碎石整平船PPR管设计及安装工艺优化提升

程言卓 杜波

摘 要：随着科技的发展，船舶管路不断适应信息化潮流，在这一过程中，PPR塑料管是提升船舶管系质量重要的手段之一，塑料管具有重量轻、耐腐蚀、绝热性能好、不结垢、水流阻力小、使用寿命长等特点。

关键词：PPR塑料管;设计水平;安装工艺;质量提升

引言

碎石整平船研发是世界上最大的碎石整平自升式作业平台，各项设计及研发都是世界上最先进的科学技术。上建管系作为该平台住人区域，船东对上建管系要求极其严格，上建生活水及灰黑水管系极其重要，公司采用PPR塑料管具有良好的耐腐蚀、寿命长等性能，采用全部热熔连接，避免法兰连接泄漏等施工工艺为碎石整平船的上建住人区域提供稳定舒适的居住空间。

1 采用PPR塑料管材料的优越性

PAP管、PE管、PP-R管，可避免传统金属管道系统中常见的“锈水”现象。PVC管加工过程中必须加入大量重金属铅盐稳定剂，因而卫生性能欠佳。

塑料管管路系统中的应用必须满足强度、温度、耐用性、无毒等要求。碎石整平船采用的PPR塑料管具有以下特点：

1.1强度：内压pn int<短期液压试验爆破压力/4或pn int<长期液压试验爆破压力/2.5;破损压力应不小于0.3MPa;轴向强度及耐冲击性也应满足要求。

1.2温度：最低受热变形温度不低于80℃。

1.3耐火性：对船舶安全有重大影响的管子和连接件，应符合IMO A.753（18）决议附件1或附件2的最低耐火要求。按照该要求，管子可相应分为L1（规定温度下干燥状态1小时耐火试验不损坏）、L2（规定温度下干燥状态30分钟耐火试验不损坏）、L3（规定温度下充水30min耐火试验不损坏）三个级别。根据管子的用途，必须选用相应耐火等级的管子材料。

1.4三型聚丙烯，采用气相共聚法使PE在PP分子链中随机地均匀聚合，绿色管道使用材料单独经过德国权威卫生认证，适用于饮用冷热水;同时取得国际饮用水证书：WRAS。

原材料杰出的热稳定性保证了管道用于饮用水系统对生理无害;加工工艺：规避了胶连接和添加剂助焊的不安全风险;

同时碎石整平船采用的PPR塑料管还有具有使用寿命长，耐腐蚀等优点。耐腐蚀确保上建不漏水，提供良好的居住环境。

2 PPR塑料管设计优化提升

碎石整平船上建冷热水、灰黑水采用的是PPR塑料管，整体布局在房间顶部及周围，如果使用法兰连接，可能出现泄漏发生，给居住环境带来非常不便。因此设计必须全面考虑，各个方面提前进行设计布局，同时避免漏点的存在，保障生活居住环境的舒适性。

2.1电脑模型放样，提前管路优化布局。首先对上建冷水系统、热水系统、灰黑水系统进行电脑平台建模，全面掌控管路路径走向，把不好施工的地方进行提前改进，对管路的热胀冷缩进行提前考虑及计算等方面设计进行提升改进。

2.2 PPR管使用全热熔连接，改变传统的法兰连接。全部使用热熔连接对管路设计及施工要求比较高，设计放样难道大，首先是对管子的预装设计，大部分车间制作完成，现场安装，对特殊位置进行现场放样，对空间狭小处提出现场放样后再下面施工好后整体进行施工安装，改变传统的施工方案。

2.3 PPR管热胀冷缩设计优化提升。碎石整平船冷水系统、热水系统、灰黑水系统使用PPR塑料管，这些系统温度变化很大，管路的预应力变化大，设计管路的布局就必须考虑到这一点，才可以满足整个系统的正常使用和质量保证。预应力计算公式如下：

设计通过上面公式的技术，设计计算出管路位置的膨胀点及膨胀弯大小，确保管路的正常使用。

同时考虑到管子的膨胀冷缩，改变支架的形式。传统的支架直接使用不锈钢或者碳钢支架固定，都不能有效的保障PPR管热胀冷缩的性能，会对影响管系质量，因此设计考虑改用特氟龙垫片，具有很好的热胀冷缩性能，保证管路质量。

