摘要：在大型船舶改装过程中,随着船舶钢结构的改动、局部区域新增设备和具体功能的变化,需要对此改装区域的相关管系进行改装。根据不同的船型和改装要求,对于管系的改装要求也各不相同,为了缩短改装周期,降低生产成本和保证改装质量,对于新旧船体连接处的管系连接工艺进行研究,避免施工的随意性,以确保改装后的船舶性能达到或超过原来的水平。
关键词：大型改装船；主船体；水上对接；工艺设计
1 引言
船舶改装工程项目将会愈来愈多，船舶企业面临着难得的发展机遇和挑战．但承担船舶大型改装任务的船厂，由于自身的实际情况，往往存在不足(设备设施不配套，或船坞紧张等)，因此如何合理地利用现有的条件和设备设施进行船舶改装，充分发挥现有资源和技术优势是问题的关键．要在市场竞争中占有一席之地，工厂设计工艺的核心竞争力显得十分重要．
2 工程概述
以某改装工程为例，被改装的船舶使用保养状况良好，需要将其改装成为运输船。改装前主尺度为，长269m，宽44．5m，型深24．2m，吃水15．6m;改装后，分别为223．07m、44．5m、13m，吃水10．1m。改装成的半潜船起重量为58200t，最大潜深24．7m。改装船的中段部分重新建造，尺寸为45m×162m，总重14600t，与原船艏、艉合拢对接成为改装后半潜船的承载平台。
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图1 工程示例图
3 船舶改装作业设计分析
3.1 原船进坞后定位
为防止切割后分段漂移撞击坞墙，在船坞两舷前部、中部及后部位置的坞墙壁安装限位支撑。定位结束后即进行抬坞，然后对船艉部分与船坞进行刚性固定。主要通过在坞甲板加支撑、坞墙与外板之间用管子连接固定，端部通过电焊固定。
3.2 沉坞、艏部固定
船艉切割结束后，缓慢进行沉坞操作，同时牵引拖轮在原船船艏处就位。随着船舶吃水增加，密切监视切割面处原船艉部与中前段的错位情况，及时割除残留的割缝。待中艏段与艉部完全脱离并处于浮态时，停止船坞操作。将处于浮态的中艏部分拖出浮船坞，并在船坞附近水域掉头后再拖至坞口，在船坞牵引小车的协助下，拖进浮船坞进行定位。
3.3 抬坞及固定
中艏部定位结束后，进行抬坞。抬坞结束，即对原船船艏部分与船坞通过加撑的方法进行刚性固定。同时在Fr99#处进行划线切割，并在中段与坞墙之间加装靠山，防止中段漂移过程中撞击坞墙。切割结束后即进行缓慢沉坞操作，随着吃水的增加，密切监视切割面的错位情况，及时割除残留的割缝。待整个原船中段与艏部完全脱离并处于浮态时，停止船坞操作，用拖轮将中段拉出船坞。
3.4 预制中段的漂移定位、对接
将预制好的中段拖至坞口，在牵引小车的协助下，与原船船艏部分对接，并按强度设计要求，在连接处进行必要的加强及构架改装。(注:新中段在另一巴拿马型浮坞内预制，由于此坞净宽只有39m，而新中段宽度达45m，因此新中段的各个分段在坞内总组时其左舷侧、甲板及底部分段未吊装。连接处加强及焊接结束，拆除艏部分段与船坞间的刚性固定及支撑。
随即进行沉坞操作。在拖轮及牵引小车的协助下，将艏部与新中段的联合体拖出船坞，在坞外附近水域调头后再次进坞，与原船船艉部分通过安装基准靠山，先进行初步定位，然后缓慢抬坞，按精度要求适当调整中段联合体的位置，确保中段联合体坐墩时与艉部顺利连接。然后按强度设计要求，在连接处的加强并进行合拢焊接，同时进行新中段左舷侧、甲板及底部分段的吊装、电焊及坞内其他改装工程。
4 制定新旧对接处管系的连接工艺方法,提高连接的可靠性
4.1 根据新旧对接处管系的不同情况,确定连接工艺方法
1)对于改装对接处原船管系与新建部分船体内系统连接的管路,由于管路的性质没有改变,只是功能区域的延伸,因此应采用与原管路相同的连接形式,以保证连接后管路的工作压力等不受影响。
