浅析舰船管路安全保障技术

浅析舰船管路安全保障技术
舰船管路系统是舰船上用于输送各种流体介质的管路及其附属机件、泵、检测仪表和阀门等的总称。

它的主要任务是提供舰船航行、战斗、安全和人员生活的水、汽、油等保障。

本文从舰船管路安全保障技术的角度出发，对管路系统安全技术进行工艺分析。

标签：舰船管路安全
1 前言
舰船管路系统是舰船建造的一个重要组成部分，也是影响舾装建造周期和质量的主要因素。

2 安全性分析
舰船安全性就是指舰船不发生事故的能力。

舰船的安全性是舰船的固有属性，属于广义可靠性范畴，但比可靠性问题更复杂，且有其特殊性。

舰船管路的安全直接影响舰船装备作战、保障、生活供给等系统。

目前，舰船管路的安全性滞后于可靠性发展，因此，需要展开全面的舰船管路安全技术保证工程。

3 抗冲击技术
舰船管路系统的冲击环境是指由水下非接触爆炸产生的并经由管路支吊架、设备与管路的连接部分以及其它船体与管路相连的途径传递至管路及其部（配）件的突加载荷。

与设备在舰船上的安装部位可以简化为一点不同的是，舰船管路系统分布范围遍及全船，其冲击输入具有多点、多相位、多幅值、多频率的特点，因此管路系统的冲击环境须和全船的冲击环境紧密结合起来。

迄今为止，我国针对舰船管路系统抗冲击问题的标准和规范非常有限。

有舰船设计过程中对管路系统提出了抗冲击要求的国家标准：《舰船环境条件要求机械环境》（代号：GJB 10601-91）。

该标准虽然提到了管路抗冲击的重要性并尽力对其抗冲击设计提出了要求，但由于我国在这方面的工程实践和基础十分薄弱，距离制定标准和规范来指导工程实践还有很大差距。

4 连接技术
舰船管系连接是指管件与管件、管件与设备的连接，起着承压和密封作用。

管系连接工艺，最重要的是要保证管路连接处的密封，确保无“三漏”现象产生，其次要求安装工艺简单、操作方便、成本低。

目前，舰船管路连接，主要采用法兰、套管、螺纹按接头等型式，这几种连接型式，连接件与管件间必须用焊接进行固定，需经过下料、装配、焊接、打磨
和密封试验等工序。

若采用无焊接连接工艺，在下料切割后，选用合适的管接头，在船上进行安装即可，而且安装过程中，也无须进行焊接。

由于在加工和安装中减少了加工工序，省去了繁重的焊接工作，不仅提高了管系的加工和安装效率，也提高了管系的使用质量。

下面介绍几种典型的无焊接连接装置：
（一）、卡箍式管接头
卡箍式管接头由金属外套筒和橡胶密封套筒组成，当拧紧紧固螺栓后，金属外套筒紧紧压在管子上，从而起到密封作用。

该管接头具有体积小、重量轻和结构紧凑等优点，安装时无须进行加工，且能对轴间长度和管子中心偏差进行补偿，即使在管子的轴向上两个管端之间稍有错位、弯折，也可以保证连接处的密封，使用该接头能使管路系统起到缓冲作用，管路里出现的压力冲击、振动和噪音都会因此明显降低，可起防震降噪作用。

（二）、松套伸缩接头
该接头选用合理锥面并匹配优质橡胶密封圈和压紧钢环或压盖，通过拧紧螺母压迫橡胶密封圈，起到密封作用，橡胶密封圈不但能克服管子的固有公差，而且当舰船振动、冲击，发生管子偏斜，都能进行自动补偿，仍有良好的密封效果。

（三）、TiNi记忆合金管接头
该接头是利用记忆合金的特殊的记忆功能，通过低温冷却，在温度回升到常温的过程中，形状记忆合金从热弹性马氏体逆转变成奥氏体，使接头内径尺寸恢复到原先略小于被接管外径的尺寸，因而与被连接管之间形成牢固而紧密的永久性连接、这种连接方法所需时间短、无渗漏，可以避免由焊接造成的裂纹，因此特别适用于难以焊接的材料管道。

目前有钛镍合金、铜基合金和铁基合金等记忆合金材料的管接头。

（四）、挤压式管接头
挤压式管接头是一种新型管子连接装置，由一个圆柱形基体及两端各两个压力环和一个滑快组成，圆柱形基体内表面加工几个卡形环，安装时通过机械或电动液压工具，压紧压力环，在压力环垂直作用下，基体内表面齿形环压进管子外表面，从而达到连接和密封作用。

（五）、高压胶管
高压胶管有钢丝纺织高压胶管，由一层高抗拉钢丝编制层而成，钢丝缠绕高压胶管，由两层高抗拉钢丝编织层而成，钢丝缠绕超高压胶管，由四层、六层高抗拉钢丝缠绕层而成，其两端连接件有螺纹接头和法兰两种连接形式。

实施管系无焊连接工艺，改变了管路连接的传统工艺，减少了由于焊接而造成的环境污染，节约了能源，大大改善了施工条件和劳动环境，达到节能减排效果，具有明显的经济效益和社会效益，也是今后管系连接工艺的发展方向。

5 防腐技术
材料作为管路系统的物质基础，是解决舰船管路系统腐蚀泄漏问题的根本途径。

目前海军舰船上各类舰船管路系统普遍采用紫铜或黄铜金属制备。

与碳钢等普通金属相比，金属铜虽然具有一定的耐腐蚀性，但可与空气和海水中O2 、CO2 、H2S、SO2 等反应，高温下易氧化，并且硬度较低，耐磨性不高，再加之船上恶劣的使用环境，因此舰船上各种铜系管路始终存在不同程度的腐蚀问题。

对此，舰船管路的设计不得不依赖各种防腐涂层、牺牲阳极保护、外加电流等防腐保护技术对铜管进行外加防护。

这些防腐蚀方法都属于被动防护方法，只能治标不治本。

一旦防腐蚀措施失效，极可能引发更为严重的腐蚀问题。

钛金属作为目前能够大量生产的、几乎完全不被海水腐蚀的、价格最低的舰船理想材料。

在现有的铜管内表面衬上一层薄的钛合金层，制备铜钛复合管，由此可以在保持铜管的机械力学性能、高导热性以及价格适中等特点的同时获得钛金属优异的耐蚀性能，从而扬长避短，获得高性价比的新型复合金属材料。

目前，较为先进的金属表面復合技术主要是爆炸喷涂技术。

爆炸喷涂技术是一种材料表面覆盖技术，它利用气体爆炸产生的高能量使喷涂粉末加热加速，高温粉末以较高的速度轰击工件表面形成涂层。

该技术的主要优点是：（一）、涂层的性能好，与基底结合力强;（二）对基底和喷涂材料没有限制;（三）、特别适合小口径内孔表面的喷涂。

但是由于涂层的均匀性难以控制，并且表面粗糙度大，因此该技术更适用于对涂层表面状态要求不高的应用领域，如耐磨涂层和热障涂层。

该技术不仅适用于新造管材，亦可施用于旧管，完全能够实现旧管的复合修复，避免了资源浪费（新旧管材的复合工艺相似，只是增加了对其内表面清理锈、污渍的工序）。

因此，该技术不仅可以直接应用于新造舰船的管路系统，亦可对在役舰船现有管材实施翻新修复，从而节省大量修理经费。

6 结束语
舰船管路安全保障技术是个永恒的话题，涉及的内容较多，本文只是初步的提出一些，要把管路安全技术建设到较高的水平，需要不断地、持续地改进，不断创新、不断注入新的内涵，才能不断提高。

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