超大型集装箱船加装混合式脱硫系统质量控制

古新年，曾志伟，董云风

(广州文冲船舶修造有限公司，广东 广州 511462)

随着MARPOL公约和MEPC决议，明确2020年1月1日开始，在全球海域实行船舶燃油硫含量的质量百分数不超过0.5%，在营运船上加装脱硫系统成为不少船东的选择。国内华南地区某修船厂承接的超大型集装箱船脱硫系统改装任务，在实施过程中存在不少质量问题，不仅增加了船舶的改装成本，也延长了船舶的改装周期，个别船舶因设计原因造成脱硫系统无法正常运行，迫使船方使用低硫油，导致船舶营运成本上升。本文结合实例，重点探讨加装混合式脱硫系统质量控制方法。

1 工程介绍

1.1 系统工作原理

混合式脱硫系统工作原理示意图如图1所示，柴油机或锅炉燃烧的含硫废气进入洗涤塔后，经海水喷淋排放。喷淋后汇集的酸性海水通过管路直接排放至舷外，这一过程被称为开式脱硫过程。若喷淋的海水先被收集至洗涤舱，与碱性药剂经水处理单元中和后再循环进入洗涤塔用于废气脱硫，则称为闭式脱硫过程。经中和后的酸性海水也可驳运至零排放舱再排出舷外。

图1 混合式脱硫系统工作原理示意图

1.2 工程特性

图1仅为单一脱硫塔的工作原理，对于超大型集装箱船，通常需同时加装3个脱硫塔，而这3个脱硫塔分别为主机、发电机和锅炉排放的废气进行脱硫，它们依赖1套共用的管路和设备运行。

据统计，超大型集装箱船加装混合式脱硫系统主要涉及舱室改装、机械和电气设备安装、管路加装等工程，其主要工程量统计如表1所示。

表1 混合式脱硫系统主要工程量统计

1.3 常见工程质量问题分析

在脱硫系统加装过程中，质量问题是无法完全避免的，总结发现，玻璃钢管在运输、安装及运行过程存在的问题较多，集中表现为管壁磕碰损伤，因黏接口不牢靠及船舶振动导致玻璃钢管漏水，而这些现象在国内其它船舶企业也时有发生，说明玻璃钢管技术在船舶领域的运用还不够成熟。陈火炬[1]论述了玻璃钢管在船舶上的应用，指出玻璃钢管在船舶领域虽然受到了不少船东的青睐，但距离普遍运用仍然任重而道远。表2为混合式脱硫系统加装过程常见的质量问题，这些质量问题会造成一定的质量损失，因返工和返修造成人工成本增加以及施工周期拖延，问题严重时可能还会造成脱硫系统无法运行，因此必须制定和实施行之有效的质量控制方法。

表2 混合式脱硫系统加装过程常见的质量问题

2 质量控制方法

为降低和控制质量问题发生，项目实施过程中应实施行之有效的质量控制。质量控制方法应遵循质量管理体系的基本要求，包括质量策划、检验清单编制及质量风险源辨识与防控，质量控制中心前移，抓好事前控制；强调过程控制，做好对关键工序的检查与控制，使产品质量满足产品设计及规范要求。

2.1 制定质量策划和检验清单

质量策划是整个质量控制过程的核心，它涵盖了工程的主要内容和各部门质量职责分工，提出质量控制目标。对于这种超大型集装箱船的脱硫改装工程，因之前缺少相关改装经验，所以质量策划应尽量具体与细化，应将质量控制要求具体到每一个系统和系统中每一个设备、管路、仪器仪表等，因此，必须提前详细掌握系统原理，了解具体的实施过程。充分开展质量风险源辨识，并根据风险等级开展质量风险源防控，也是质量策划的核心要务，可有效降低船体结构、机械与电气设备，管路及附件等在施工过程中发生质量问题的风险。

混合式脱硫系统相比较于单一的开式或闭式结构，工程周期长，施工节点多，因此必须明确和细化质量检验控制点，并制作成清单交由业主、监理或验船师审核。同时，还应该对相应的施工人员开展质量交底，明确各项质量控制及检验要求。检验清单应涵盖工程加装全过程，包含从管路和结构预制到系统完工调试等各个环节的系统加装工程，如结构分段和管路预制、设备安装、管路试压、电缆敷设与设立支撑，膨胀节安装与检验等。

2.2 实施标准施工流程

推进标准施工流程是近两年在不断的尝试过程中形成的一种行之有效的方法，可指导参与项目的各专业人员按流程规范操作，也有利于质量管理人员分清检验环节与重点，防止错检、漏检的发生。以海水系统为例，制定的标准检验流程可包括以下内容。

1)工艺技术准备和交底。督促施工方理解混合式脱硫系统的运作原理，找出关键控制点，编制工艺方案，督促施工人员进行技术交底。

2)材料入库检验。材料控制是质量控制中必要环节，确认外购物资及证书是否符合要求。

3)管路内场预制。督促施工人员严格按照技术图纸和焊接工艺进行施工，不符合要求的及时返工，进一步控制好管路质量。

4)管路现场安装。确定现场管路的布置和走向，确定结构开孔和支撑点，做好玻璃钢管与附件黏接等工作。

5)泵、热交换器等设备安装。检查设备底座的焊接，检查设备固定安装，布置适宜的设备支撑、螺栓、垫片、压力表等。

6)管路试压。将每一个系统按压力等级和管内介质划分成试压包，明确管线检查、管路冲洗、试压及恢复等过程。

7)系统调试。系统调试时应重点检查和记录设备、管路和仪表运行状况，对系统的完整性和运行的稳定性进行最终的验收。

2.3 产品过程控制

2.3.1 玻璃钢管施工质量控制

玻璃钢管主要以玻璃纤维及其制品为增强材料，以高分子成分的不饱和聚脂树脂、环氧树脂等为基本材料，以石英砂等无机非金属颗粒材料为填料作为主要原料[2]。因其具有良好的内、外防腐蚀性能，使得在脱硫系统中的使用率大大提高，也让其在脱硫装置加装工程中成为质量控制重点关注对象。

