第一章_第三节_管路布置的工艺处理.doc

第三节 管、风、电布置的工艺处理从事船舶管路布置设计工作，不仅要有熟练的三维数字化设计技巧，还必须了解并掌握船体构造的特点，掌握管路的分布规律，尤其要熟悉船舶管、风、电施工的工艺及其处理方法。从而使管路布置的结果，达到既符合规范，又方便施工；既保证实际系统的设计性能，减少流动阻力的消耗，在管路与电缆的交错布置中，有效地保证电缆系统的绝缘程度，又使管路、风道、电缆分布条理简洁，便于操作管理。船舶舾装中管路和电路应尽可能避免布置在一起，而管、风、电系统的布置中又以管路的布置要求最为严格，风道一般布置在管路的外侧，其安装空间较大，电缆由于其柔软的特性，按通道的走向进行布置，较为简便，因此，本节仅以管路的布置工艺为例进行介绍。一、管系布置的通则（一）管路1、所有蒸汽管、油管、水管和柴油机排气管等，应避免布置在配电板及其它电器设备的上方及后面，并尽量远离配电板周围。油管路还应避免在锅炉、烟道、蒸汽管、废气管及消声器的上方通过。在避免上述情况有困难时，则应采取有效措施。2、所有燃油舱柜的空气管、溢流管和测量管，都应避免通过居住舱室、精密仪器舱、粮库等贮藏舱室。如有困难时，则通过这些舱室的管子不得有可拆接头。3、淡水管路不得通过油舱，以免管子破损或渗漏时污杂水质；同样，油管路也不得通过淡水舱。如不可避免时，应加设油密隧道或套管，让管路通过。其它管路通过油舱时，应遵照规范要求加厚管壁，并在舱内不得有可拆接头。4、一般情况下，通过温度为0或低于0舱室的管子，应与该舱室的钢结构件作绝热分隔，否则应尽量避免。5、承受胀缩或其它应力的管子，应采取适当的管子弯曲或膨胀接头等必要的补偿措施；干货舱和深舵舱等不便检查处所的管子不得装设滑动式膨胀接头。膨胀接头应取得有关部门的认可。6、布置管路时，要充分考虑操作维修人员的检查方便。7、分清各级防火区域的防火敷料的布置。凡通过这类区域的管路，均须考虑到上述因素，避免管路接头埋设在防火敷料之内。管子穿过水密或气密结构处，应采用贯通配件或座板。8、甲板冲洗管和生活用水舱供水管，不得通过货舱。9、根据需要，在管子、附件、滤器等设备上设置放泄阀，以放泄管子内的空气及存液。10、管路应加以固定，并应能避免管子因温度变化或船体振动变形而损坏。11、管路布置时不得妨碍设备及阀件的检修。（二）阀件与附件1、阀、旋塞、管子或其它附件直接连接于舱柜壁板以及要求水密结构的舱壁、平台、或轴隧时，应采用螺柱旋入壁板而不穿透的方法加以固定；也可将螺柱或舱壁贯通配件焊在壁板上加以固定。2、所有的海水进口及其舷外排出口的阀或旋塞，均应采取专用座板直接装设在船壳板或海水箱壁上。座板上的螺柱孔不得钻透。倘布置要求加装短管后接阀，则焊于舷侧外板上的短管壁厚一般不应小于外板厚度。3、舷侧锅炉排污阀或旋塞的凸肩穿过外板处，应在外板外侧焊有护环；阀的舷侧位置在花钢板以上易于接近之处，但不得高于轻载水线面。4、所有直接固定在外板上的吸入阀、排出阀和旋塞，均应装有贯通外板的凸肩。如果吸入阀、排出阀和旋塞装在座板或接管上，而座板或接管在外板口已构成凸肩时，则阀的旋塞的凸肩可以免除。5、主海底阀的手轮，应布置在位于花钢板上至少460mm之外，小型船舶布置时有困难可例外。6、机舱、炉舱、泵舱、轴隧及其它场所内的阀件在布置时应便于操作。凡装在花钢板以下不便于操作的阀件，应将阀杆接长或配备便于操作的工具。7、应避免将船舷排水孔布置在救生艇及舷梯卸放区域内。二、机舱管路布置的要求机舱是船舶的心脏，尤其机舱底层，机电设备星罗棋布，各系统管路纵横交错。因此，对于机舱管路的布置，应视船舶类型及其机舱构造状况，分别做出相应的综合布置方案，且处理好布置过程中出现的工艺问题。（一）机舱管路布置的基本要求1、可靠性。确保系统的可靠性，是管路布置中首先要注意的问题。无论以何种形式完成管路布置，都应不降低系统的工作性能；必须按照船舶建造规范及有关规定处理好各个管路系统的敷设位置，使管路尽可能位于纵舯位置，以防止由于海损事故损坏管路。 2、条理性。使综合布置显示其完善和协调，从而给机舱以和谐、美观的布局，并方便管理和维修。要使管路布置经纬分明、造型简洁，可对管路进行集束排列。