船舶管路系统

内容提要本书共分五个章节，包括船舶管路系统的概念、设计和生产的发展概况和趋势、管路系统的基础知识、船舶管路系统的原理设计和生产设计，船舶管子的弯制与管路的安装等内容。介绍了目前国内外船厂比较先进的管系设计和生产的方法、使用的设计软件和生产过程。本书作为高等职业技术学院轮机工程专业和船舶舾装专业的教材或教学参考书，亦可供从事船舶设计、生产及航运系统的有关工程技术人员与管理人员的参考。前言本书是根据哈尔滨工程大学出版社的要求编写出版的。“船舶管路系统”是“船舶动力装置”和“船舶动力装置安装工艺”课程中一个比较重要的章节，船舶管路系统的生产约占造船总工时的12～15%，过去没有一本关于“船舶管路系统”的系统教材，各个高等职业学院都是采用内部教材和讲义来讲授的，市场上这样内容的参考书极少，给教学和设计带来了许多麻烦，所以这次几所学校联合公开出版了“船舶管路系统”教材。全书共分五个章节，兼顾内河船舶和海洋运输船舶管路系统的特点，参照了新出版的《钢质海船入级与建造规范》和《内河钢船建造规范》，系统地介绍了船舶管路系统设计和生产的相关知识，结合目前造船的新工艺和新手段编写的。第一章：绪论，重点介绍了船舶管路系统的含义和组成，船舶管路生产设计的发展简史和趋势；第二章：船舶管路的基础知识，重点介绍了船用管子的代号、管材、规格、特性和选用的一般原则，管径、壁厚的计算与质量检验，管路附件的类型、特点及适用范围等；第三章：船舶管路系统的原理设计，介绍了船舶动力管系、船舶管系的功用、类型、原理、组成及管系的布置设计等。第四章：船舶管系的生产设计，介绍了管系放样的基本知识，弯管参数的计算、机装生产设计、船装生产设计及管系放样的设计软件等；第五章：船舶管子的弯制与管路的安装，介绍了管子弯制的方法、设备，管子的校对、管子的强度试验、管子的化学清洗与表面处理，船舶管路的安装与质量检验，管路的绝缘与油漆等。本书第一章、第二章由武汉船院付锦云副教授编写，第三章由武汉船院彭维高级工程师编写，第四章由武汉船院王鸿舰讲师编写，第五章由南通交院徐向荣讲师编写。本书由武汉理工大学顾宣炎教授主审。本书的有关插图由武汉船院陶洁副教授处理。本书在编写过程中，得到了武汉船院和南通交院、武汉船院的有关毕业生等的大力支持，在此表示衷心地感谢。由于编者缺乏经验，水平有限，收集的资料亦不够全面，加之时间仓促，书中内容难免有不妥或错误之处，恳请批评指正。编者2006年3月目录第一章绪论第一节船舶管路系统的定义和组成．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．第二节船舶管路生产设计的发展简史．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．第二章船舶管路的基础知识第一节管子等级．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．第二节船用管子的材料、规格、特性及选用．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．第三节管路计算与质量检验．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．第四节管系中附件、设备与检测仪表．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．第三章船舶管路系统的原理设计第一节船舶动力管系的原理设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．第二节船舶管系的原理设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．第三节管路系统的布置设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．第四章船舶管路系统的生产设计第一节概述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．第二节管系常用符号．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．第三节船舶管系放样基本原理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．第四节弯管参数计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．第五节管系放样的步骤．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．第六节管路布置基本规范．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．第七节计算机管系放样软件简介．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．第五章船舶管子的弯制与管路的安装第一节管子的弯制．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．第二节管子的校对与焊接．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．第三节管子的强度试验．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．第四节管子的化学清洗与表面处理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．第五节船舶管路的安装与检验．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．第六节管路的绝缘与油漆．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．