管子材料与管系连接工艺

12.8.1　管子材料与管系连接工艺

1）管子材料轻量化

船用管子按材料来分主要有钢管、有色金属管和非金属管三大类。由于价格便宜、加工方便，目前船用管子材料90%以上都是选用碳素钢管，而舰船则较多的采用合金钢管和有色金属管，而非金属管在各类船舶还是很少采用。

非金属管与金属管相比，具有重量轻、耐腐蚀、成本低等特点，以非金属管代替金属管不仅大大节约了金属材料，降低成本，而且改善船舶性能，减轻船舶重量、改善劳动条件、提高生产效率。尤其是玻璃钢管个别性能比钢管更优，可广泛应用于海水管、淡水管、饮水管、污水管、空气和测量管等系统。随着材料工业的不断发展，将会研制出更优质、更高性能的非金属管。因此，非金属管代替金属管以其轻量化、绿色化的时代特征在造船工业中具有广阔的发展前途。

2）管系无焊连接工艺

管系连接的功能是将系统中的机械、设备、仪表、附件和管子等相互连接起来。目前，管系的连接主要有法兰连接、螺纹连接和焊接连接三种形式。法兰连接由于成本低、安全可靠，所以目前的管系连接大部分采用法兰连接。但由于法兰连接其校管、焊接和打磨占管子加工工作量50%以上，增加了管子加工工作量，而且由于是刚性连接，容易产生漏水、漏油、漏气的三漏现象。随着舰船总段模块化建造技术的推广应用，在总段合拢前，总段区域大部分设备、管系、电缆等舾装件都已安装完毕。所有嵌补管都集中在对接区域，而合拢区域空间位置非常狭小，特别是军用舰艇，这时要在现场进行取样、加工、试装、焊接、安装，既影响船台的建造周期，又增加施工难度，显然不符合总段建造的要求。为实现舰船总段建造工艺，对于总段间、单元间和模块间的管路接口，国外普遍采用管系无焊连接工艺，并逐步推广到其他部位的管系连接。

20世纪60年代，美、英等国就研制出TiNi基、Cu基和Fe基等记忆合金管子连接装置。TiNi合金与Cu基、Fe基记忆合金相比，其记忆性能最佳，可恢复应变最大可达8%，在1%预形变量下，回复应力（管子连接时为压紧应力）最高可达300～400MPa，这为管子密封连接质量提供了保障，工作压力可达60MPa，已广泛用于舰艇管系连接。瑞士斯特劳勃公司、德国西德福国际公司、韩国S.ONE C＆C公司也先后陆续研制出卡箍式管子连接装置，其压力可达到4.0MPa，现也已广泛应用于舰船的管系连接。20世纪70年代中期芬兰GS公司，为解决液压管系的清洗问题，先后研制出档圈法兰和扩口法兰。经实践证明，效果良好，其压力可达42MPa。国外近期研制出的一种新型管子连接装置，由一个圆柱形基本表面加工几个齿形环，安装时通过液压压力嵌，压紧压力环，在压力环垂直挤压下，基体内表面齿形压进连接管子外表面，从而达到连接和密封作用。该接头可用于外径DW10mm～DW219mm的钢管、不锈钢管和铜管，工作压力达40MPa以上。除此之外，还有沟漕式接管、伸缩接头和卡套式接头等。上述各类型接头，我国有关单位也已进行研制，并取得一定成果。

上述各类型管接头，在安装时管端均无须进行加工，无须焊接，而且都具有调节管子长短功能，因而可大大方便管子的加工和安装工艺要求。上述各类管接头，由于众多原因，目前，还未能全面在管系连接推广应用。但随着工业水平的提高，各类型无焊连接接头，必将在舰船管系中进行推广应用。