塑料管材PPR管实船应用的工艺技术

(上海外高桥造船有限公司，上海 200137)

PPR管又叫三型聚丙烯管，采用无规共聚聚丙烯注塑成为管件[1-2]，具有较好的抗冲击性能和长期蠕变性能，已经广泛应用于建筑领域，但在船舶上的使用很少。

船舶的上层建筑上管系众多[3-4]，目前常用的金属管材有铜管和不锈钢管，塑料管材为PE-RT管。借158 K油船建造契机，对塑料管材PPR管应用于船舶建造进行探讨。

1 塑料管材作用特点

塑料管的种类很多，船舶上层建筑中常用的PVC、PE和PPR材料的特点[5-6]见表1。

表1 船舶管系中的塑料管使用分类

2 PPR管和其他塑料管材性能对比

2.1 PPR与PE

PPR管和PE管都在供水系统中使用，有着共同点，也有区别。目前民船上建选用PE管的有180K散货船，208K散货船，18 000 TEU集装箱，113K阿芙拉原油船等，PPR管是在158K苏伊士油船上首次应用。两者性能对比见表2。

由表2可见，PPR优势明显，全部性能优于PE管。

2.2 PPR与PVC

PPR管和PVC管都是塑料管，但是区别比较大，性能对比见表3[7]。

由于PVC管强度较弱，目前仅用于灰水、黑水管路中[8]。相对PVC管使用的局限性，PPR管无疑有更加广泛的适用范围。

3 应用PPR管需解决的问题

158KCOT为自主开发研制的苏伊士型油船，是公司首制船型，无参考母船。其中上层建筑供水管系采用新的材质PPR管，穿越防火舱壁/甲板采用不锈钢管。

3.1 防火结构贯通形式不成熟

不同的防火等级有不同的防火节点，同一防火等级也有不同的穿舱形式，PPR用在船舶上属于新材料的应用，厂家尚不能提供经过船级社认可的专用贯穿装置，因此只能采用经过船检认可的不锈钢穿舱装置来衔接PPR管[9]。PPR管经过船级社认可的防火节点见图1、2。可以看出无论是用保护套管加通舱件复板穿舱还是用穿舱套管穿舱，穿舱位置处的不锈钢贯穿件和PPR管之间都是用法兰连接的[10]。因为法兰是较重的管附件，因此在靠近法兰位置处需设置额外的支架防止变形。

PE、PE-RT管典型防火节点见图3。由图3可见PE、PE-RT管穿舱是使用特制的钢制套管。此管路贯穿装置由PE管厂家提供，带有船级社证书。这种管路贯穿装置是由橡胶密封塞、橡胶防火带和钢套管组成。安装时橡胶防火带绑扎在塑料管子上，橡胶防火带充满钢套管空间，然后在钢管两端插入橡胶密封塞。当发生火灾时，橡胶密封塞和橡胶防火带能够迅速膨胀十倍以上，充满整个钢套管内部空间，切断火焰、烟雾及水等传播通路，从而保证相邻房舱的安全。

表3 PPR与PVC性能对比

图2 PPR管防火节点b(防火等级为A-15、B-60)

图3 PE、TE-RT管防火节点(防火等级为BA-0～A-60)

综上可见，目前158K上使用的PPR穿舱件并非专门为PPR设计，只是新技术在使用过程中的临时过渡手段，安装的便利性和经济性有待开发。

3.2 管路膨胀问题

船舶上的管路不仅走向复杂，长度也远远超出普通陆上建筑物，必须充分考虑管路的热胀冷缩问题。根据在一些民船的实际应用情况看，PE-RT管的变形非常严重，变形的管路不仅十分丑陋，而且存在性能缺陷，试航时经常发生管路膨胀后扭曲漏水，船东意见很多，要求增加很多支架，增加了建造成本见表4。

很显然，由于PPR管线胀系数比普通PE-RT小的多，因此PPR的膨胀量也比PE-RT小的多。即使如此，PPR管的膨胀量足以使管路发生变形渗漏。因此PPR管的管路膨胀问题也必须在设计时加以考虑。通常利用膨胀环对管路的膨胀进行补偿，减少膨胀对管路造成的轴向应力保证管路系统的使用效率及延长管材的使用寿命。典型的膨胀环形成方式见图4，空间受限区域膨胀环布置见图5。

表4 膨胀量有关数值

图4 典型的膨胀环形成示意

图5 受限空间U型弯

图中FP是固定支架，GL是滑动支架，作为膨胀环的管路上必须要有滑动支架，管子直接接触管卡时必须加软衬套以防止管子膨胀被管卡损坏。通过这些措施基本上可以比较圆满解决PPR管的膨胀问题。

4 结论

PPR管通过在158K油船上的应用对比PE-RT管优点明显，主要体现在以下几方面。

1)线膨胀系数小，设置膨胀环的数量小得多；

2)质地刚硬，运输、存放、安装不易变形；

3)重量轻。易于搬运和安装，安装简便可靠，可以在所有管路连接后再热熔焊接，整齐美观。

4)使用寿命长，船厂报验及后续保修压力小。

5)对船员健康有利。

但也存在一些不足。

1)国内符合条件的厂家较少，管材普遍进口，价格较高。

2)目前穿舱形式需连接不锈钢穿舱件，材质不统一，质量大，需要加支架，成本有所增加，而且安装及维修不方便。