集束排列的基本形式有：（1）直线并列式：这种形式大多出现在纵向布置的管路中，需根据布置区域的空间状况采取不同的排列方式，如图1-27(a)所示。有全直线并列（等距并列、不等距并列）；定伸并列（任意角定伸并列、直角定伸并列）等类型。这种形式的排列，在机舱底部空间布置较常应用，如舱底水管路、压载管路、燃油输送管路，以及从装置设备处通向各舱室和管隧时所采用的并列布置形式。（2）垂直-水平并列式。这是一种由水平排列转向垂直排列或由垂直排列转向水平排列时所应用管束排列形式，如图1-27(b)所示。这种形式的排列在机舱围壁空间布置处较常应用，也应用在舵室围壁的空间布置处。如蒸汽分配箱向各应用场所的集束管路布置，及CO2、卤化烃灭火管系的集束排列等。使管路集中在扶强材结构之间，或使管路交叉布置时能更为合理。（3）转折并列式。这是一种在机舱围壁，或舱室围壁的三个不同壁面的空间立体转折并列的管束排列形式，如图1-27(c)所示。例如：机舱围壁上的蒸汽分配箱的管束，由于围壁的转换而采用转折并列式管束。 （a）直线并列式 （b）垂直-水平并列式 (c) 转折并列式图1-27 管束排列布置形式常见的管子排列有以下几种：（1）竖向排列。如图1-28(a)所示。它要求管子布置处具有较大的高度空间，一般在舱壁空间布置中应用，也可用在花钢板下空间高度较大的场所。（2）横向排列。又称为水平排列，如图1-28(b)所示。常应用在舱底或舱室甲板下方的管子布置中。在高度受到限制的空间中，这种排列采用较广泛。维修检查较为方便。（3）交叉排列。如图1-28(c)所示。在水平排列中，如遇到管路密度较高时，这种排列比较理想。在相同管距时，它能有效利用高度和宽度，同时具有横向排列的优点。 (d)(b)（4）斜向排列。如图1-28(d)所示。这种排列方法可以使用在管路较密集的场所，既保证主管的排列，又能使支管通过。 (c) （a）图1-28 管子排列形式（a） 竖向排列； (b) 横向排列； (c) 交叉排列； (d) 斜向排列3、操纵方便性。在管路布置时，应考虑使用部分在营运时操纵灵活方便；管路附件要显明易见，特别是阀件的具体位置及布置形式要便于操纵及维修；对于底部布置的管路，阀件的高度以不需操作人员过度弯腰即能开启或关闭为佳；对于空间管路的阀件，以阀的操纵手轮离地面（甲板）1800mm左右为好；管路沿顶、壁布置时，阀件的阀杆应向壁面外侧下方倾斜一角度。一般认为阀件最佳布置形式是相对集中、对称布置。这将使操作人员容易熟悉阀件的位置规律，形成操作习惯。任何一组装置系统的所属管路阀件，应尽可能地集中在该装置周围。倘有相同的二组以上的装置系统，则每组的阀件布置形式及其与设备之间的相应位置，应尽可能对称。4、工艺的可行性。管路布置必须顾及管子零件制造和管路安装工艺的实施，因此，对于管路布置中的管路敷设位置、管子弯曲形状组合、安装程序等，都必须认真地加以考虑。管子零件制造有两个主要工艺环节：一是弯管，二是定形校管。这二个环节工艺的简繁，一般均取决于管子弯曲形状的复杂程度。因而，管子弯曲形状的选择，应尽可能以最简单的弯头组合，并且弯头的弯角度数除直角弯外, 别弯的弯角度数应取特殊角30、45、60。鉴于船舶管路的综合性，往往使安装工艺具有一定难度。因此，除必须使管路布置条理化外，还应做到各系统、层次、区域等管路的独立性，即在任何情况下，不能因为某一部分管路的安装程序脱节而影响整体安装工作的继续进行。总之，管路综合布置的结果，必须极大地有助于制造、安装工艺的实施，同时应尽量降低制造成本和劳动强度。（二）机舱花钢板以下的管路分布及空间层次划分图1-29 机舱底部空间层次划分1、阀；2、滤器；3、闸阀；4、海水总管；5、燃油驳运管；6、压载水管； 7、舱底水管；8、二氧化碳灭火管路； 9、主机滑油管；10、供水管； 11、主机淡水冷却管； 12、燃、滑油管；Ha第一（下）层次；Hb第二（中）层次；Hc第三（上）层次；一般艉机型单主机动力船舶的机舱，其底部平面可分为前部、左侧、右侧三个空间区域。如设备按分组集中布置，则前部舱壁处通常为舱底、压载、消防系统布置区域；左、右侧可能分别是冷却水和燃、滑油系统的布置区域。如考虑到冷却器的布置应集中，则相应的海、淡水冷却系统和滑油系统必然集中于一侧。