《浚海5》挖泥船液压管路加工安装

蔡鸿兴 吴振宇

摘 要：《浚海5》是适用于航道疏浚、吹填工程的自航耙吸挖泥船，采用了大量的液压传动和液压控制技术，液压系统的可靠性要求高。特别是液压管道加工制作工序繁琐，工作量大，对液压系统的正常使用起举足轻重的作用。作为该船舶监造及管理者，作者在液压系统管路加工安装技术方面作了一些研究及总结，供有关船舶监造管理人员参考和指正。

关键词：《浚海5》；船舶；液压管路；安装；标准；经验

中图分类号：U664.84 文献标识码：A

1 引言

《浚海5 》是一艘舱容为10 288 m?的自航耙吸挖泥船，由广州文冲船厂有限责任公司建造，自 2012年5月交付使用至今，船舶运作正常，一直保持液压系统零故障，液压油消耗几乎为零。作者经历了该船整个液压系统的安装、调试过程，今总结液压管路加工安装经验，供大家参考指正。

2 液压管的加工

液压系统中管接头的安全可靠是至关重要的。《浚海5》采用37°扩口法兰和沟槽法兰连接接头的无焊接液压管接头，具有制造方便、施工简单、管接头紧凑、拆装容易、质量稳定、对管路的热膨胀有补偿作用等优势，更适合剧烈振动的工况，如船舶、海洋工程和试验台等。

2.1 液压管的切割

液压管直径在50 mm以下可用砂轮切割机切割，50 mm以上的一般应采用机械加工方法切割，如用气割则必须用机械加工方法车去因气割产生材质变化部分。除回油管外，压力油管道不允许用滚轮式挤压切割器切割。管子切割表面必须平整，去除毛刺、氧化皮、熔渣等，切口表面与管子轴线应垂直。

2.2 无焊接接头的制作

成型连接技术是在ISO8434-1卡套接头的基础上发展而来，它与卡套接头使用相同的接头本体和螺母，钢管在切断和去除毛刺后，用专用的设备在管端上冷挤压成一个凸肩，成型尺寸由特制的模具保证，管端装上特殊的骨架密封环，通过螺母将接头本体和管子连接起来，具有施工简单、质量稳定和节省大量时间等优势，更适合剧烈振动的工况，如船舶、海洋工程和试验台等，成型尺寸从10～42 mm。

37°扩口法兰连接（图1）是相对挤压连接和焊接的另一种选择。制作时将管子切断和去除毛刺后，在专用的扩口设备上对管端扩口，通过法兰将两根管子连接，两个管端的顶锥通过密封圈实现与管子和彼此之间的密封。由于是非焊接，避免了焊接后处理和X射线检测，扩口与焊接相比节省了25%以上的时间，现场安装简单、灵活、成本低廉。低碳钢和不锈钢的扩口最大到外径140 mm，在振动比较剧烈的工况下，扩口连接比卡套连接稳定性高很多。

沟槽法兰连接接头（图2），制作时将管子切断和去毛刺后，用专用设备对管端加工出槽，法兰通过特制的不锈钢保持环将两根管子连接，管段之间通过密封圈保持环密封。沟槽法兰系统是壁厚大于6mm的高压管系的理想选择，连接的管子尺寸从26～273 mm，最大工作压力可以到达690 bar。

对于外径≥30 mm的管子，可使用37°扩口法兰和沟槽法兰连接；外径<30 mm的管子，采用成型接头连接。

2.3 管道预安装

管道配管以后，所有管道都应按所处位置预安装一次。将管接头与设备、管子与管接头逐段连接，直至完成全部预安装。各接口应自然贴和、对中，不能强扭连接。当松开管接头或法兰螺钉时，相对结合面中心线不允许有较大的错位、离缝或跷角，如发生此种情况可用火烤整形消除。预安装完毕并检查合格后，对管路打印配合记号，列成表格备用。待管路拆下清洗后，按编号复原。

