淺談液壓管附件訂貨選型

摘" " 要：液壓管系中的管材規格、連接件形式的選擇是否與液壓系統匹配，將直接影響液壓系統的正常運轉。本文根據液壓管系設計要求和船級社規范，分類提出了液壓管附件的訂貨選型計算方法和注意事項。

關鍵詞：船舶液壓系統；液壓管附件；選型方法

中圖分類號：U664.84 " " " " " " " " " " " " " " " 文獻標識碼：A

Discussion on Ordering and Selection of Hydraulic Pipe Accessories

SHI Baoguo，" NIE Peng，" YUAN Yawen

（ CSSC Huangpu Wenchong Shipbuilding Co.， Ltd.，" Guangzhou 510715 ）

Abstract： The selection of pipe specifications and connector forms in match with the hydraulic piping systems will directly affect the normal operation of the hydraulic system. This article proposes a calculation method and precautions for ordering amp; selecting hydraulic pipe accessories based on the design requirements of hydraulic pipe system and classification society standards.

Key words： ship hydraulic system;" hydraulic pipe accessories;" selection method

1" " " 引言

在船舶上液壓系統被廣泛應用，眾多機械設備通過液壓系統進行控制和操作，因此人們對液壓系統設計越來越重視。

建造船舶或海洋平臺項目常用液壓系統的設備有升降系統、舵機、全回轉推進器、錨機、絞車、艙口蓋、水密門等。常用液壓系統一般由動力元件、執行元件、控制元件和液壓管系組成。而液壓管系主要包括液壓管材和液壓管附件，對于船廠來說，液壓管系的選型和采購是液壓系統的核心，若液壓管系選型不當，系統將會出現接頭泄露，甚至管子、接頭爆裂等事故，將直接影響液壓系統正常運行及船舶交付。

2" " "液壓管材的選用

液壓管材的設計應與規格書要求一致。所以必須要求設備廠家提供的液壓管材遵循設備技術協議，并最終與規格書要求一致。包含管材信息的液壓系統圖一般是由設備廠家提供并最終送審，送審圖紙上的管材信息最終與規格書或設備技術協議一致。若規格書沒有對液壓管材明確要求，一般的原則，室內選用碳鋼管，露天區域及露天甲板的穿艙管路選用不銹鋼。

2.1" "根據液壓管系連接形式來選用液壓管材

液壓系統連接形式大體分為非焊接連接形式和焊接連接形式。

若系統較復雜且重要應選用非焊接連接。非焊接連接主要有卡套接頭連接、成型擠壓接頭（WALFORM）連接、37°擴口法蘭連接和溝槽法蘭連接（也叫保持環連接）。非焊接連接件相配套的鋼管為精密無縫鋼管，冷拔精密無縫鋼管可以滿足系統管材質量（尺寸和形狀精度）和清潔度（無氧化皮）方面要求，主要包括冷拔精密無縫碳鋼管和冷拔精密無縫不銹鋼管；而熱軋管由于生產工藝，內外壁在生產過程中會有拉痕和氧化皮。

若系統較簡單且要求低，可采用焊接形式連接。非精密管可滿足焊接連接件要求。常用液壓管材標準如表1所示。

精密無縫鋼管熱工處理、公差尺寸標準、機械性能要求符合EN 10 305-4和ASTM A269，系統較復雜、重要，清潔度要求在NAS7級以上的液壓系統，原則上都采用非焊接連接件，即管材應選用精密無縫鋼管，可解決管路系統串洗困難問題。

2.2" "液壓管系的管子壁厚計算

液壓管系系統圖由設備廠家提供，管系中各管路根據實現工況的不同，管路大小規格和壁厚也不同，系統圖上會明確管路工作壓力和管路規格。管路需要實現某種工況或達到某種狀態，需要在一定的壓力下完成。在一定的工作壓力、管材和管子外徑下，管路要保證正常完成輸送壓力油，執行預期作業，那么管材壁厚選擇是否匹配系統工況，是非常重要的。

許用應力計算：

（1）

壁厚計算：

（2）

式中：σ1為許用應力；σb為20℃時材料的抗拉強度，N/mm2； t0為管子壁厚； p 為工作壓力，bar； O.D. 為管子外徑，mm； e 為強度因子=1； s 為安全系數（當p＜7 MPa時，s=8；當p≤17.5 MPa時，s=6；當p＞17.5 MPa時，s=4；）。