根据布置和系统分布的特点，另将机舱底部空间划分如图1-29所示的下、中、上三个空间层次，各为、。下层空间为舱底水、压载水、燃油驳运等管路的分布空间，其高度可以是内底板至海水总管高度的管子允许穿越空间高度，即:式中 海水总管中心距内底板高度；海水总管外径；交叉穿越管子外径；管路交叉给定间隙值。中层空间通常可布置淡水冷却和滑油管路。由于管路较大，为避免管子弯曲形状过于复杂，若条件允许时，其高度可以根据泵的进出口水平高度而定。上层空间是机舱供水管路、燃油供油管路、油舱加热管路、各类灭火管路以及其它小直径管路的布置空间，其高度选择以任何管子附件不妨碍花钢板平顺放置为准。布置管路时，不应有任何妨碍下层管路阀件开关的现象。（三）机舱舷侧及平台空间的管路布置舷侧管路的弯曲形状与肋骨线型应基本相似。一般均采取连续别弯作舷侧曲面过渡，使管路由水平转向竖向的弯曲形状的形式。图1-30所示为某系统管路，由机舱底部沿舷侧转向平台的布置情况。在布置过程中，应保证船体图1-30 舷侧管路的布置1、 底板；2、舷侧纵桁；3、套筒；4、平台甲板； 5、挡水圈结构的强度不受削弱。管路穿越舷侧纵桁时，应选择筋板中心位置开孔，并尽量控制开孔的面积，一般开孔直径应小于筋板高度的三分之一，必要时尚需加设复板或加强圈。要使管路布置妥贴、美观，管路穿出筋板后，应以最小直线距离将管路向舷侧弯曲，防止管子的外径超越筋骨的宽度。管路穿越上层甲板时，如果是水密结构，应用水密贯通件作过渡连接；若是非水密结构，孔口也应加设挡水圈。 图1-31 管路、电缆、风管并列布置 图1-32 电缆、管路、风管的层叠布置1管路；电缆；风管机舱平台下部空间是机舱管路较为集中的综合布置区域。它既是各类管路的过往通道，也是主干电缆及机舱通风管道的布置区域。在一般情况下，应优先考虑主干电缆敷设线路，并使机舱主风管的走向不过分曲折。管路纵向布置一般可成为图1-31所示的并列分布形式。但在布置过程中，如平铺面积受到限制，一般可布成为图1-32所示的层叠式布置形式。主干电缆作环形布置时，应避免与主风管发生交叉；自底部经舷侧引出后作纵向穿越的管路，应做到管路顺畅，转折距离紧凑；可使横向管路升高穿越，既避免了交叉矛盾又能使管路合理美观。同时必须充分考虑电缆、管路、风管的安装工艺程序及维修工作的可能性。三、管隧管路的布置在现代船体构造中设有专门管路隧道。利用这种专设隧道来敷设通向各货舱、双层底舱的舱底水管路、压载水和燃油驳运管路，以及伴随这些管路的相关系统的管路（如油舱加热管、摇控气动操纵空气管等）。为使装载舱容不受过度影响，管隧的设置尺度都是非常紧凑的。一般除能容纳所有通过的管路外，还要为维修人员留有维修的移动空间，故管路布置时，不仅要做到管路排列紧凑，还要考虑维修人员的工作条件。因此，管路布置时，要充分利用两侧空间。根据船舶建造规范，舱底水管路一般都应布置在管隧较低的位置。四、甲板管路布置甲板管路综合布置时，一般要做到使用合理和布置美观。这二个要求可通过综合协调和恰当的布置部位及布置形式的优化选择来解决。（一）综合协调根据船舶管路布置的一般规律，甲板管路大部分动力源在机舱内，消防水系统、日用水系统和日用蒸汽系统等均来自机舱，从主甲板的机舱围壁处引出，向各应用场所布置。当一层次甲板区域布置完毕后，再从适当部位引出分管路通向上层甲板布置，直至完成系统规定的所有甲板层次的管路布置。因此，甲板管路较密集的区域在机舱围壁两侧的走廓顶部。 图1-33 甲板走道空间管路综合布置甲板管路、电缆、风管和空调管路的布置形式如图1-33所示。总体布置时，通常遵循的原则是：1、 甲板管路大多由机舱壁引出，为避免与电缆、风管的交叉，管路多布置在走道顶部机舱围壁一边。2、 风管、空调管等管道因其制造特点不宜作过度的弯曲形状变化。一般可沿舱室一边布置，便于分管进入舱室。在室顶高度许可的情况下，尽量多留上部空间，以便管路和电缆引入舱室。3、 电缆常布置在管路与风管之间。一般的情况下，进入舱室的电缆均为直径不粗的电源线，使它跨越风管进入舱室不会有很多困难。（二）布置区域和形式的选择对客、货船甲板上层建筑、生活区域的布置不仅应注意结构特点，还应注意装饰要求，如管路任意穿越，势必影响主要舱室的美观。