码头软管架的特点及对装卸软管的保护

乔剑华，杜兴元

（1.中交第一航务工程勘察设计院有限公司，天津 300222；2.天津港股份有限公司，天津 300461）

装卸软管因其确保货物品质性好、布置紧凑等优点而成为液体化工码头、小型液体散货码头常用装卸设备[1]，但因软管重量较大、易被破坏，在安装与使用过程中有诸多不便。

码头软管架作为一种专为装卸软管服务的辅助设施，通过合理设计软管挂架使软管处于安全弯曲状态下在挂架内移动，并利用机械吊运软管以减轻劳动强度，解决了装卸软管作业时软管易被破坏、劳动量大、机械化程度低的难题，具有一定的优越性。本文通过福建泉州“11.4”碳九泄漏事故实例，分析事故原因，解析常用软管保护措施及其存在的不足，论述了软管架对装卸软管的保护措施。

1 事故过程及原因分析

1.1 事故过程

2018年11月3日16时左右，“天桐1号”油轮靠泊泉港东港石化公司码头，拟装载工业用裂解碳九。18时30分左右，开始装船准备工作，因软管吊长期处于故障状态，操作人员违规操作，人工拖拽装卸软管进行船岸连接，并用绳索固定软管两端。19时12分，开始装船作业。11月4日凌晨，随着潮位降低、船重增加，船体不断下沉，连接岸、船的软管也随之不断下拉，由于连接岸、船的软管两端都被绳索固定，致使下拉的长度受限。0时58分许，强大拉力将软管拉裂，裂解碳九从破裂处外泄。1时13分，码头作业人员发现泄漏，立即采取停泵关阀措施。1时21分，泄漏停止、开始收集泄漏物。此事故共泄漏69.1 t工业用裂解碳九，对周边环境造成了污染，同时经济损失较大、社会影响很大[2]。

1.2 事故原因分析

此次事故的直接原因是操作人员误操作所致，根本原因是安全管理和监督不到位。误操作包括拖拽软管和用绳索固定软管两端。绳索对于软管而言属锋利边缘，对软管既有轴向的拉伸力，又有径向的剪切力，使用绳索直接搬移、起吊和悬挂软管会对软管造成破坏。因潮汐变化或货物装卸时船舶吃水的不同，会使船舶上升或下降，为避免软管太短被过度拉伸或太长被挤压、过度弯曲，需操作人员及时调整软管长度、位置，因此码头公司应有明确的安全管理制度，要求操作人员定期对会引起软管状态改变的各种情况进行检查、调整，并严格监督执行情况。因管理不到位，作业时操作人员进行了一系列的误操作，特别是未能及时调整软管长度，使软管过短，在船舶拉力、绳索拉力、绳索剪切力的共同作用下，软管被拉裂，导致了事故的发生。

2 装卸软管简介

2.1 软管分类

软管按材料可分为金属软管、耐油橡胶软管和复合软管[3]。金属软管是由柔性体与接头组成，柔性体一般由波纹管或波纹管外加网套组成；橡胶软管由内衬层、增强层、外覆层构成，还可有适当的附加增强层、导电连接线、管接头芯杆、法兰及浮力材料层和缓冲层[4]。复合软管是一种新型输送软管，是金属软管和橡胶软管的理想替代品，由一种以包覆处理后的高强度钢丝连续缠绕成型的芯层为增强骨架、采用高分子聚合材料加工复合成一体的复合管，其结构一般由内加强钢圈、外加强钢圈、与输送介质兼容的接触介质层、密封加强层以及能抗臭氧耐磨的有机纤维外层组成[5]。

2.2 装卸软管使用要求

在装卸软管的安装、使用时，具体要求如下：软管需时时处于自然伸直或自然弯曲状态，其弯曲半径应大于软管所允许的最小弯曲半径，且禁止管体处于扭曲状态；软管应避免与绳子、码头护轮坎、船舶栏杆等锋利边缘直接接触，以避免软管受剪切力而破坏；由于软管的结构特殊，在使用过程中应避免拖拽软管，以防其外部结构被磨损而缩短使用寿命、进而成为安全生产隐患。

3 常用软管保护措施及存在的不足

3.1 常用软管保护措施

由于软管易被过度弯曲、扭曲、拉伸、受锋利边缘切割等而破坏，常采取如下措施保护软管：

1）因软管与法兰相接处较硬而使其过渡段易被过度弯曲，为了避免被过度弯曲，在与工艺管道和船舶管汇等相接处，常对软管进行支撑，此支撑也可避免工艺管道、船舶管汇承受过度的重量而损坏。

2）为了避免软管被过度拉伸，当软管悬垂段过长或水平段过长时，应增加支撑或悬挂。

3）为了避免软管被尖锐边缘损伤，在起吊、悬挂软管时应使用专用吊具，在护轮坎和船舶护栏等处应装有曲面钢板或软支撑加以保护。

4）在装卸过程中，因船舶与码头间的相对高度时时变化，需人工调整软管位置以免软管因受力不当、过度弯曲、夹挤或过度拉伸等原因损坏。

现场作业实景见图1。

图1 常规装卸软管作业Fig.1 Actual situation of common loading&unloading hose operation

3.2 存在的不足

常规码头中软管工作环境较差。因软管易被破坏，加上软管自重大而需多人搬运，常有拖拽软管、过度弯曲软管、违规起吊、缺少必要支撑等情况发生，这些操作轻则会缩短软管的使用寿命、成为安全隐患，重则会造成软管被破坏、引发事故、影响安全生产。