2)对于改装对接处原船管系穿越新建部分船体而连接的管路,由于管路的性质没有改变,只是布置位置的更改,因此也采用与原管路相同的连接形式,以恢复原管路系统的正常工作。
3)对于新建部分船体新增的设备,将管路延伸至原船体而连接的管路,应该根据改装详细设计图纸的要求,依据管路的具体性质,采用相应的连接形式,以保证新建系统管路的正常工作。
4.2 新旧对接处管系使用的连接工艺方法
1)对于普通碳钢管路、铜镍铁管路,最常用的连接形式是法兰连接,如果原管路是通过拆卸法兰分离的,在连接处保留了法兰,那么与新管路的连接可采用相同通径和等级的法兰进行连接。如果对接处管路已经割断,可采用新增一对与原管系相同通径和等级的法兰进行连接;
2)对于不锈钢管路,一般也采用法兰连接;不锈钢液压管路可采用螺纹管接头,螺纹管接头分为焊接式和卡套式,焊接式接头结构牢固,应用广泛,但现场接头需要现场施焊,操作性差;卡套式接头直接可以在现场安装,操作方便,但对连接处的管子外径要求较高,如果连接处的管子外径有腐蚀变形,将造成连接处的泄漏。
3)紫铜管路主要用于压力表、传感器等的采样连接管,在新旧船体对接处基本不会碰到。黄铜管路有液压控制管路用的铝黄铜管和蒸汽加热管用的锰黄铜管等。蒸汽锰黄铜管采用套管方式连接;液控铝黄铜管的直径在25mm以下,其连接方式多样:有焊接式和卡套式螺纹管接头;也有焊接套管式,用银焊焊接;另有一种自焊式套管,已成为标准件,套管内自带焊剂,安装时只需要将两边的管路装入套管,然后有焊炬加热整个套管至通红(约600℃)冷却后已经焊接牢固,使用比较方便。
4)对于塑料管路,一般该型管路的连接有专用设备和工艺,可依据生产厂商提供的工艺进行施工。
5)一些新型的管路连接形式已经逐步应用和推广。比如:斯特劳勃接头。它采用特殊橡胶密封件锁紧于管子外圆,普通型耐压1.6MPa、耐温100℃。它的兼容性好,可以广泛的应用于水管、油管、压缩空气管、通风管等各种管系。具有密封性好、减震、抗冲击、减轻管系重量、方便拆装等优点。
4.3 新旧对接处管系使用的穿舱连接工艺方法
1)对于普通碳钢管路等,最常用的穿舱连接形式是套管连接或安装加强覆板的连接方式,采用此种方式,一是在为了加强管路穿舱壁造成的结构削弱;二是对于镀锌管件制作时,穿舱件于管路做在一起镀锌,上船安装时由套管或加强覆板与舱壁焊接,不会影响管路内部的镀锌层,保证管路的设计使用寿命。
2)对于不锈钢液压管路、铝黄铜液控管路等,采用螺纹接头型式的穿舱件,该型穿舱件也已经成为标准系列。可分为2种型式:一种是穿舱件两头带螺纹接头,分别与两边的用管路螺纹连接;另一种是管路直接穿过穿舱件,穿舱件本体上用填料压盖进行密封。
3)新型的穿舱件型式也得到应用和推广。如RISE金属和塑料管路密封系统。它使用普通的套管焊接于舱壁上,管子直接从套管中间穿过舱壁,再采用特殊的填料将套管与管子间的空隙填满,现场施工只需要硅胶枪、喷壶、小刮铲、抹布和肥皂水,十分方便。
5 结语
综上所述，目前改装船舶的种类和船型较为繁多,但改装船舶的管系联接工艺研究还是具有一定的共性,在改装船舶的管系联接工艺研究方面只是作了初步的探索和研究,对改装船舶的管系联接工艺研究的认知还很肤浅,期望本文能起到抛砖引玉的作用,能对改装船舶管系联接工艺和实际施工起到一定的参考作用。
参考文献
[1]林华.船舶改装类型分析及技术要点[J].中国修船,2015(2):15-17.
[2]戴卫国,李海涛,颜恒平,等.基于支持向量机改进算法的船舶类型识别研究[J].声学技术,2015(3):203-208.
论文作者:薛建军
论文发表刊物:《基层建设》2020年第1期
论文发表时间:2020/4/14
标签：管路论文; 船坞论文; 船舶论文; 船体论文; 套管论文; 工艺论文; 法兰论文; 《基层建设》2020年第1期论文;