船舶海洋工程管线一体化建造工艺

仝强，刘广辉，陈阳

（海洋石油工程（青岛）有限公司， 山东 青岛 266000）

船舶海洋工程模块的一体化建造是我国海洋工程建造技术发展的必然趋势。一体化建造是喷涂前在甲板件上预制设备底座、滑道梁、地漏、管道支架、托架、护管、电仪支架、托架以及舾装保温钉等，在涂装前保护那些直接座在甲板上的设备区域，上述工作完成后，将甲板片送入车间整体喷涂，喷涂后安装一些托架、管线和设备，然后作为一整片整体吊装到位。

一体化建造的功效如下：①提高生产效率，缩短施工周期，增加生产总量；②提高施工质量和安全；③改善工作环境，减轻劳动强度；④降低成本，减少人力和材料的浪费，提高经济效益；⑤同时，提高设计、生产和管理人员的综合素质和业务能力，提高我国在世界海洋工程制造业的话语权，形成潜在的主导权。

管线是船舶与海洋工程的重要组成部分，担负着多种介质的传输功能，牵涉系统类型多、材质多、尺寸杂，它的舾装是船舶海洋工程建造中施工量大且重要性很高的一项工作。管线施工在船舶海洋工程模块一体化建造中起着重要作用。

1 一体化建造下管线施工的前提保障

一体化建造管线施工的前提保障包括前期策划、设计文件、采办物资、建造人力和能力。

前期策划工作是项目实施的第一步也是最重要的一步，工作的深度和有效性将决定整个项目建设的成败。策划的主要目的是确定施工技术路线、划分施工界面、设置施工流程、确定总体施工进度计划。要实现以上目的，需要在策划中对结构特征、设计出图深度、施工进度及质量要求等各方面因素进行综合分析[1]。

施工设计文件应在开工前就位，对需要一体化建造的管线支架提供文件支持和技术支持，并控制材料的使用，使现场预制和施工的进度和质量达到良好的预期效果。管道在建模阶段，力求做到全面准确，与各专业协调，在建模过程中消除干扰。

一体化建造对材料的采办周期控制要求极高，特别是对长线材料，其周期控制对一体化建造具有重要意义。预制和施工前应向施工人员提供足够的材料，以确保一体化建造的顺利开展。

一体化建造还需要很高的人员要求，生产中需要有足够的人力投入，以确保预制件在装配前完成。常规施工多为结构专业先行，在结构专业完成预制和组装后，配管专业进行相应的安装工作，这样各专业之间在时间上有先后顺序，工期相对较长，同一时期的人力投入相对较少。在一体化建造过程中，要求同时完成管道专业和结构专业的预制内容，并进行整体装配，这就缩短了施工周期，但同时也会增加人力投入。

以上所有关键因素都会影响一体化施工的进程和改进程度，项目管理是使各因素在控制范围内尽可能按时、保质、保量地完成工作，协调各单位，加强有关单位的协调与合作，为一体化建造奠定良好的基础[2]。

2 区域单元模块预舾装的管线施工

2.1 范围

将主体结构以甲板片或分段为单位划分成区域单元模块，将单元内满足条件的管线附件，设备底座，电气仪表的托架、支架、马脚，舾装板的加强角钢、保温钉等进行一体化建造。

在区域单元模块预舾装过程中，将管线的穿甲板护管，穿舱件，管支架，地漏等附件安装在甲板或分段上。在喷涂完成后，模块整体吊装前，完成管线的安装。

安装时要考虑以下方面：

（1）区域单元模块的吊装。管线及其他专业预舾装件的预舾装方案确定后，对区域单元模块进行重量重心计算，根据计算结果对预装支架、管线做出调整。

（2）区域单元模块的运输。提前规划好托运平板车的位置。甲板下安装的支架要避开平板车所在的位置，不要妨碍平板车驶入和驶出模块。对于甲板下的大型支架，不要使支架顶部在运输过程中碰到地面，如果有这样的情况，可以仅仅使支架根部参与一体化建造。

（3）后续总装阶段的作业。预舾装的支架管线等不要妨碍后续总装阶段的作业，如为总装阶段设备的吊装留出路线。

（4）优先考虑甲板下管线。大部分的管线都是在甲板下布置。这部分管线在总装阶段施工比较困难，在预舾装阶段要完成尽可能多的甲板下支架、管线的安装。

2.2 组织

区域单元模块在生产建造的组织上具有多工种、交叉作业和相互配合的特点，在一个单元模块上既有管支架的安装，又有设备基座、电气及其他舾装件的安装等。因此，在生产组织上打破传统的专业和工种界限组成多工种复合作业的班组及建立专业化的单元生产体系，是提高单元模块建造水平和建造效率需要解决的问题。

