淺談PE100管在船舶壓載水系統(tǒng)中的應(yīng)用

顧向榮

摘 要：船舶管系中通常使用的管材有鋼管、銅管、塑料管、玻璃鋼管等。目前隨著技術(shù)的不斷提高，強(qiáng)化聚乙烯（PE100）管逐漸被運(yùn)用到船舶制造中來。該材料具有質(zhì)量輕、強(qiáng)度高、耐腐蝕、無毒衛(wèi)生、安裝方便、管道系統(tǒng)密封性能好等優(yōu)點(diǎn)，其性能符合船舶制造中的壓載水系統(tǒng)。中遠(yuǎn)香港2.8萬噸重吊船的壓載水管系選用PE100管材料。本文敘述根據(jù)PE100在制造、加工及安裝上的特殊要求而采取一系列的工藝措施。

關(guān)鍵詞：PE100管材；壓載水系統(tǒng)；工藝特點(diǎn)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.07.210

1 PE100管的特性

1.1 PE100材料定義

PE是聚乙烯的英文縮寫（Polyethylene），100是聚乙烯材料的設(shè)計(jì)環(huán)向應(yīng)力為10MPa。

PE100屬于聚烯烴材料，擁有非常高的抗沖擊強(qiáng)度和耐磨性。

1.2 PE100特性

（1）重量輕。PE100管密度僅為0.96g/cm?，為鋼管的1/8，運(yùn)輸、安裝方便；

（2）可燃性。PE100易燃燒，燃燒時(shí)火焰為熔融滴落，離火后繼續(xù)燃燒；

（3）壽命長。在-20℃～40℃溫度范圍內(nèi)，設(shè)計(jì)使用壽命為50年；

（4）表面光滑。聚乙烯管內(nèi)表面光滑，在與金屬管流通面積長度和起點(diǎn)壓力相同的情況下，PE100管的壓頭損失小、流通能力高、噪音小。因此在使用PE100管時(shí)，可適當(dāng)提高水流的速度，即相同內(nèi)徑、起點(diǎn)壓力、管線長度的情況下，可比金屬管提高流量40%-50%。

從表1中可以看出，當(dāng)輸送相同流量時(shí)，PE100管的沿程水頭損失為鋼管的53.8%，為鑄鐵管的37.8%。

2 PE100管在我司28MPV重吊船壓載水系統(tǒng)中的使用實(shí)例

我司28MPV船由于三臺(tái)吊機(jī)全部位于左舷（其中兩臺(tái)為各350噸，可聯(lián)吊700噸貨物，一臺(tái)100噸），因此船體結(jié)構(gòu)不對稱；又因?yàn)楸敬裳b載貨物種類較多，不同貨物間的比重不同，為保證船體裝卸、運(yùn)行的平衡，本船設(shè)置了多達(dá)46個(gè)壓載艙。為了保證調(diào)運(yùn)貨物時(shí)船體的平衡，其中NO.5、6、7、8 W.B.T（P/S）還兼用作HEELING TANK。

圖2顯示了該28MPV船舶壓載水系統(tǒng)管線長度遠(yuǎn)大于普通散貨輪，此時(shí)，PE100管重量輕、壓頭損失小、壽命長、維護(hù)簡單的特性將極大的利于今后船舶的運(yùn)營，故本船壓載水系統(tǒng)使用PE100管取代了傳統(tǒng)鋼管。

3 PE100管生產(chǎn)設(shè)計(jì)過程中的特點(diǎn)

3.1 管路相關(guān)

（1）PE100管路布置：1）根據(jù)PE100管特性，壓載水管系中艙壁貫穿件、閥門相接部分、吸口相接部分均采用鋼質(zhì)件；2）PE100管路盡量保持直線布置；3）PE100折彎處必須使用45°或者90°彎頭（8倍彎曲半徑），不采用彎管；4）考慮到PE100管伸縮量大，防止破壞鋼質(zhì)枝管貫穿件，每個(gè)貫穿件設(shè)置FIX-PIECE。而在壓載主管末端，使用STOP PIEE止動(dòng)；5）PE100管路不設(shè)置伸縮節(jié)或者膨脹彎（在空間允許的情況下，可以使用90°彎頭及管材制作膨脹彎），我司28MPV管路布置在空間狹小的PIPE PASSAGE內(nèi)，故未采用膨脹彎（圖3）。

（2）管路分切：PE100管采用了與普通鋼管不同的熱熔焊接工藝，所以管路分切時(shí)需要保證PE100管件能滿足熱熔機(jī)的焊接條件（表2）；

表2中表示考慮拋光、焊接損耗等，管件對接焊后的最大值；表示未焊接，直接對接的最大值；

（3）PE100管預(yù)制加工：根據(jù)PE100管良好的拉伸特性（廠家拉伸試驗(yàn)中，拉伸的彈性變形量為13%），正常情況下預(yù)制管采用負(fù)公差加工，在安裝過程中通過法蘭螺栓收緊完成管路安裝。

（4）合攏管的設(shè)置：PE100管在船體分段合攏縫處均需要設(shè)置合攏管，目的是為了防止分段搭載、分段合攏縫焊接時(shí)對PE100管路的損傷；PE100合攏管的長度需要待分段合攏后，實(shí)際量取后加工。此點(diǎn)與鋼管合攏管留余量的預(yù)制模式不同。

（5）PE100管安裝階段：由于受船體結(jié)構(gòu)限制，橫向的PE100管路需要在大組階段先行安裝，為避免涂裝階段受噴砂、油漆損傷，安裝后的管路需要使用防火布嚴(yán)密包裹，管路端部做密封處理；縱向的PE100管路可在分段完成涂裝后安裝，分段塢內(nèi)搭載前完成。

（6）PE100管涂裝：PE100管本身擁有良好的耐化學(xué)腐蝕特性，不需要進(jìn)行管表面處理及涂裝，但PE100管連接所用的鋼質(zhì)法蘭需要根據(jù)所處的環(huán)境進(jìn)行表面處理及涂裝（圖4）。

3.2 支架（PIPE SUPPORT）相關(guān)

（1）PE100管支架：PE100管支架采用特殊形式（圖5），包括支架本體、支撐、管箍（上）、管箍（下）、LINER（上）、LINER（下）、螺栓螺母等；

（2）支架的入庫：組立先行安裝的管路支架，本體與管箍一體入庫；外場安裝的管路支架本體與管箍分開入庫，現(xiàn)場焊接，方便PE100管穿入；

（3）PE100管支架布置：1）支架管箍不能設(shè)置在熱熔對接縫處（對接處有凸起），會(huì)引起管路固定不穩(wěn)和磨損；2）因PE100管路不承重，壓載管閥門、吸口處需要設(shè)置專門的支架。

3.3 其他注意點(diǎn)

由于PE100管工作溫度在40℃以下，所以PIPE PASSAGE內(nèi)的PE100管路需要遠(yuǎn)離蒸汽管路，特別是支架不能做成PE100管、蒸汽管共用的形式；

4 總結(jié)（降本增效）

（1）PE100管件價(jià)格高，盡量少使用管件：PE100管路彎曲必須使用45°或者90°彎頭，所以在船體結(jié)構(gòu)允許的情況下，PE100管路盡量保持直線，減少管件使用量；

（2）PE100管熔接成本高，盡量減少對接縫數(shù)量：盡量不使用PE100管件+PE100短管+PE100管件的對接焊形式，而采用PE100管件+PE100管件對接，從而減少一條對接縫。