因此，管路的上下穿越，常选择卫生间作为主要通道。这不仅是因为卫生间无碍美观，而且卫生间的布置一般都是上下相应的。这就给管路上下通行以相当有利的条件，同时还便于维修检查。五、水密隔壁或甲板的穿越连接船舶管路穿越水密隔舱或甲板，均采用标准通舱管件来保证连接的密性。管路布置时，应按具体情况做出恰当的形式选择和工艺处理。（一）通舱管件的形式选择 图1-34 防火隔堵的通舱管件通舱管件的形状一般有直通和直角两种。凡是管路穿越甲板和舱壁后，管路仍按所穿越的甲板或舱壁呈垂直行走的管路，均采用直通型通舱管件；当管路与所穿越的甲板或舱壁呈平行向并间距较小时；则采用直角型通舱管件。若通舱管路为平行集束形式时，通舱管件也可按上述标准形式的基本要求，设计成多联直角或直通式通舱管件；或根据不同的管路走向，做成直角和直通混合式多联通舱管件；或按管路走向和管子规格的不同，设计出相应的多联通舱管件。管路穿越防火区域的防火隔堵时，通舱管件的配制应按防火敷料的厚度加长。加长量以连接端置于敷料层以外为准，如图1-34所示。对于某些可拆性要求不高的管路，如空气、测深等管路，在穿越隔舱或甲板时，也有采用插焊式贯通件或其它适当的通舱连接形式。总之，通舱管件除有国标（GB）和部标（CB）的标准形式可供选择外，尚可根据产品对象及其技术要求，自行设计。（二）通舱管件的配置工艺在配置通舱管件时，从工艺环节出发应注意：1、 可装性。确定贯通件的形状、尺寸，一般都以船体结构理论尺寸线为根据。考虑到船体的施工误差，凡带有复板的贯通件，其补板尽可能处理成现场焊接（即所谓活络复板）。这样，既适应在一定范围内舱壁前后的尺寸变化，又能避免因舱壁表面不平整而引起的贯通件定位歪斜误差。如果，贯通件为镀锌件或有其它特殊要求，致使复板不能现场施焊时，则其两端接管必须处理成嵌补管段，以利其余管件的安装。2、可焊性。无论是隔舱或甲板的通舱管件，都必须注意配置位置。因为每一件带复板的贯通件，若复板为现场施焊，则有4条焊缝要焊。若不充分考虑其可焊性，将会给施工带来极大困难。因此，当贯通件布置靠近单面舱壁时，最好能满足图1-35所示各情况的相应间距尺寸。 图1-35 贯通件布置的最佳间距尺寸 图1-36 管子支架的基本形式六、管子支架形式及其分布管路布置结束后，应充分考虑固定管子的支架的配置。固定可避免管子因机械振动、船体变形或温度变化而造成损坏。管子支架的配置一般可从下述几个方面进行考虑。（一）管子支架形式1、管子支架的基本形式。除通常使用的CB标准类型外，近年来国内或出口船舶中，普遍采用如图1-36所示的管子支架形式。2、 支架形式及适用范围。管子支架的形式，如图1-37所示。图示均为正置安装形式，也可视管路布置情况，分别变化成倒置、悬臂、挂壁等安装形式。3、 夹环安装形式及适用范围。管子支架的夹环安装形式，如图1-38所示。可分I型、II型和III型。I型适用于一般管路；II型适用于温度变化较大的管路；III型适用于振动较大或安装在封闭舱室内的管路。图1-37 管子支架形式图1-38 夹环安装形式（二）管子支架的间距表1-7 船舶管路（钢管）支架标准间距（mm）适用钢管直管段支架间距弯曲管段支架间距公称直径外径壁厚L1最大RLL2(L2)允许范围L3L41017.32.3110014001002003003005008001521.72.81300160010020030030070010002027.22.81400180010020030030080011002534.03.21700210010020030030010001300(32)42.73.519002400125200300400110014004048.63.521002600150200350400125016005060.53.823002800180200400400130017006576.34.226003200230200450500145019008089.14.22700340027020050050015002000(90)101.64.22900360030020050055016502150100114.34.53100380035020055060017502300