第一章绪论第一节船舶管路系统的含义及其组成在船舶动力装置中，船舶管路系统是泛指为专门用途而输送流体（液体或气体）的成套辅助机械（如泵、风机、压气机、分油机等），设备（如热交换器、箱柜、过滤器、空气瓶等），检测仪表和管路（管子及其附件）的总称，简称管系。船舶管路系统按用途分为两大类：为推进装置服务的管系称为动力管系，以保证推进装置正常工作；为全船服务的管系称为船舶管系，以保证舰船的生命力、安全航行以及船员和旅客的正常生活和工作。动力管系按其任务的不同，其组成部分主要有如下五个：(1)燃油管系；(2)滑油管系；(3)冷却管系；(4)压缩空气管系；(5)进排气管系。船舶管系按其任务的不同，其组成部分主要有：(1)舱底水管系；(2)压载水管系；(3)消防管系；(4)通风管系；(5)供水管系；(6)注入、测量、透气管系；(7)蒸汽管系；(8)疏排水管系。除此以外，根据不同类型的船船还设置液压管系、浸水管系，在一些专用船舶如原油运输船、化学品运输船、液化气体船等，还设一些专用系统。常见的有：液货装卸系统、洗舱系统、惰性气体保护系统及液货加热系统等。在动力管系中，有些发动机本身自带有不可分割的有关机械、设备部分，在柴油机设计中已解决，称为内部动力系统，其余部分称为外部动力系统（在动力装置设计中解决）。设计中按其实现的功能，安全可*、经济性等方面考虑。动力装置能否可*的正常工作，除了决定于装置的主要设备(主机、副机、锅炉等)本身的技术性能外，动力管系的技术性能也起着重要的作用。在动力装置的生命力方面，动力管系担负着更重要的作用。船舶管系按其基本任务可分为保船的、生活设施和驳运储藏三个类别，为此船舶管系必须具有可*性和一定的活力性。工作可*性是船舶管系必须具备的性能，它要求系统在运行中不出故障，同时也能适应特殊的工况，如：摇摆、颠簸、冲击、振动，以及对海水、湿空气及结冰等的抗御。系统的可*性是*正确地掌握系统的技术要求，零部件的合理选用以及准确地遵守安装的技术要求来达到的。活力性是指对某些系统的特殊要求(海损时的排水系统、灭火系统等)，要求它们不仅在正常工况下，而且在海损、火险等具有一定破坏和纵、横倾情况下，仍能正常工作。活力性是*多套设置、分组设置和配备双套机械和管理来保证的。第二节船舶管路生产设计的发展简史船舶管系的设计、加工和安装是造船工程中的一项重要内容。管子工程的特点是多规格、多品种、多数量。在较短的设计、加工和安装周期内要完成繁重的工作内容。由于其工作性质的复杂性，产品单件性，使其长期以来一直处于落后状态。随着国际市场上船船工业竞争性加剧，各国都在致力于降低船舶的总造价，缩短造船周期。相应的提高船舶管系生产技术水平，已成造船工业的重要发展目标。我国船舶管系设计和施工按发展特征，大致经历了如下几个阶段。一、五十年代中期前是第一阶段，管子的弯曲加工，基本上Ф25mm以上的管子采用灌砂热弯方式，这种方法，劳动强度大、效率低、弯管质量差。五十年代中期开始，逐渐扩大了机械冷弯作业的比例，使管子弯曲的效率和质量都有了一定的提高。但由于这个时期，管系的施工设计采用现场取样方式，管子的加工滞后于船体的建造，工作量大，影响船舶的建造周期。二、第二阶段是六十年代。随着造船工业的发展，对船舶的品种、性能、质量和船舶建造周期都提出了更高的要求，而管子加工和这种要求相比，还存在着很大的差距。为此，各船厂设法提前加工管于，力图实现管子的“预制”。基于船体实尺放样的启示,研究了管系实尺放样,在样台取得管系的布置和管子的坐标尺寸。后来又发展了管系的比例放样甚至综合放样。终于使得管子的加工基本上脱离了现场,也即消除了在管子的加工上依附于船体的局面,由于施工设计的变革,反过来又促进了加工设备的更新,各厂相继研制出一批液压弯管机,其规格扩大到能弯Ф203～305㎜的管子。同时也发展了中频弯管机，以弯曲大口径的管子，逐渐淘汰了火焰弯管机，并且研制成功了内场校管装置，管子加工的效率和质量得到了进一步的提高。三、七十年代初进入第三阶段，由于我国电子技术的发展，各厂都开始寻求把电子技术应用于管子加工的途径，管子的切割、焊接和弯曲设备开始采用数字控制方式。不少船厂相继着手研究管子加工自动线，流水线。七十年代中期，电子计算机在管系施工设计中的应用研究到推广，使布置设计后的各项计算、绘图和设计工作逐步实现了优化，形成管装设计的比例绘图——电算处理法。四、八十年代进入了第四阶段，不少船厂相继建造出口船舶，管子生产成为造船过程中的瓶颈，管子加工的进度和质量直接影响船舶建造周期，各厂相应采取很多措施，船舶管系的设计和加工也得到了很大的发展，主要体现在如下几个方面：１．在管系综合放样的基础上，继续开展电子计算机技术在管系布置设计中的应用研究。以取代管系综合放样中人工计算曲形参数及绘制管子零件图开始，发展到由计算机自动输出弯管的指令及套料计算，利用计算机数控绘图机自动绘制系统安装图。进行计算机辅助设计等。２．利用机舱的比例模型进行舾装工程设计的工程模型法也在某些研究所和船厂实施。工程模型法具有灵活性、直观性和多重思考性，对生产工艺及实船运行中可能出现的问题有很高的预见性。３．在管系加工方面开始采用数控的工艺装备，某些装备可由人工测量方式转为自动测量，从而提高了加工精度和效率。４．管系预舾装技术的应用、推广和发展，其实质是船上现场安装的工作转化为车间（平台）的内场作业．各个船厂采用的单元组装、分段组装及机舱大单元组装等方式不同程度地体现了预制预装的优越性，取得了改善施工条件、减轻劳动强度、提高产品质量、节约原材料和缩短造船周期的显著效果。５．继续研制出一批质量较高的液压有芯弯管机，逐渐淘汰弯管质量低劣的无芯弯管机，并开始选用标准弯头取代耗能高、效率低的某些弯管机。６．为了提高管系的焊接质量，各厂逐渐推广应用CO2气体保护焊和氩弧焊封底等焊接方法，并达到了单面焊接双面成型的技术要求，法兰与管子做到双面焊接．不少船厂也从国外引进了一批质量较高的电焊机。７．推广使用热浸镀锌工艺。五、第五阶段是从九十年代开始。在此期间管系的设计及施工最大的特点是采用了国内、外先进的技术，使管子的质量有了明显的提高，不但满足了国内规范和标准的要求，而且也满足了国外有关船级社的规范要求。另一特点是注重管子加工工艺的研究，编制专用或通用工艺文件。其特征如下：1．在改进设计管理和继续完善“三化”（标准化、系列化、通用化）工作的同时，管系设计技术的发展方向是