精密無縫碳鋼管對應的屈服強度和抗拉強度如表2所示。

計算出的管子壁厚與設備廠家提供的液壓系統圖上管子規格型號不一致情況分析：

1）計算出管子壁厚大于系統圖上管子壁厚規格過多等級，說明圖紙管子壁厚不足，這樣就會出現管子不能承受系統工作壓力的現象，系統在運轉中有管路爆裂風險；

2）計算出管子壁厚小于圖紙上管子壁厚規格過多等級，說明圖紙上管子壁厚要求遠高于工作壓力，這樣會對船廠不利，造成成本浪費。

2.3" "液壓管材訂貨注意的事項

液壓管材壁厚核對后，訂貨時還需要注意以下事項：

1）精密無縫不銹鋼管的熱工處理、公差尺寸標準、機械性能要求符合ASTM A269 標準，表面亞光或拉光處理，交貨時管子端口要求密封保護；

2）需要明確精密無縫不銹鋼牌號；

3）精密無縫碳鋼管材質、熱工處理、公差尺寸標準、機械性能要求符合EN 10 305-4標準，表面需酸洗和磷化處理，管內清潔，交貨時管子端口要求密封保護；

4）需要明確精密無縫碳鋼管牌號；

5）根據要求取得船級社船用產品證書；

6）提供工廠合格證書、原產地證書等。

3" " "液壓管路連接件的選用

液壓管系連接件的選用應與規格書要求一致。若規格書沒有明確要求，在確認連接件選用非焊接連接件后，一般原則為管子外徑≤Φ42 mm的選用接頭連接，管子外徑＞Φ42 mm選用液壓法蘭連接。

3.1" "卡套接頭和成型擠壓接頭選用

核查液壓系統原理圖，液壓管附件的選用按照系統壓力和管徑來進行選用，具體如下：

1）卡套接頭的選用。在管徑≤Φ42 mm時可選用卡套接頭，如考慮現場施工空間影響，卡套接頭預緊力無法滿足要求時，原則上Φ28 mm及以下選用卡套接頭。選用卡套接頭時，需要用卡套預裝機安裝，按照廠家提供的壓力表預安裝，使卡環切入管子圓柱表面，形成密封環狀;1，4-螺母；2- 卡套 ；3-中間體

2）成型擠壓接頭的選用。一般也是在管外徑≤Φ42 mm時選用成型擠壓接頭。成型擠壓接頭和卡套接頭使用相同的接頭本體和螺母。使用成型擠壓接頭，鋼管在切斷和去除毛刺后，用專用的設備在管端上冷擠壓成一個凸肩，成型的尺寸由特制的模具保證，管端裝上特殊的骨架密封圈，通過功能螺母將接頭本體連接起來。成型擠壓接頭根據承受壓力大小分為L輕型和S重型。成型擠壓接頭包括直通成型接頭、端直通成型接頭、變徑成型接頭、通艙成型接頭、三通四通成型接頭和成型彎頭等。

1-螺母；2-密封WALFORM墊；3-接頭體

3.2" "卡套接頭和成型擠壓接頭的特點

卡套接頭和成型擠壓接頭的特點如下：

1）卡套接頭對工人安裝技術要求比較高；

2）成型擠壓接頭安裝相對比較方便，對工人安裝技術要求稍低。

在現實選型中，出于對卡套接頭和成型擠壓接頭的綜合考慮，目前項目中，接頭大多數選擇成型擠壓接頭。

3.3" "成型擠壓接頭訂貨注意事項

成型擠壓接頭訂貨注意事項如下：

1）需要對成型擠壓接頭的標準有要求，符合ISO8434標準要求；

2） 對成型擠壓接頭的成套產品組成有要求，包括接頭體、功能螺母及密封圈；

3） 對成型擠壓接頭密封圈材質需明確；

4） 成型擠壓接頭材質需滿足要求，一般和管材保持一致，處理方式按照要求執行。

4" " 液壓法蘭的選用

針對精密無縫鋼管匹配的液壓法蘭連接選型一般原則為：管外徑在Φ42 mm～Φ140 mm且壁厚≤6 mm，采用37°擴口法蘭連接；管外徑≥Φ140 mm或壁厚＞6 mm采用溝槽法蘭連接（保持環連接）。