另外物资采购和按期到货也是保证一体化实施的重要环节。

2.3 计划

预舾装的管线附件以及参与预舾装的管线的生产制作是保证工序前移，实施一体化的基本条件和依据。

管线附件及管线的生产计划必须和结构主体的预制计划有机地结合在一起。同时还要配合其他预舾装件的安装计划。

管线生产计划的编制要以工序前移为基点，将管线及其附件的预制安装工作量前移到结构预制工序中，做到时间有序、空间分道。要求使管线及其附件得到最大程度的预舾装，最大限度地提高甲板片或分段预舾装的完整性，实现一体化生产，达到缩短建造周期的目的。

管线安装工序与区域单元日程计划之间的关系：

（1）穿甲板护管、地漏要在甲板安装后进行安装。其加工完成时间要在结构单元车间预制完工前2～3天制作结束。

（2）管支架要在结构单元车间预制完工后1～2天内制作结束。

（3）参与区域单元一体化的管线要在涂装结束后1～2天内制作结束。

3 管线单元预舾装

3.1 管线单元模块的特点

甲板上部分管道分为几个管道单元模块，比较典型的是阀组单元。在区域单元模块预舾装过程中，管线单元模块同步预制，管线单元模块在总装阶段直接吊装到位。通过更改完成生产过程的条件，在总装阶段，将先前总装阶段大量散装的管线，在预制区先组装成一个管线集成单元。这样，就可以利用更多的施工场地，进行集中作业，加快施工进度。便于生产技术的准备和管理，优化劳动组织，简化工艺程序，提高职工的专业水平。大大缩短施工周期，为一体化建造创造条件[3]。

3.2 管线单元模块的划分

（1）设备和平台布置。设备和平台布置决定单元模块的划分，是决定单元模块结构组成的首要因素。要确保管线单元模块的安装和其他设备、结构等的安装互不影响。

（2）重量和外形尺寸。重量和外形尺寸是影响单元模块划分的因素之一，将为预制场地布置、单元模块运输和吊装提供依据，同时也考虑其外观效果[4]。

（3）管线和设备组成单元。这种类型的单元模块划分没有严格要求，管线可以依附主要设备组成单元，也可以是多个管线系统和多个设备组成单元。

3.3 管线单元模块的安装顺序

管线单元模块的安装顺序：先支管多后支管少、先里后外、先下后上、先大后小，同时考虑管线安装是否会影响施工人员的进出以及后续管线的安装、管线的制作误差。

3.4 管线单元模块的吊装

根据模块的重量和内容，选择通用相应吨位的模块吊排。充分考虑模块的重量分布，合理布置模块的吊点。

考虑到单元模块吊装的特殊性，在单元模块吊装前，应参照单元模块重量和重心，设计合理的吊装方案，避免出现吊装的随意性。

4 一体化建造管线对接

一体化建造各个单元在总装阶段进行单元间管线的连接。在单元预舾装阶段，就必须对管线的安装进行精度控制，保证总装阶段管线连接的顺利进行，同时对接处管线的安装必须进行优化设计，总结如下：

（1）管线在单元界限附近设置断点，如果管线断点靠近设备、舱壁，则应利用管线与设备、舱壁的连接点作为对接点。

（2）界限处对接管线数量，应尽量精简。

（3）可以采用嵌补管来连接不同单元的管线，嵌补管线的长度一般不大于3m。

（4）为了防止对接管接头由于温度变化、单元模块的变形和振动以及偶然冲击载荷造成的破坏，管线必须与接头在一定距离内有补偿形状，如弯曲、环形、弯头等[5]。

（5）对接管线的布置应整齐美观，接缝应错开，并考虑足够的施工空间。

（6）对接区在有舱壁或甲板片一端，将管路伸出舱壁或甲板一般有400～500mm，确保管线对接安装空间。

（7）考虑到安装误差，对接处管线要添加余量。

（8）连接点为焊接的，焊接点位置尽量设置在甲板上方，避免出现仰焊。

5 结语

船舶海洋工程模块的一体化建造，可以提高模块质量，降低成本，提高效益，减少建造周期。管线作为其中的重要组成部分，管线的设计和施工方案对一体化建造的效果起着极为重要的作用。因此，结合我国国情，积极创新完善管线的设计与施工，推动船舶海洋工程模块的一体化建造集成度，优化一体化建造的设计和施工，提高我国海洋工程企业的竞争力。

◆参考文献

[1] 杨志强. 大型复杂工程的一体化技术应用管理研究[J].建筑施工，2016，38(8)：1159-1160.

[2] 周丽萍，唐友顺，屈会智. 一体化建造在海洋石油平台建造过程中的应用[J].中国修船，2015，28(3)：53-54.

[3] 刘雪梅. 船舶舾装单元模块建造研究[J].船海工程，2012，41(6)：9-12.

[4] 何春雨. 舰船管系舾装模块化技术研究[J].装备制造技术，2016，(3)：146-148.

[5] 刘安涟. 模块化设计与建造管路对接技术探讨[J].中国舰船研究，2006，1(5-6)：64-67.