2.4 液压管的酸洗磷化处理

管道在配管、预安装后，再次拆开进行酸洗磷化处理。用2%磷酸三钠溶液冲泡中和2 min，然后用清水冲洗干净，可借助PH试纸检验，最后向管道内通入热空气进行快速干燥。干燥处理，几日后就可复装成系统，如管内通入液压油，一般可不作防锈处理，但应妥善保管。若须长期搁置，则要涂防锈涂料，且必须在磷化处理48 h后才能涂装。必须注意，防锈涂料应能与以后管道清洗时的清洗液或使用的液压油相容。

2.5 液压管的预清洗

管道在酸洗、磷化、干燥后再次安装以前，需对每一根管道内壁进行一次预清洗，即所谓的“串油”。 串油要求油温不低于 60℃，油压不低于6 bar，串洗时间一般不低于2 h，串洗期间须安装振动器敲击管线。预清洗完毕后应尽早复装成系统，进行系统的整体循环净化处理，直至达到设计要求的清洁度等级。

3 液压管的运输

完成上述工作后，要将液压管运送到船上安装，在运输前要将液压管两端用盲塞有效地密封起来，避免液压管在运输途中受到污染。

4 液压管的安装

液压管道安装是液压设备安装的一项主要工程。布管设计和配管都应先根据液压原理图，对所需连接的组件、液压元件、管接头、法兰作通盘的考虑。液压管布置要美观，便于维修，不能影响其他设备的使用且不能受其他设备使用的干扰。船舶液压管路工作压力高、清洁度要求高、工作环境复杂，管路要通过各种舱室或安装在露天甲板上，所以管道安装质量直接关系到液压系统工作性能。

4.1 支架和管夹

配管时必须使管道有一定的刚性和抗振动能力，应适当配置管道支架和管夹。管夹的间距：管径φ≤10 mm时， 约0.5～1 m；管径φ=10～25 mm时，约1～1.5 m；管径φ=25～50 mm时，约1.5～2 m，但在直角拐弯处，两边应各用一个管夹。

配置管道支架和管夹时应注意做到：①弯曲的管子应在起弯点附近；②管道不得与支架或管夹直接焊接，避免对液压管施加安装应力；③管子不应相互支撑，也不要用来支撑其他的元件， 避免其他的机械设备震动传到管子上；④当与软管连接时，支撑应尽可能的靠近连接处。

4.2 端面清洁

安装液压管前要做好相关端面的清洁，若不清洁，将铁屑颗粒带进液压系统中，将对整个液压系统造成巨大的损害作用：①固体颗粒会使厚度小于其尺寸0.6倍的润滑油膜破坏，加剧元件磨损，导致系统油液急剧温升；②阀口等关键部位的磨损及油液温度过高，会造成系统或元件特性的改变，引起精度和性能的下降，污染严重则会使管路、阀门卡死，导致整个液压系统瘫痪；③颗粒污染物还会加速密封件磨损，造成液压油泄漏；④液压泵的压力及工作负荷增大，影响泵的工作稳定性；⑤液压泵的压力和流量的脉动增加，会使噪音增大；⑥含有固体污染物的液压油类似于研磨金属加工面所使用的研磨剂，增加了油液和管路内壁的摩擦，使油管受到磨损和腐蚀，加速管路的破裂而漏油。而且通常固体污染物颗粒的硬度比导管内壁材料的硬度高得多，这样就加速了导管内壁的磨损，甚至划伤内壁。因此，液压油的颗粒清洁度是影响液压系统工作可靠性和使用寿命的重要因素。

各种液压系统对油液清洁度的要求，如表1所列。

NAS 1638标准规定了油液的清洁度等级，按颗粒度的数量多少进行分级。

设备要求液压管系的NAS 1638 Class7，在验收时要求管系能达到NAS 1638 Class5，为使用留有一定的清洁度储备。

4.3 管路铺设

管道的铺设排列和走向应整齐一致，层次分明。管道尽量避免交叉，平行管距要大于100 mm，以防接触振动，并便于安装管接头；尽量采用水平或垂直布管，水平管道的不平行度应≤2/1 000，垂直管道的不垂直度应≤5/1 000；与管接头或法兰连接的管子必须是一段直管，即这段管子的轴心线应与管接头、法兰的轴心线平行、重合，并且要求直线段长度大于或等于2倍管径。

