浅议油船改装沥青船

王 静，徐海军

(南通中远船务工程有限公司，江苏 南通 226005)

某油船于2013年5月份到我公司进行沥青船的改装修理，期间经历了超高温恶劣天气的挑战，历时5个多月，于2013年10月24日成功交付。如今该船运行状况良好，船东高度赞扬了本次改装修理的成功完成。本文从绝热材料的选择和安装、加热盘管的制作和安装、货油管和伴热管的制作和安装、新锅炉房的设置和吊运安装、以及货油滤器的设计制作5个方面详细分析了沥青船改装的技术难点，以期对其他船厂对于该类型船舶的修理起到借鉴作用。

1 绝热材料的选择和安装

该船选用的保温材料是泡沫玻璃，泡沫玻璃具有吸水率低、绝热效果好、防水、防气、耐高低温、吸声、容重轻、不燃烧、耐腐蚀、防鼠害、机械强度高、容易加工以及便于施工等特点。为了可靠地安装固定，可把每4片泡沫玻璃分为1组，每块泡沫玻璃由碰钉固定，采用薄铁皮盖面，四周用扁铁压住铁皮，再等间距地布置螺柱固定住扁铁，从而牢固地将绝热层固定，见图1。所有与其它舱室或空间相邻的舱壁 (横舱壁、纵舱壁、斜坡、壁墩、强框架等)均需设置500mm的延伸区域，以防止温度通过壁板传递到相邻舱室，从而导致热量的损失，且可能造成相邻舱室温度过高危害主船体的结构及其他的系统。延伸端部采用角钢L110×70×8封头。绝缘层安装的难点主要集中在边角的处理上。首尾线型位置舱壁与舱壁相交位置为非直角区域，因为绝缘层为硬度较高的泡沫玻璃，不能弯曲加工。所以边角节点安装的合理性直接影响到施工的难易与进度。边角的处理方式主要分3种情况进行:小于90°、介于90°到180°之间、大于180°。

图1 泡沫玻璃绝缘层安装节点示意图

2 加热盘管的制作和安装

为了给货舱区提供足够的热量以保证温度控制在180℃左右，全部货舱底部及斜坡均安装了大量的加热盘管。每个货舱加热盘管被分为3个独立的回路，三进三出，每组回路均与主甲板的主热油进出管相连。为方便加热盘管的吊运进舱、现场安装、后续维修保养及有效降低热膨胀效应对加热盘管的危害，加热盘管被分成若干组片体独立制作，且每组加热盘管均采用U型螺栓固定在管子支架上，见图2。加热盘管片体的制作、试压均在车间进行，从而大幅度减少了现场放样、安装、对接、电焊、打磨等舱内工作，在有效保证产品质量的同时，降低了生产成本，缩短了生产周期。片体进舱后再用连接管将各组加热盘管连接成完整的回路。加热盘管采用DN50、SCH40普通无缝钢管弯制而成，弯头大小取4倍管径，采用冷弯机折弯，此处在弯头磨具制作的时候需要特别注意，磨具的半径应考虑无缝钢管的弹性变形，即制作的磨具实际半径应略小于理论半径。为了降低每组加热盘管的热膨胀效应对盘管的损害，每组加热盘管长度不大于9m，而为了有效减少弯头的数量，并结合厂内库存钢管的长度规格，每组加热盘管长度不小于6m。盘管对接采用氩弧焊，并用套管连接，从而起到双重保护的作用。为方便加热盘管的吊运进舱、现场安装、后续维修保养，每组加热盘管均被固定在管子支架上，支架的大小根据各组加热盘管的尺寸确定。支架主框架采用IPE140工字钢，斜撑采用U100槽钢，支腿采用IPE200工字钢。

图2 货舱区加热盘管典型布置图

3 货油管和伴热管的制作和安装

由于货物是约180℃的沥青，为了有效保证整个货油系统的顺利运行，泵房内货油泵、滤器、以及货舱区外的货油管均设置2根DN50、SCH40的伴热管，再敷设100mm厚的陶瓷棉绝热层包裹住货油管及伴热管，而室外区域的绝热层同甲板热油管路一样，均使用不锈钢铁皮包裹绝热层，接缝处使用密封胶密封。为了防止热油循环过程中热量的损失，整个热油循环管路从锅炉进出口到主甲板货舱热油进出口均敷设陶瓷棉，并用不锈钢铁皮包裹，铁皮接缝处使用密封胶密封，防止雨水从接缝处渗入陶瓷棉而降低绝热效果。为了有效防止热油主管的热膨胀效应破坏热油管路、支架，热油进出主管均布置有数个伸缩膨胀接头，支管则设置了合适的膨胀弯头，见图3。

图3 甲板货油管、热油管布置图

4 新锅炉房的设置和吊运安装

为了保证热油系统的顺利运行，在热油泵与锅炉之间设置1台热油膨胀柜，从而及时地排除整个管路系统中的气体，补充整个热油系统运行中的热油损耗。加热盘管里的热油由锅炉房内的2台3.9kW的热油锅炉提供，热油锅炉将热油加热至指定温度后 (约220℃)，输送到热油主管，再经主管流向各路支管，然后流向各个舱室加热盘管，经加热盘管给大舱货品加热后再回到热油回路，最后再通过热油泵将热油送回热油锅炉，完成整个加热循环。为了给2台锅炉 (1台备用)、膨胀柜、泵、阀组等提供足够的空间，该船在原生活区后面的艉甲板上新加一锅炉房，见图4。

图4 锅炉房内部布置图

锅炉房分设3层甲板，将其分割成上下2个空间，在下部空间布置锅炉及泵组，上部空间布置蒸汽锅炉和热油膨胀柜。因详设图纸上的材料、规格均为欧标，需要国外定制，且价格较高，供货周期长。通过强度计算，提出了国标替代欧标的可行性方案。在充分满足强度的前提下，替代产品所产生的结构重量无明显变化，取得了设计公司和船东的认可，也为船东缩短了船期、节约了开支。将锅炉房的3个分段、2台锅炉和1个热油膨胀柜分步交替吊装。分段1吊运上船定位安装焊接完毕后，吊运2台热油锅炉及泵组到位，并做必要保护措施后，分段2吊运上船。分段2装焊完毕后，再吊运蒸汽锅炉和热油膨胀柜到位，做好必要的保护措施后，最后吊装分段3。通过逐步交叉吊装，避免了工艺孔的开设，减少了大量现场挖补工作，降低了人力成本，避免了材料浪费，节省了现场安装时间。

5 货油滤器的设计制作

因货油材质的变化，原货油泵已无法满足新的工作要求，所以需要将原来的4台货油泵拆除并更换成3台新的螺杆泵，并为每台货油泵配备1个货油滤器 (见图5)。该滤器因为需要与货油泵及原船的货油管通过法兰连接，而泵房的可用空间有限，需要特别定制。在进行了滤网强度、流量、滤通面积比、滤器筒体加热罩强度等的专业计算后，滤器的各项参数达到了相关技术要求，大幅度降低了滤器的现场制作难度。价格也比市面上成品滤器更为便宜，同时该滤器的工作效率也得到了船东的认可。

图5 货油滤器布置图

滤器加热套筒需承受7MPa的高压热油，根据有限元建模分析，在安全系数取1.5倍的情况下，本滤器加热套筒内部构件最危险点受力约为207MPa，而且该加热套采用AH32高强钢制作，强度完全满足工作需要。

以上从5个方面阐述了油船改装成沥青船的技术难点，我们在对该公司一系列油船改装成沥青船的过程中，积累了大量的技术参数和丰富的生产经验，在沥青船改装领域开创了市场。