SAE J518系列法蘭符合ISO 6162-1標準中SAE1000和SAE3000（61），符合ISO 6162-2標準的SAE6000（62）系列法蘭，ISO 6164系列法蘭，這種連接形式已經通過DNV、ABS、CCS等主要船級社的認證。

37°擴口法蘭連接：在這種連接形式中，經過去毛刺處理的鋼管使用專用擴口設備進行37°擴口。每個鋼管與法蘭內芯之間均有一個O形圈來實現彈性密封。兩個法蘭內芯之間有一個F37密封圈（也可以選擇組合墊密封圈或O形圈）。通過擰緊法蘭，管連接處形成了耐高壓的彈性密封，37°擴口法蘭連接如圖3。

溝槽法蘭連接：在這種連接形式中，使用保持環，即覆有彈性的不銹鋼分段環，它被裝配在鋼管或轉換接頭的機加工凹槽里。擰緊法蘭時，法蘭擠緊保持環形成一個鎖緊的連接，溝槽法蘭連接如圖4。

4.1" "非焊接液壓法蘭的優點

非焊接液壓法蘭的優點如下：

1）非焊接液壓法蘭連接極大程度上減少了加工時間；

2）無焊接檢查費用（X射線）；

3）無焊接后處理工作，無酸洗、廢料處理費用，無安全隱患，環保；

4）消除應力腐蝕：使管路壽命最大化、減少維修費用；

5）加工過程無明火：消除火災風險，預防生產中斷、減少停工、提高安全系數；

6）車間預加工：高質量連接、減少現場工作、縮減安裝維修時間；

7）清潔度：降低液壓系統部件的維修和更換，減少串油時間和費用；

8）易拆裝和再裝配：安裝更快速、簡便、減少因維修造成的停工損失。

4.2" "37°擴口法蘭訂貨注意事項

37°擴口法蘭訂貨注意事項如下：

1）根據設備規格，選擇匹配的液壓法蘭標準；

2）成套法蘭應包括法蘭片、法蘭芯、密封圈及緊固件（螺栓、螺母）；

3）法蘭材質滿足要求，一般和管子材質保持一致（除特殊要求外），處理方式需明確；

4）密封圈材質需在訂貨協議中明確；

5）緊固螺栓強度需在訂貨協議中明確。

5" " 三通件選用

在液壓系統為非焊接連接形式時，三通件也需要為非焊接連接件。液壓系統三通件包括擠壓成型式三通接頭和擴口法蘭三通閥塊兩種形式，擠壓成型三通接頭用于主管和支管外徑≤Φ42 mm管路的三通連接；三通閥塊用于主管或支管外徑＞Φ42 mm管路三通連接。三通件屬于非標準液壓附件，需提供紙版和電子版圖紙和資料給船東和船廠確認；其他相關技術要求與上述成型接頭和37°擴口法蘭類似。三通閥塊見圖5，擠壓三通接頭見圖6。

6" " 彎頭選用

液壓系統彎頭包括擠壓成型接頭式彎頭、擴口法蘭閥塊式彎頭兩種形式。擠壓接頭式彎頭適用于管路受極限空間影響難以直接彎轉，且外徑≤Φ42 mm的液壓管路，相關技術要求與上述擠壓接頭相符；法蘭閥塊連接式彎頭用于管路受極限空間影響難以直接彎轉，且管路外徑為Φ42 mm～Φ140 mm，壁厚≤ 6 mm 的液壓管路。擴口法蘭閥塊式彎頭如圖7所示。

7" " 結束語

液壓系統在船舶上應用廣泛，涉及的液壓管附件數量、種類繁多，因此簽訂訂貨技術協議時需要細心認真。本文闡述了液壓管附件的特點及選型時注意事項，希望能夠為船用液壓管附件協議簽訂提供相關理論支持和借鑒經驗。另外在后期認可圖紙確認時，仍需要核對設備廠家提供的液壓系統圖，主動承擔起技術責任，核實液壓管子壁厚，核對管附件管口尺寸。對于液壓附件的選型訂購，首先要從實際系統要求出發，選擇匹配的、合理的附件，在保證液壓系統運行性能的前提下，取得質量特性和經濟性的平衡。

參考文獻

[1] 海上移動平臺入級與規范[S].北京：中國船級社，2023.