125139.84.53300410042020060070019002500150165.26.03600450050020070080020002700(175)190.75.33800480057030085095020502900200216.35.841005100650300950110021503100(225)241.86.2420053007203001000125022003200250267.46.6450056008003001100135023003400300318.56.9490061009503001250145024503700350355.67.95100640011003001400160025003900400406.49.5560070001406500900110033004200450457.29.5580072001457500950115033504300500508.09.56000750015085001000120035004500550558.89.56200770015585001050125035504600600609.69.56400800016095001100130037004800650660.49.56600820016605001150135037504900700711.29.56800840017115001200140038005000管子支架的设置主要是为承受管路重量（包括管内介质重量）、固定管路位置并防止管路下垂。但考虑支架间距时，不能单纯着眼于管路重力因素。因为船舶航行时，其管路始终处于内部压力的冲击振动、扭曲变形及热胀冷缩的变形状态之中，同时还需考虑管路的弯曲形状因素。当前国内外的船舶建造都对船舶管路的支架设置间距，进行了许多有益的探讨，并制订出一套支架间距的要求，以供使用（见表1-7）。七、船体及其结构上的开孔在船体结构上开孔，应以不损害船体结构强度为原则，至少也应使开孔后的船体结构强度的削弱减至最低限度。在现代船舶建造中，对于船体结构的开孔，通常着眼于划定开孔禁区和开孔补偿这两个重要问题。（一）开孔禁区1、船体要害部位严禁开孔。船体的中部区域（如图1-39所示，从两舷至强力甲板的肋距范围内）不准开孔接管。2、下列区域或构件上不允许开孔：（1）横向强构件。如图1-40所示，用斜线标出范围不允许开孔。（2）纵向强构件。一般系指纵骨、纵通制荡舱壁和纵通桁材，如图1-41所示。 （a） （b）（3）支撑端部。图1-42为支柱端部构架，其支撑力点周围一定范围都不能开孔。具体范围，应视支柱结构而定。一般为支柱结构的1倍，如图中斜线所示。图1-39 船体的中部区域 图1-40 横向强构件开孔禁例 图1-41 纵向强构件开孔禁例 图1-42 支柱端部开孔禁例a、纵骨；b、纵通制荡舱壁；c、纵通桁材（二）开孔补强图1-40上，除斜线标定禁开孔范围外，尚有空白（A）和密点（B）标记区域。对于这类允许开孔区，经可靠的强度计算后，也规定了允许开孔值。图1-43所示，为可开孔允许值示例，其中开孔宽度与区域宽度以及开孔高度与构件高度，分别成比例关系。根据船体各个不同区域的构件设置状况，各有不同要求，具体区别可参照表1-8所示。图1-43 可开孔允许值示例表1-8 各种开孔构件允许值构件名称及部位d/h (mm)b/B(mm)A区域B区域不补强要补强不补强要补强桁材补板货油舱0.250.250.50.10.10.250.5货舱、机舱及除货油舱以外的其它舱室0.250.250.50.1250.1250.250.5居住区及露天甲板0.250.250.50.1650.1650.250.5实肋板0.40.40.50.20.20.25双层底内的旁桁材及各种隔板0.50.50.66凡表列或其它认为必须补强的开孔处，一般可用与开孔截面积相等的钢质复板或扁钢或套管加强，其厚度应不小于被开孔构件的厚度。所有开孔应有良好圆角，且以正圆、蛋圆、腰圆等孔形为佳。如必须开方孔，其四角应呈圆角，圆角的半径尺寸不得小于25mm，可按d/10来计算圆角半径。以上所述船体及其构件开孔的原则，仅属一般情况，在实际工作中，可按产品技术或工厂工艺规程执行。32