4.4 拆装

管道的配置必须使管道、液压阀和其它元件装卸、维修方便。系统中任何一段管道或元件应尽量能自由拆装而不影响其它元件；管道的重量不应由阀、泵及其它液压元件和辅件承受，也不应由管道支承较重的元件重量；禁止在液压管接头安装面加入密封胶等填料，以防密封胶被冲入液压系统中，造成液压元件阻尼孔堵塞等故障。

4.5 螺栓

螺栓、螺钉头部与螺母的端面，应与被紧固的零件平面均匀接触，不应倾斜，也不允许用锤敲击使两平面接触；扳手手柄不可任意加长，以免拧紧力矩过大而损坏扳手和螺栓螺母；遇到拧入困难的螺纹连接，不可强行拧入，应重新攻丝或加润滑油。螺栓紧固采用四个步骤交叉拧紧4个螺钉：①用扳手将4个螺钉拧紧；②30%的推荐扭矩；③70%的推荐扭矩；④ 100%的推荐扭矩

四个步骤完成后，不需要再拧紧了，法兰之间4周的距离是相等的。

5 液压管的弯曲

在装配硬管的过程中，应按规定弯曲半径使管路弯曲，否则会使管路产生不同的弯曲内应力，在油压的作用下逐渐产生渗漏。外径小于30 mm的管子可采用冷弯法；外径在30～50 mm时可采用冷弯或热弯法；外径大于50 mm时一般采用热弯法。硬管弯曲半径过小，会导致管路外侧管壁变薄，内侧管壁存在皱纹，使管路在弯曲处存在很大的内应力，强度大大减弱，在强烈振动或高压冲击时，管路容易产生横向裂纹而漏油；如果硬管弯曲部位出现较大的椭圆度，当管内油压脉动时就易产生纵向裂纹而漏油。

软管弯曲处，弯曲半径要大于9倍软管外径，弯曲处到管接头的距离至少等于6倍软管外径。软管在装入系统前，也应将内腔及接头清洗干净。软管的弯曲同软管接头的安装应在同一平面内，以防扭转。若软管两端接头需要在两个不同的平面运动，应在适当的位置安装夹子，把软管分成两端，使每一部分在同一平面内运动。注意不要使软管和接头造成附加的受力、扭曲、急剧弯曲、磨擦等不良工况。在高压下使用的软管尽量少用夹子，因软管受压变形，在夹子处会产生摩擦能量损失。应尽量避免胶管的扭转变形，避免胶管外部损伤，若胶管自重引起过分变形时，应有支托件。

6 液压管布置原则

液压钢管可做多次弯曲，迁就液压胶管短且平顺，把工作要求相同的耙头和耙中吊架油缸的液压胶管长度统一为一个较短的尺寸。其好处有：①液压胶管不用承受太多的附加重量，延长寿命；②备件通用性强，便于管理；③减少备件库存数量，节约成本；④便于拆装维护。

液压软管在《浚海5》的液压系统中有广泛的应用，在选择液压软管时，其尺寸、性能参数、结构特点等因素都要考虑。

液压软管尺寸的选择包括内径、外径和最小弯曲半径。最小弯曲半径需综合考虑软管截面的变形和增强层的机械弯曲极限。

软管的选择还应考虑到传输的介质、工作压力和温度范围。工作压力应考虑系统的最大设计压力；温度范围应把环境的温度变化考虑进去。当软管在两点之间弯曲时，在软管规定的最大工作压力下，它的弯曲半径不应小于最小弯曲半径。当软管的使用情况超出其性能参数时，增强层和软管与接头扣压处的应力将缩短软管的寿命。

软管的最小长度应满足下式（参见图3）：

对于液压管系，温度的变化是很大的，特别在不同海域，温度可以从冬天的-40 ℃到夏天的+40 ℃，这样管子就会产生热胀冷缩。比如，40 ℃的温度变化，对10 m的管子来说，它的伸长量约是5 mm。

7 结束语

液压系统管路的加工和安装是一个重要的研究课题。装配时，不能单纯地加强密封，而是要严格按规范要求，控制颗粒污染度指标，避免二次污染。验收时，严格把关，系统性地消除泄漏的根源，确保整个液压系统的正常运作。

参考文献

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