软管作业的自动化程度低、劳动量大。常规的装卸软管由3～4节8～10 m的软管通过法兰连接而成，需多个操作人员将其搬运至现场、连接法兰，再吊运至甲板、对接管汇，装卸过程中还需人工调整软管位置以免其被破坏，整个作业的自动化程度较低；同时，软管较笨重，以较轻的DN200复合软管为例，充液时重约48～58 kg/m（自重约22 kg/m），作业过程中要移动软管非常费力，有时难免会出现操作人员因搬运不动而拖拽软管的情况、给安全生产埋下隐患。另外，因劳动量大、操作人员往往会对调整软管的工作比较反感、怠倦，从而可能造成调整不及时，给安全生产带来巨大风险。

4 码头软管架的设备特点

码头软管架是一种由软管升降机系统、框架式钢结构组成，辅助软管作业的新型港口设施。软管升降机系统包括防爆电机、电控系统、钢丝绳及卷筒、减速器、软管挂架等。可实现利用机械吊运软管，且能确保软管时时处于安全使用状态，方便船-岸连接[6]，其立面图见图2。

图2 码头软管架立面图（m）Fig.2 The vertical view of terminal hose tower（m）

4.1 提升码头自动化程度

在使用码头软管架的码头中，将软管整齐地吊垂在软管架内，免除了常规作业前多人搬运软管、连接软管的工序。在进行船-岸连接时，只需操作人员1操作电控系统上按钮或遥控器，启动或停止防爆电动机，防爆电动机提供扭矩驱动钢丝绳卷筒转动、收放钢丝绳，从而提升或下降软管挂架。因软管接管端固定于工艺管道，当软管挂架被提升或下降时，软管将在挂架内移动，使软管接船端的长度缩短或伸长，接船端高度也随之变化，可实现软管接船端的高度、长度适宜；同时，操作人员2操作软管吊按钮或遥控器，使吊臂仰、俯、回转，收放软管吊钢丝绳，起吊软管接船端至船舶甲板管汇处，辅助船-岸连接（此辅助工作也可由船员利用船吊完成）。装卸作业过程中，只需1个操作人员再次操作电控系统按钮或遥控器便可轻松完成调整软管接船端长度及高度的工作。作业完成后，只需操作电控系统将软管再次吊垂，免除了常规作业后人工拆卸软管、搬运软管的工序[7]。

上述整个作业过程，仅需2个操作人员便可完成，并且操作简单、省力，较常规码头装卸软管作业需5～6个操作人员、且劳动量大的情况，具有较大的进步，改善了劳动条件的同时也提升了作业的自动化程度。软管架的操作、功能与装卸臂类似，区别只在于对于船舶高度变化的适应性，装卸臂在一定范围内可自适应，而软管架还需人工干预。

4.2 提升码头作业安全性

合理地设计软管挂架确保软管的弯曲安全。软管挂架是由2块三角形钢板加5个定滑轮组成，见图3。为了挂架内软管弯曲合理，选用了5个定滑轮，并按照软管的弯曲要求固定在2块三角形钢板间。安装这5个定滑轮可对软管提供多点支撑，确保软管弯曲状态的安全。根据软管对悬挂吊具的要求，选用较大直径、材质较软的定滑轮、且对定滑轮表面进行特殊加工以增加与软管的接触面，更有效地支撑软管，避免因定滑轮太小而对软管产生锋利边缘效果造成破坏。当软管挂架上下移动时，定滑轮受摩擦力而滚动，此时，软管与滑轮的接触面间无相对位移，可使软管免受磨损。

图3 软管挂架图Fig.3 Drawing of hose hanger

结合工艺管道接口向上安装，可避免与工艺管道相接处过度弯曲；作业过程中，只需操作人员定期关注软管的状态、调整其长度适宜，便可使软管时时处于安全使用工况，提升了码头作业安全性，现场作业实景如图4。

图4 码头软管架作业Fig.4 The operation status of terminal hose tower

4.3 节省水工投资

因液体化工码头装卸货物的种类多、保质保量要求高，使得码头中工艺管道数量较多。为了保证物料的数量和质量，业主还常常要求工艺管道需具有清管球扫线的功能。受设备安装间距、清管作业操作空间等限制，常规码头所采用的工艺管道单层敷设于码头面上，往往会造成装卸区较长、工作平台较大、水工投资较高的问题。

软管架的钢结构可为工艺管道的敷设提供立体空间，工艺管道可双层、多层敷设于钢结构内，从而减小作业区长度，节省部分投资[8]。

4.4 其它

使用软管架，可提高大口径软管装卸的工作效率、增加泊位通过能力；通过中间无连接的一整条软管，改变了常规装卸软管由多节软管通过法兰连接的状况，既可缩短辅助作业时间，又可消除常规软管中间法兰泄漏的可能性，有利于作业安全和环境保护。但由于需采购软管升降机、建造软管架钢结构等多项投入，加大了工程投资。

5 结语

码头软管架是一种新型港口装卸辅助设备，具有一定的优越性，其操作方便，提升了液体化工码头的机械自动化程度，改善了软管的安装、使用环境，可确保软管时时处于安全工况下；同时具有可立体安装工艺设备而节省部分投资、可减少操作人员人数而便于企业管理、可缩短辅助作业时间而增加泊位通过能力等优点，具有较好的推广使用前景。