船舶管路设计中连接件和多芯管的应用

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(烟台中集来福士海洋工程有限公司，山东 烟台 264000)

船舶及海洋工程的管路系统多发的安全隐患就是管路和阀门附件的跑、冒、滴、漏等现象的产生。任何泄漏都会影响整个船舶的正常安全运转和系统功能实现，同时还会造成环境污染和资源浪费[1-5]。

针对半潜生活平台所涉及的几个管路系统，简单介绍管路系统的管路接头、管线形式、通舱接点的设计思路和对泄漏风险的控制。

1 生活区舾装板内管路设计

对于卫生水系统的冷热水管路、水雾消防管路等液体管路，大部分走在生活区的舾装板内，一般采用咬合式卡套连接管路，因为咬合式卡套采用螺纹压紧，容易在振动、冷热温度变化的影响下自动松脱。如果压紧螺母松脱，那么这个咬合式卡套的密封性能就失效，造成泄漏。每个咬合式卡套的位置就是一个潜在的泄漏点，影响系统的安全使用。因此选择好合适的管路连接件和对阀门进行合理布置很重要。

1.1 选择合适的管路连接件

1)案例。在某项目交付以后，船东反馈一条信息，船很好，就是到处漏水。一个给卫生单元供应冷水的管路，采用铜管+普通卡套的连接方式，管线在天花板的下面。船东发现咬合式卡套螺母松脱了，冷水管漏水严重。

2)原因分析。螺纹卡套松脱的原因是，附近振动很大，但是没有管夹子来限制振动对卡套螺母的影响，振动将卡套的螺母螺纹振松。见图1，这种常规咬合式卡套的外观和安装形式，压紧螺母采用人力扳手拧紧，人为因素影响很大，容易拧得不紧或过紧。

图1 螺母式卡套安装

3)结论。螺母式卡套容易遭到振动而失效产生泄漏，而且在安装时，由于是采用人力扳手操作，螺母受力不均匀，容易产生形变。

所以，在新项目上，采用铜管+挤压式卡套的形式，至今没有船东抱怨泄漏问题，系统运行良好。图2、3是挤压卡套的内部结构和安装形式，其中内部起密封作用的○型圈具有CE饮用水安全证书，使用专业的液压钳进行安装，避免了人为因素的影响。

对于冷热水管路低压系统,可以采用挤压式卡套+铜管的方式,或者采用热熔焊接的塑料管系统；对于水雾消防的高压管路,可以采用吞咽式卡套，类似于挤压卡套的操作方式,但是采用内多圈钢齿环挤压咬合管壁密封。这两种卡套都不可以拆卸,属于免维护的形式,与咬合式卡套比较,没有螺母松脱的风险。整个系统的泄漏点的泄漏风险大幅降低,系统的安全性自然提高,确保了系统的安全使用。图4、图5就是这种吞咽式卡套的外观和形式，其中起密封作用的是内部多圈钢齿环。由于使用专业的液压钳进行安装，避免了人为因素的影响，钢齿圈咬合钢管外壁从而起到密封作用，内部还有○型圈，主要是防止水进入内部钢齿圈(露天位置使用，其他位置可以取消)。

图2 挤压式卡套接头剖面

图3 挤压卡套安装示意

图4 咬合式卡套内孔

表2、表3为《ABS船级社规范》4-6-2章节对各种卡套的使用位置和系统的要求。

在流体管路系统中，尽量减少螺纹密封的使用，多采用挤压式、塑料管热熔(见图6)等接头形式，可以减少人为泄漏点的数量和控制安装位置，降低泄漏风险。

图5 咬合式卡套安装示意

表2 机械接头举例

表3 管系等级下的机械接头的应用

注：×允许使用；-不允许使用；D0管子外径。

图6 塑料管热熔焊接示意

1.2 阀门的选择和配置

对于阀门的配置，就一个原则，多用根阀，在给每个用户供水时，当从主管路上引一路分支后，必须在这个分支上添加一个根阀并保持常开状态，另外在用户的末端另外配置经常操作的阀门。

1)原因。如果没有分支的根阀，那么，当一个支路末端阀门由于操作频繁而损坏时，它的损坏会影响整个区域用户的使用。

2)结论。分支加根阀，多用挤压或者塑料热熔的阀门，泄漏和损坏的几率将降到最低。球阀操作要全开、全闭，否则球心容易汽蚀失效， 多用不锈钢或塑料阀门，避免水腐蚀。

图7为典型的管路根阀逐级布置，从主管到分支，从分支到具体用户，都有根阀控制。

图7 居住区淡水分配

2 遥控测深系统的管路设计

对于遥控测深系统，厂家的管路示意图设计是，当测深管路到达用户舱时，穿舱接点采用咬合式卡套穿舱；进舱以后依然采用咬合式卡套连接舱内管路；路过邻居舱时(需要水密的空舱或液舱)，依然采用咬合式卡套连接管路。每个咬合式卡套连接的位置就是一个潜在的泄漏点，影响系统的安全使用，见图8。

