船舶 管系制造和安装检验

第五章管系制造和安装检验第一节概述一、管系的分类和等级（一）船舶管系分类一艘远洋货轮，船上大小不同直径的管子有上万根，而且品种多、规格杂，将这些管子按用途分类，可划分为两大类：1．船舶管系这类管系的作用是保证船舶不沉性、防火安全、航行性能以及满足船员、旅客的生活需要。主要有舱底管、压载管、消防管、空气管、注入管、测量管、供水管、疏排水管和舱室通风管等。2．动力管系这类管系的作用是确保机械设备的正常工作，是整个动力装置的一个重要组成部分。主要有燃油管、滑油管、海水管、淡水管、压缩空气管、排气管等。（二）管系的等级为了对管系确定必要的试验要求、连接型式、热处理和焊接工艺规程，对不同用途的管系按设计压力和设计温度可分为三级，具体见表5-1所示。表5-1管系等级管系Ⅰ级Ⅱ级Ⅲ级设计压力（MPa）设计温度（℃）设计压力（MPa）设计温度（℃）设计压力（MPa）设计温度（℃）蒸汽1.6或300≤1.6和≤300≤0.7≤170燃油1.6或150≤1.6和≤150≤0.7≤60其他介质4.0或300≤4.0和≤300≤1.6≤200表中的主要参数的含义如下：1．设计压力是指管系的最高许用工作压力。该压力的确定有如下几种情况：（1）水管锅炉和整体式过热器之间的蒸汽管，应取锅炉的设计压力，即不小于锅炉筒体上任何安全阀的最高调整压力。从过热器出口接出的蒸汽管，设计压力应取过热器安全阀的最高开启压力。（2）锅炉给水管、上下排污管的设计压力，应取1.25倍锅炉设计压力，但不小于锅炉设计压力加0.7MPa。（3）锅炉压力燃油管的设计压力，应不小于1.6MPa.（4）空压机和容积式泵的出口管的设计压力，应取安全阀最高开启压力。（5）离心泵出口管的设计压力，应取性能曲线上最高压力。2．管系设计温度应是管内输送介质的最高温度，但不得低于50℃。3．Ⅰ级栏中的设计压力和设计温度两个参数，只要其中一个符合表中规定数值的，即为Ⅰ级管。4．Ⅱ级栏中的设计压力和设计温度两个参数，均达到表中规定数值的，即为Ⅱ级管。5．除Ⅰ、Ⅱ级管外，其余的是Ⅲ级管。6．表中其他介质是指空气、水、滑油或液压油等。二、管子材料（一）碳钢无缝钢管碳钢无缝钢管是管子中用得最多的一种，常用的材料有10号、20号碳钢无缝钢管，可用于Ⅰ级、Ⅱ级和Ⅲ级。无缝碳素钢管和碳锰钢钢管一般用于流体温度不高于450℃的管路。（二）紫铜管常用的材料有T2、T3、T4、TUT等。紫铜管具有良好的塑性和耐腐蚀性，但不适宜处于高温的工况。军品大多用紫铜管，民品仅用于压力表管和制冷系统的部分管路。因紫铜管价格昂贵，其它管路一般不采用。（三）铜和铜合金管用于Ⅰ级和Ⅱ级管中的铜管或铜合金就是无缝管。常用的黄铜管材有H62、H68、HPb59-1等牌号，其对空气及海水的抗蚀能力强，且导热好，但塑性较差。该类管材的价格较贵，一般用在热交换器。使用时要注意介质温度，铜和铝黄铜管不高于200℃，铜镍合金管不高于300℃,特殊青铜管不高于260℃。（四）灰铸铁管1．灰铸铁管通常不用于Ⅰ级和Ⅱ级管路，但设计压力低于1.3MPa和设计温度低于200℃的Ⅱ级蒸汽管，可用灰铸铁管。也可用于Ⅲ级管系及油船货油舱内的货油管路和压载管路。2．下列管路不得使用灰铸铁管：（1）经过货油舱通向首部压载舱的清洁压载管路；（2）载运闪点不高于60℃货油的油船露天甲板上的货油管；（3）遭受压力冲击、过大应力和振动的管路；（4）锅炉排污管路；（5）消防水管、舱底水管、蒸汽管和压载水管。（6）介质温度超过220℃的管路。3．灰铸铁管一般也可用于在油船露天甲板上压力不大于1.6MPa的货油管路。（五）铁素体球墨铸铁管1.Ⅱ级和Ⅲ级管中使用的铁素体球墨铸铁管，试验时，其材料的最小伸长率的标距为5.65√A，不得小于12%（A是试样的横截面积）。若伸长率小于12%时，则作为灰铸铁管使用。2.可用于双层底舱和货油舱内的舱底、压载和货油管路。3．不得用于介质温度超过350℃管路。4．