在脱硫改装系统中，玻璃钢管一般应用于海水供水、洗涤水以及水处理单元等系统，玻璃钢管现场黏接口漏水是比较常见的问题，一旦问题发生则会造成机舱进水，导致电气设备绝缘降低、短路等，系统也可能因此无法运行。结合工程实际，可从如下几个方面加强控制和管理。

1)现场打磨和黏接控制。玻璃钢管管壁结构分层，在现场打磨和黏接时应严格按照厂家提供的黏接工艺指导书进行施工。

以国内某玻璃钢管生产厂家为例，玻璃钢管道与附件采用锥度的连接形式，管道黏接口打磨满足指定的锥度要求，黏接口打磨长度根据管道不同的规格型号进行选择，管道表面光亮层需打磨干净并去除灰层。玻璃钢管黏接口打磨示意图见图2。黏接前，将AB胶液按比例进行调配并充分搅拌，如环境温度过低可通过加热的方式使胶液达到充分能搅拌为宜。用刮板在管段和附件黏接面均匀涂抹适当厚度的胶黏剂，将管段和附件装配在一起并用力推紧。常温下，黏接口完全固化需24 h，在此之前不宜对管道进行移动或压水，防止黏接口松脱。

图2 玻璃钢管黏接口打磨示意图

2)玻璃钢管固定及试压。玻璃钢管固定支架应安装到位，尽可能确保其贴合管路。在脱硫系统运作过程中，大管径玻璃钢管内部的洗涤水等液体流量大时，管路振动的可能性也就越大，容易造成玻璃钢管变形或与其他结构碰撞，损坏玻璃钢管。

如果管路支撑尚未夹紧管路，则存在管路振动的风险，因此在玻璃钢管检验过程中，需重点检查玻璃钢管支架固定螺母是否上紧、支架与管身是否存在间隙等，防止管道注水后在整体重量增加的情况下，管路发生移位、黏接口漏水或松脱等问题。对于玻璃钢管试压，可参考《给水排水管道工程施工及验收规范》，结合设计图纸要求进行试压，假若黏接口出现渗漏现象，应按照现场黏接要求对渗漏的位置进行处理，再次试压确保漏点消除。

3)玻璃钢管运输过程控制及碰伤处理。在运输时应保护玻璃钢管和管件免受冲击载荷及点载荷，因此可采用套装运输，从而确保管道安全，也可节省运输费用[3]。吊装玻璃钢管到船上时，吊机还应使用适合的吊装绳，以免损坏其表面的玻璃材料；若未及时做好防护措施，玻璃钢管表面出现磕碰、损坏，可根据损伤情况，先对管道碰伤处进行清洗打磨，选择与管道材质性能相同的材料，并根据管材的使用压力，设计需要补强的厚度和面积，然后手糊补强达到设计要求。待补强部位凝胶固化，管道可以投入正常使用。

2.3.2 金属波纹管安装质量控制

在脱硫系统加装工程中，玻璃钢管、压载水管等管道系统的热胀冷缩和系统振动都属于不利因素，会降低管路系统稳定性，增加管路破裂、法兰漏水的风险。金属波纹管，也称膨胀节，是一种挠性元件，利用薄壁波纹的柔性变形来吸收上述不利因素[4]，补偿管道的轴向位移及少量的横向位移。在实际施工过程中，如果安装或保护不当，金属波纹管在热态时容易发生扭曲变形、破裂，现场交叉作业造成表面烫伤等问题，因此应重视并控制金属波纹管的施工质量。

1)安装方面。常出现的问题有金属波纹管两端管子法兰的间距和中线未调整到位，造成金属波纹管安装后压缩量偏大或偏小，并产生横向形变。波纹管材料为奥氏体不锈钢，膨胀系数比普通碳钢大，容易发生温差应力[5]，内部压力和温差应力的综合作用可能会导致波纹管失效。

对于标准长度500 mm的波纹管，安装前，应检查波纹管与两端管子中线偏差不超过5 mm，波纹管冷态压缩量不超出规范要求5 mm，随后需要严格按照设计图纸要求对固定支架和导向支架进行安装。在实际施工过程中检查发现，30%的金属波纹管在安装后，冷态压缩量大于5 mm，在热态时发生了变形并出现裂纹等问题，这对船舶出厂后不利，因此，需调整波纹管。对于压缩量超差+10 mm以上的波纹管，可增加不锈钢法兰进行调整，压缩量超差在+5～+10 mm的法兰可增加垫片，而压缩量超差-5 mm以上的需要进行改管。

2)防护方面。由于机舱施工环境复杂，在金属波纹管施工区域往往存在吊运、焊接等交叉作业，容易磕碰或划伤金属波纹管，降低金属波纹管的防腐蚀能力，也不符合相关的质量控制要求。因此在现场交叉作业时，可在表面做一些必要的防护，防止撞坏或烫伤波纹管。

3 结束语

随着对超大型集装箱船加装混合式脱硫系统实施有效的质量控制，产品质量问题的发生率有效压降，生产成本和生产周期随之得到改善，而这也是企业追求高质量发展，提升市场竞争力的重要手段之一。文中所阐述的质量控制方法既有普适性，也有特定性，企业生产特点或船舶类型不同，实施方法也应该因地制宜并使之更加具有针对性，才能使质量控制的作用和优势彻底发挥出来。