图8 多个咬合式卡套接头

对于遥控测深系统的管线优化设计,关键点如下。

1)尽量减少中间泄漏点的数量。这也是采用成卷的TUBE 或者多芯管的原因。一般采用多芯管(与液压遥控阀系统一样)或者TUBE 管(每卷100～200 m的,中间无接缝)。多芯管外面包裹着致密的聚四氟乙烯表皮层,如同电缆一样,比成卷的TUBE管多了一层保护，具有超强耐腐蚀性。所以,尽量使用多芯管。中间穿舱只要不是液舱,均采用 RISE 或MCT穿舱。

2)泄漏时,要可以控制,降低对其它舱室和系统的影响。穿液舱时接点采用截止阀根阀+座板法兰(套管)+SCH80S的不锈钢管。舱内末端可以直接安装一个球阀，方便管路压力试验用。管路进舱时在液舱的上部穿舱，即使产生泄漏，也可以将影响降到最低。见图9～11。

图9 焊接座板示意

图10 焊接套管接头

图11 不锈钢管穿舱示意

3)根据舱室布置采用不同的穿舱形式就可以达到减少泄漏点的目的。

①空舱穿空舱时,如果是非水密舱壁,可以采用自由孔穿舱,避免管路断开。

②空舱穿空舱时,如果是水密A60舱壁,可以采用RISEMCT电缆的水密填料函穿舱,避免管路断开。但是,该穿舱件的承压必须与该舱壁的人孔盖水密门等同，能够承受的压力相同。

③空舱穿用户液舱时,穿舱的位置尽量在该液舱的上部,这样,即使穿舱处泄漏,也可以降低影响(尽量不要从液舱的下部进入)。同时管路必须断开(除非管路很厚,可以采用焊接的套管形式),那么,为了降低泄漏的风险以及考虑到泄漏之后的处理,应该采用座板法兰+法兰式根阀的连接方式。

④空舱穿邻近液舱再到达用户液舱时,在空舱穿邻居液舱时,依然采用座板法兰+法兰式根阀的连接方式,但是,在邻居液舱内则采用座板法兰+管隧隧道(SCH80S)+套管(连接用户舱)的方式,多芯管从管隧内穿过,中间无接头,与用户液舱内的传感器连接。

3 液压遥控测深系统、快关阀系统的管路设计

由于这两个系统属于控制系统，对船舶的阀门和系统功能操作来讲非常重要。设计时，尽量采用多芯管或TUBE管，从分配站到阀门，中间尽量不要有可拆卸接头(如果有接头，也尽量采用上文所述的方法或免拆卸的接头)，方便将来业主维护。见图12、13，其它控制管路也可以采用此设计方法。

图12 快关阀系统

图13 遥控阀系统

4 结论

船舶与海洋工程的管路系统属于非常重要的系统，系统正常运转最大的风险就是管路系统的跑、冒、滴、漏，所以，可以根据不同的需要，通过选择合适的管路形式以及管路接头接点形式，来减少泄漏点的数量，从而达到降低整个管路系统泄漏风险的目的。

管路接头形式，尽量选择法兰、焊接套管、挤压卡套、吞咽式挤压卡套、根阀等；管材方面，多选用整卷的TUBE管、多芯管，塑料热熔管；穿舱时，尽量多选用MCT、RISE、自由孔、焊接式套管，尽量减少中间可拆卸接头的数量，尤其尽量少用螺纹接头，穿液舱时尽量从液舱的上部穿舱等；最后，考虑阀门的合理使用，在满足功能要求的前提下，尽量考虑到每个用户端口在各自维修时，不要影响到其它共用该管路用户的正常使用。阀门的布置要以人为本，方便操作和维修，遵循人性化、稳定性、安全性的设计原则，为以后业主的操作、使用提供方便。

[1] 叶红城.308 000 DWT VLCC多芯管布置安装的优化设计[J].广东造船，2009(6)：39-41.

[2] 中国船舶工业总公司编.船舶设计实用手册：轮机分册[M].北京：国防工业出版社，1999.

[3] 轮机工程手册编委会.轮机工程手册[M].下册.北京：人民交通出版社，1994.

[4] 中国船级社.海上移动平台入级和建造规范[M].北京：人民交通出版社，2005.

[5] 方文启.船舶管舾装设计工艺[M].附件标准实用分册.北京：交通电子出版社，2010.