溫度指示燈會閃爍。調整套夾口至63-125mm。用標尺標注焊接深度。

3.1.3用套夾口固定住管件，把管道放置在另一側的套夾口。

3.1.4把焊接設備放置在管道和管件中心軸上，然后移除。

3.1.5鎖定前端的標準把手用力推上滑桿。

3.1.6在這個位置，管道與管件的位置對準并用套夾口固定。

3.1.7調整熱熔時間，放置熱熔設備，沿著設備慢慢推進管道和管件，直至到達標注的焊接深度。

3.1.8當管道和管件被完全推入了，開始計算加熱時間。加熱結束，滑竿歸位，快速拿開加熱設備，管道和管件熔焊在一起。

在平臺上裝配安裝PPR管，定后受到空間、環境等影響，必須提前現場考慮規劃管路路徑，對受到影響安裝的地方提前識別，然后測量好尺寸，進行在下面放樣好，熱熔焊接進行整體安裝。這樣對施工工人技能要求高，對管路比較熟悉，才能保證施工質量。

3.2 PPR管路試壓優化提升。為了測試PPR管整個管系熱熔及管子質量，在施工完成后將其進行試壓實驗，整個系統進行水壓測試，測試壓力要求是工作壓力的1.5倍，來確保管路能夠存在使用壓力及無質量問題。

由于PPR管的材料性能，測試會導致管道膨脹，這將對測試結果產生影響。而PP-R管的熱膨脹系數更會又進一步影響到測試的結果。不同的管道溫度和測試介質會形成不同的壓力。10K的溫度變化會引起0.05MPa到0.1MPa的壓力變化。因此，在PPR管道安裝的水壓測試時，盡可能保持測試介質的溫度恒定。

水壓測試必須進行初始測試、基本測試和最終測試。初始測試的測試壓力應為最大工作壓力的1.5倍。測試壓力須在30min內進行兩次設定，其中間隔時間為10min。在每一次30min測試后，壓力不應當降低超過0.06MPa，也不應產生泄漏現象。初始測試后直接進行基本測試。測試時間為120min。在此項測試時，壓力不能降低超過0.2MPa。以上兩項完成后進行最終測試。這要求測試壓力每隔至少5min交替為1MPa和0.1MPa。在每段測試過程的間隔中應當除去壓力。

在受測的安裝系統中，不能有任何的泄漏現象。如果發生泄漏，將水抽出，對泄漏點進行重新熱熔施工，然后整個系統再次按照之前的要求進行試壓。

4結語

碎石整平船世界上目前最先進的碎石整平工程船舶， PPR管熱脹冷縮、耐老化性、無毒等極其優越的性能，是船舶及平臺發展的重要趨勢。碎石整平船PPR從設計布局到生產施工等各個方面進行全面優化提升，每一道工序都嚴謹對待，確保產品質量。同時該項目PPR管系的使用，對設計及安裝施工難點及重點進行全面研究及優化改進安裝施工方案，為后期船舶及平臺設計和安裝提供了大量的數據分析，為后期項目提供了有力保障。

參考文獻：

[1]金國珍.工程塑料.北京：化學工業出版社，2001.

[2]張玉龍.塑料品種與性能手冊.北京：化學工藝出版社，2007.

[3]大柳康.工程塑料之特性及其加工.世界圖書出版公司，2009.

（南通振華重型裝備制造有限公司，江蘇 南通226001）