3 PPR管安装工艺优化提升

3.1 PPR管装配及热熔技术优化提升。碎石整平船采用的世界上最先进的PPR管，使用寿命可以长达50年，因此管壁厚度比普通的大一半，这样就给现场施工带来较大的难题，特别是大径（φ>63mm）的PPR管普通的热熔设备根本无法进行热熔焊接，必须使用专业的工具，同时还需对平台上的安装进行再次优化，不然在空间狭小处无法进行热熔焊接。

大径PPR管采用下列热熔设备，热熔焊接如下步骤：

3.1.1热熔前首先检查熔接工具必须干净，选择合适尺寸的套夹。

3.1.2检测热熔机：到达热熔温度260°后，温度指示灯会闪烁。调整套夹口至63-125mm。用标尺标注焊接深度。

3.1.3用套夹口固定住管件，把管道放置在另一侧的套夹口。

3.1.4把焊接设备放置在管道和管件中心轴上，然后移除。

3.1.5锁定前端的标准把手用力推上滑杆。

3.1.6在这个位置，管道与管件的位置对准并用套夹口固定。

3.1.7调整热熔时间，放置热熔设备，沿着设备慢慢推进管道和管件，直至到达标注的焊接深度。

3.1.8当管道和管件被完全推入了，开始计算加热时间。加熱结束，滑竿归位，快速拿开加热设备，管道和管件熔焊在一起。

在平台上装配安装PPR管，定后受到空间、环境等影响，必须提前现场考虑规划管路路径，对受到影响安装的地方提前识别，然后测量好尺寸，进行在下面放样好，热熔焊接进行整体安装。这样对施工工人技能要求高，对管路比较熟悉，才能保证施工质量。

3.2 PPR管路试压优化提升。为了测试PPR管整个管系热熔及管子质量，在施工完成后将其进行试压实验，整个系统进行水压测试，测试压力要求是工作压力的1.5倍，来确保管路能够存在使用压力及无质量问题。

由于PPR管的材料性能，测试会导致管道膨胀，这将对测试结果产生影响。而PP-R管的热膨胀系数更会又进一步影响到测试的结果。不同的管道温度和测试介质会形成不同的压力。10K的温度变化会引起0.05MPa到0.1MPa的压力变化。因此，在PPR管道安装的水压测试时，尽可能保持测试介质的温度恒定。

水压测试必须进行初始测试、基本测试和最终测试。初始测试的测试压力应为最大工作压力的1.5倍。测试压力须在30min内进行两次设定，其中间隔时间为10min。在每一次30min测试后，压力不应当降低超过0.06MPa，也不应产生泄漏现象。初始测试后直接进行基本测试。测试时间为120min。在此项测试时，压力不能降低超过0.2MPa。以上两项完成后进行最终测试。这要求测试压力每隔至少5min交替为1MPa和0.1MPa。在每段测试过程的间隔中应当除去压力。

在受测的安装系统中，不能有任何的泄漏现象。如果发生泄漏，将水抽出，对泄漏点进行重新热熔施工，然后整个系统再次按照之前的要求进行试压。

4结语

碎石整平船世界上目前最先进的碎石整平工程船舶， PPR管热胀冷缩、耐老化性、无毒等极其优越的性能，是船舶及平台发展的重要趋势。碎石整平船PPR从设计布局到生产施工等各个方面进行全面优化提升，每一道工序都严谨对待，确保产品质量。同时该项目PPR管系的使用，对设计及安装施工难点及重点进行全面研究及优化改进安装施工方案，为后期船舶及平台设计和安装提供了大量的数据分析，为后期项目提供了有力保障。

参考文献：

[1]金国珍.工程塑料.北京：化学工业出版社，2001.

[2]张玉龙.塑料品种与性能手册.北京：化学工艺出版社，2007.

[3]大柳康.工程塑料之特性及其加工.世界图书出版公司，2009.

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