用于舷旁管时，其性能应符合现行的CCS船规的有关规定。（六）塑料管1．经船检部门认可的塑料管，可用于下列管路：（1）货舱污水测量管；（2）专用压载水舱的舱内水管；（3）非引入冷藏舱的船内泄水管；（4）干舷甲板以上的卫生管路和排水管。2．塑料管不得用于下列管路：消防水管、舱底水管、机器处所内的压载水管、动力管、输送油类或其他易燃液体的管、饮水管及管内介质温度高于60℃或低于1℃的管。（七）软管1．当机器和固定管路之间需要有相对运动时，则可采用认可的短软管进行连接。2．输送可燃性液体或海水的管系中使用的非金属软管，其内部至少有一层金属丝编织物。3．每根软管均应经液压试验，试验压务不应小于最大许可工作压力的1.5倍。4．在舱底和压载管系中使用非金属软管时，应经船级社同意。第二节管子制造检验一、弯管检验（一）弯管的方法管子弯制通常分为冷弯和热弯两种方法。1．冷弯常温下弯管称冷弯。冷弯有手工弯曲和机械弯曲两种。冷弯管子的弯曲表面无氧化皮，粗糙度好，生产效率高，采用较普遍。冷弯时须特别注意钢管在解除弯制时的约束后的回弹角。如弯制90°角时，在弯制时要小于90°，具体数值可参照工艺技术要求。另外还要保证塞规在管子中的正确方向，避免发生歪斜。塞规圆柱部分的长度，可取管子内径的3~5倍。管子弯曲半径通常不得小于管子外径的3倍，且原则上采用定型弯头。为了减少弯管时的摩擦力及防止塞规拉毛，弯管前应在管子内外表面涂上一些润滑油。2．热弯热弯是把管子加热到950℃~1050℃（颜色呈橙红色）时进行的弯管。热弯是解决冷弯不能弯的管子，如直径较大、弯曲角度小或管壁较厚的管子。热弯时应注意尽量减少受热的影响，即同一部位的加热次数越少越好。随着工业发展，现在许多厂采用中频弯管机进行热弯（用中频感应圈加热管子，并用机械进行弯管），这是一种较先进的弯管工艺，适宜大直径管子弯制，其最大优点是无需灌砂，生产效率高、质量好，且操作方便、安全。3．管子弯制的注意点（1）镀锌管适宜冷弯，不能热弯。因为加热到一定温度时镀锌层会受损。（2）紫铜管温度加热到850℃，管子呈樱红色时即可热弯。直径不小于150mm的管子热弯时，管内要灌砂。紫铜管延伸性好，在弯制进容易使外侧管壁变薄，内侧有皱纹，因此用水冷却时要特别注意。另外，热弯结束时的温度不应低于300℃，以防止因温度过低而产生缺陷。（3）黄铜管性脆，一般在管子内灌入松香后进行弯管，若管壁较厚也可以灌砂子后弯制，但加热温度须控制，不宜过高。在弯制时要保持一定的温度，否则容易折断。（4）以钢为外套铜为内圈的双金属管弯制时加热要均匀，且要严格控制温度，防止温度过高使内圈的铜熔化。4．对于布置有困难或限于设备条件的特大直径管子（如排气管等），可弯曲成若干虾壳节拼装而成。5．外径大于120mm的碳钢蒸汽管、合金钢管，以及由于冷弯而硬化的铜和铜合金管，弯曲后应进行热处理。碳钢钢管弯曲后的热处理，应缓慢地均匀加热至600℃~650℃，保温的时间应按每25mm壁厚不少于1小时计算，然后在平静的空气中缓慢冷却。铜管弯制后，应进行退火，以消除应力。（二）弯管变形各种金属管，无论是冷弯管还是热弯管，弯制时管壁的厚度和形状都会发生变形，须采取措施使变形减到最小，符合规定的技术要求。1．管子壁厚变形弯管前，在管子弯制部位的同一截面内取三个位置的等长度线段AB=CD=EF，弯制后，观察其所发生的变形。见图5-1所示。如图将管子弯制成90°，若AB=A＇B＇，则E＇F＇EF,C＇D＇CD,E＇F＇A＇B＇C＇D＇。E＇F＇管段处的材料被拉伸，管壁变薄，C＇D＇管段处材料被挤压，管壁增厚，使管子壁厚产生变形。2．管子截面变形管子弯制时，由于管子外侧被拉伸，内侧被挤压，变形产生的向心合力使管子截面由正圆变为椭圆。如图5-2所示。（三）弯管检验1．检验目的弯管检验的目的是鉴别弯管后的形位和尺度，包括管壁厚度和截面的变形是否符合技术要求，判定管子的符合性。图5-1管子弯曲的壁厚变形图5-2弯管截面变形示意图2．