管系加工与安装技术的发展趋势

2017-07-12范颖

科学中国人 2017年20期

关键词：舾装管件法兰

范颖

大连船舶重工集团有限公司设计院军船所机装室

管系加工与安装技术的发展趋势

范颖

大连船舶重工集团有限公司设计院军船所机装室

本文针对管系加工与安装工艺的深入分析，论述了管系加工与安装技术在现代造船模式下的的发展趋势。

船舶建造；管系加工与安装；发展趋势

1 管子材料与管系连接工艺

1.1 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，而军用舰船则较多的采用合金钢管和有色金属管，而在各类船舶上很少采用非金属管。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加优秀，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。因此，非金属管以其轻量化、绿色化的特点正逐步代替金属管在各类船舶上使用。

1.2 管系无焊连接工艺

管系连接是将系统中的机械、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。由于法兰连接成本低、安全可靠，所以目前的管系连接大都采用法兰连接的方式。但由于法兰连接其校管、焊接和打磨的工作占管子加工工作量的50%以上，增加了管子加工的工作量，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，又增加了施工难度，显然不符合总段建造的要求。管系无焊连接工艺在安装的过程中，不需要进行焊接，省去了管路连接中繁重的焊接工作，从整体上提高了船舶管系的加工以及安装的效率，保证了船舶管系的使用质量。同时，这种无焊连接工艺具有结构紧凑、使用性能达到连接无渗漏、无污染，连接性能稳定可靠、可重复使用以及安装简单快捷等优点，正契合了未来经济发展的要求，船舶管系无焊连接工艺的大力实施，可以达到节能减排的效果，符合了时代的发展，具有明显的经济和社会效益，是未来船舶可持续发展的方向。

目前，管系无焊连接工艺主要有以下几种：

（1）Wal-form挤压式管路连接；

（2）止推环法兰管路连接；

（3）HS37度扩口式法兰管路连接；

（4）HS90度扩口式法兰管路连接；

（5）饶性连接件；

（6）高压胶管连接。

由于众多原因，目前，管系无焊连接技术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，必将在舰船管系中得到广泛的推广和应用。

2 管件成组生产系统和信息化管理

要提高管件加工的产量和进度，必须实现管件生产的现代化，而管件生产的现代化不是简单地实现设备现代化，或简单地扩大生产规模，而是要把生产管理、工艺技术、加工设备和生产场地接成组技术的先进理论进行改造，以形成稳定的生产秩序，实现管件高效生产系统。

成组技术的管件制造生产系统，是管子加工技术的当代理论，它的核心思想是工艺成组，将材料规格、制作工艺相同或相似的一组零件组成一个零件族，同族零件能够采用相同工艺或工序制作完成，从而减少产品的制作种类，提高生产效率，实现批量生产。与此同时，按零件族制作的工序和工艺要求，制作零件的设备也应成组排列，形成零件族制作工序的生产流水线。国外早已经普及应用，国内自20世纪80年代开始推广应用以来，已有不少船厂先后应用了管件族制造法。实施该项目技术，并非一定要新建管子车间和建立管子加工生产线。不论管件加工是手工操作还是自动化生产，管件族制造法都是组织生产的逻辑原理。近期，上海船舶工艺研究所先后研制出适合我国管材加工的管子定长切割系统、法兰装配机和机械人法兰自动焊接系统，同时，突破了不定长管材套料的关键技术，并成功应用于江南船舶管业公司的新建管子加工中心。管子加工生产线的关键设备的成功研制，为我国管子加工应用成组技术奠定了坚实基础。随着管系生产设计的深入发展和管子数控加工设备的进一步完善，管材套料切割、管子无余量下料和先焊后弯等先进管子加工工艺，必将会得到越来越多船厂的认可和推广应用。

管件加工的信息化管理，就是利用计算机网络和信息的固有特征，对管件成组生产工艺信息进行结构化、层次化、模块化的描述，形成管件成组生产工艺数据库。数据库构建统一信息平台，基于统一编码的计划、生产、物资管理之间的信息，确保整个生产管理过程的一致性。管件加工信息由设计部门，通过网络或U盘等传输形式，送至管子加工部门的数据库中心，按加工计划要求，把加工信息传输到相关加工设备，逐步实现无纸化管件加工。

3 现代造船模式对管系安装工艺的推动

造船模式是指组织造船生产的基本原则和方式，现代造船模式是以统筹优化理论为指导，应用成组技术原理，以中间产品为导向，按区域组织生产，壳（船体）、舾（舾装）、涂（涂装）作业在空间上分道，时间上有序，实现设计、生产、管理一体化，均衡、连续地总装造船。

现代造船模式要求船体按总段建造，舾装按区域进行。区域内的所有舾装件分解成各种单元或模块，这些单元或模块单独进行制造和组装，形成通用化、系列化、标准化的单元或模块，然后在该区域船体建造的零部件、分段、总段各阶段上进行安装。这样舾装与船体实行了平行作业，船体与舾装分道建造、有序组合，改变了舾装建造是船体建造的后续工序的传统造船工艺。

区域造船突破了传统的按照船舶功能系统进行舾装设计和作业的方法。管系的安装不再是按系统进行，而是广泛地采用单元组装、分段预装和总段预装，扩大地面上平行的分散作业，以减少码头、机舱内的多工种的混合作业。为此，要求管系设计阶段，除完成管子设计供内场加工外，还应充分考虑管子安装工艺要求，并应大量选用单元（或模块）组装法。单元模块组装法是将舰船装备或系统按功能或层次体系，分成若干个有接口关系的相对独立单元，再接照通用化、系列化、标准化的设计和生产原则，以不同的方式排列和组合成舰船装备或系统的一种技术，是今后舰船建造，也是管系安装的发展方向。