检验要求（1）管子圆度的要求，见图5-3和表5-2所示。图5-3管子弯制后椭圆度示意图表5-2弯管圆度偏差表弯曲半径R圆度允许极限E（%）冷弯热弯R≤2DW102DWR≤3DW1083DWR≤4DWQ1084DWR105表中圆度允许极限E可用下式进行计算E=（a-b）/Dw×100%式中E——允许圆度偏差（%）；a——管子弯曲处截面最大外圆直径（mm）;b——管子弯曲处截面最小外圆直径（mm）；Dw——管子外圆直径（mm）。（2）管子壁厚减薄率的要求，见表5-3所示。表5-3管壁厚度减薄率弯曲半径R管壁厚度减薄率F（%）钢管铜管冷弯热弯冷弯热弯R≤2DW20202DWR≤3DW251030153DWR≤4DWQ20525104DWR1552010管子壁厚减薄率F可用下式进行计算：F=（δ-δ1）/δ×100%式中F——管壁厚度减薄率（%）；δ——原有管壁厚度（mm）；δ1——弯曲后的最小管壁厚度(mm)。3．检验方法（1）管子圆度检验①用游标卡尺或外径千分尺、外卡（任选一种），对管子弯制部位进行测量检验，将所测得的数据进行计算，然后对照表5-3所列要求，判断合格与否。②对有特殊要求的管子，可采用滚钢珠的方法（钢珠按规定选用）检验，钢珠在弯管处能通过的可判定为合格，通不过的，须进行修正。（2）管子壁厚减薄率检验①用测厚仪进行测量，将测得的数据与表5-3所列要求对照，以判断合格与否。②对重要产品或批量管子，为了较正确地知道管子的减薄量，可采用破坏性检验，将管子用锯子（或其他方法）锯开，然后用外卡或游标尺或外径千分尺进行测量，以判断合格与否。（3）在进行上述两项检验的同时，应对管子外表进行视觉检验，被弯制部位的表面不应有裂纹、折皱、结疤、分层等缺陷。4．检验记录一般由检验员留存，如有特殊需要可提供检验记录。二、校管和焊缝检验（一）管子尺寸检验1．单件校管检验要求根据放样图上的尺寸进行下料校管，应使各部分的尺寸符合表5-4和表5-5所列的公差要求或其它规定的技术要求。2．检验方法（1）用钢皮卷尺、角尺、直尺以及校管机上的指示角度板等，对单管进行尺寸、角度检验。（2）用角尺和钢皮尺（或卷尺）检验管子法兰与管段的垂直度和弯曲变形。（3）用万能角尺检验管子与支管相贯处的连接是不良好，角度是否正确。表5-4校管尺寸公差要求序号项目公差简图备注1直管ΔL±4mm1.L、h、a、θ为图纸尺寸。2．ΔL、Δh、Δa、Δθ为公差。3．角度校正，以长管段为基准2弯管ΔLΔhΔθ±4mm±4mm±1°3弯管ΔLΔaΔh|θ1-θ2|±4mm±5mm±3mm≤2°4立体弯管ΔLΔaΔhΔθ1Δθ2±4mm±4mm±4mm±1°±1°5分支管ΔLΔaΔhΔθ±4mm±4mm±4mm±1°6贯通管ΔLΔaΔθ±4mm±4mm±1°表5-5校管法兰角度尺寸公差要求序号项目公称通径公差简图1法兰面垂直度θ200~300200以下≤20′≤30′2法兰面弯曲θ200~300200以下≤1.0≤0.53管子弯曲θ40以上1.5mm/m4法兰螺栓孔θ100以下100以下≤0.51mm（二）管子连接接头检验1．管子钢法兰连接形式应符合中国船级社《钢质海船入级与建造规范》的要求，如图5-4所示。2．钢管接头形式和要求见表5-6所示。3．铜管焊接接头基本形式和尺寸要求见表5-7所示。A型B型C型图5-4钢法兰连接形式表5-6钢管接头型式和要求型式名称接头型式与坡口简图管壁厚度（mm）结构尺寸（mm）技术要求工作温度（℃）工作压力（MPa）公称通径(mm)直接对接6（气焊≤6）H=2±0.5C=0.5×S(气焊0.7×S≤100≤0.2≤300（气焊≤100）坡口对接6θ=30°±5°h=2±0.5e0.1S6-12C=1-4B=0-212C=2-4B=0-2100≤50套管连接D≥a6Sb≥1.25Sc≥3SK≥S≥5F=1-3G=1.5-2≤100≤1.0≤50100≤0.7≤50氩弧焊封底对接θ=30°-5