范穎

大連船舶重工集團(tuán)有限公司設(shè)計(jì)院軍船所機(jī)裝室

管系加工與安裝技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

范穎

大連船舶重工集團(tuán)有限公司設(shè)計(jì)院軍船所機(jī)裝室

本文針對(duì)管系加工與安裝工藝的深入分析，論述了管系加工與安裝技術(shù)在現(xiàn)代造船模式下的的發(fā)展趨勢(shì)。

船舶建造；管系加工與安裝；發(fā)展趨勢(shì)

1 管子材料與管系連接工藝

1.1 管子材料輕量化

船用管子按材料來(lái)分主要有鋼管、有色金屬管和非金屬管三大類。

由于價(jià)格便宜、加工方便，目前船用管子材料90%以上都是選用碳素鋼管，而軍用艦船則較多的采用合金鋼管和有色金屬管，而在各類船舶上很少采用非金屬管。非金屬管與金屬管相比，具有重量輕、耐腐蝕、成本低等特點(diǎn)，以非金屬管代替金屬管不僅大大節(jié)約了金屬材料，降低成本，而且改善船舶性能，減輕船舶重量、改善勞動(dòng)條件、提高生產(chǎn)效率。尤其是玻璃鋼管個(gè)別性能比鋼管更加優(yōu)秀，可廣泛應(yīng)用于海水管、淡水管、飲水管、污水管、空氣和測(cè)量管等系統(tǒng)。因此，非金屬管以其輕量化、綠色化的特點(diǎn)正逐步代替金屬管在各類船舶上使用。

1.2 管系無(wú)焊連接工藝

管系連接是將系統(tǒng)中的機(jī)械、設(shè)備、儀表、附件和管子等相互連接起來(lái)。目前，管系的連接主要有法蘭連接、螺紋連接和焊接連接三種形式。由于法蘭連接成本低、安全可靠，所以目前的管系連接大都采用法蘭連接的方式。但由于法蘭連接其校管、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，而且由于是剛性連接，容易產(chǎn)生漏水、漏油、漏氣的三漏現(xiàn)象。隨著艦船總段模塊化建造技術(shù)的推廣應(yīng)用，在總段合攏前，總段區(qū)域大部分設(shè)備、管系、電纜等舾裝件都已安裝完畢。所有嵌補(bǔ)管都集中在對(duì)接區(qū)域，而合攏區(qū)域空間位置非常狹小，特別是軍用艦艇，這時(shí)要在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行取樣、加工、試裝、焊接、安裝，既影響船臺(tái)的建造周期，又增加了施工難度，顯然不符合總段建造的要求。管系無(wú)焊連接工藝在安裝的過程中，不需要進(jìn)行焊接，省去了管路連接中繁重的焊接工作，從整體上提高了船舶管系的加工以及安裝的效率，保證了船舶管系的使用質(zhì)量。同時(shí)，這種無(wú)焊連接工藝具有結(jié)構(gòu)緊湊、使用性能達(dá)到連接無(wú)滲漏、無(wú)污染，連接性能穩(wěn)定可靠、可重復(fù)使用以及安裝簡(jiǎn)單快捷等優(yōu)點(diǎn)，正契合了未來(lái)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的要求，船舶管系無(wú)焊連接工藝的大力實(shí)施，可以達(dá)到節(jié)能減排的效果，符合了時(shí)代的發(fā)展，具有明顯的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，是未來(lái)船舶可持續(xù)發(fā)展的方向。

目前，管系無(wú)焊連接工藝主要有以下幾種：

（1）Wal-form擠壓式管路連接；

（2）止推環(huán)法蘭管路連接；

（3）HS37度擴(kuò)口式法蘭管路連接；

（4）HS90度擴(kuò)口式法蘭管路連接；

（5）饒性連接件；

（6）高壓膠管連接。

由于眾多原因，目前，管系無(wú)焊連接技術(shù)還未能全面在管系連接推廣應(yīng)用。但隨著工業(yè)水平的提高，各類型無(wú)焊連接接頭，必將在艦船管系中得到廣泛的推廣和應(yīng)用。

2 管件成組生產(chǎn)系統(tǒng)和信息化管理

要提高管件加工的產(chǎn)量和進(jìn)度，必須實(shí)現(xiàn)管件生產(chǎn)的現(xiàn)代化，而管件生產(chǎn)的現(xiàn)代化不是簡(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)設(shè)備現(xiàn)代化，或簡(jiǎn)單地?cái)U(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模，而是要把生產(chǎn)管理、工藝技術(shù)、加工設(shè)備和生產(chǎn)場(chǎng)地接成組技術(shù)的先進(jìn)理論進(jìn)行改造，以形成穩(wěn)定的生產(chǎn)秩序，實(shí)現(xiàn)管件高效生產(chǎn)系統(tǒng)。

成組技術(shù)的管件制造生產(chǎn)系統(tǒng)，是管子加工技術(shù)的當(dāng)代理論，它的核心思想是工藝成組，將材料規(guī)格、制作工藝相同或相似的一組零件組成一個(gè)零件族，同族零件能夠采用相同工藝或工序制作完成，從而減少產(chǎn)品的制作種類，提高生產(chǎn)效率，實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)。與此同時(shí)，按零件族制作的工序和工藝要求，制作零件的設(shè)備也應(yīng)成組排列，形成零件族制作工序的生產(chǎn)流水線。國(guó)外早已經(jīng)普及應(yīng)用，國(guó)內(nèi)自20世紀(jì)80年代開始推廣應(yīng)用以來(lái)，已有不少船廠先后應(yīng)用了管件族制造法。實(shí)施該項(xiàng)目技術(shù)，并非一定要新建管子車間和建立管子加工生產(chǎn)線。不論管件加工是手工操作還是自動(dòng)化生產(chǎn)，管件族制造法都是組織生產(chǎn)的邏輯原理。近期，上海船舶工藝研究所先后研制出適合我國(guó)管材加工的管子定長(zhǎng)切割系統(tǒng)、法蘭裝配機(jī)和機(jī)械人法蘭自動(dòng)焊接系統(tǒng)，同時(shí)，突破了不定長(zhǎng)管材套料的關(guān)鍵技術(shù)，并成功應(yīng)用于江南船舶管業(yè)公司的新建管子加工中心。管子加工生產(chǎn)線的關(guān)鍵設(shè)備的成功研制，為我國(guó)管子加工應(yīng)用成組技術(shù)奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。隨著管系生產(chǎn)設(shè)計(jì)的深入發(fā)展和管子數(shù)控加工設(shè)備的進(jìn)一步完善，管材套料切割、管子無(wú)余量下料和先焊后彎等先進(jìn)管子加工工藝，必將會(huì)得到越來(lái)越多船廠的認(rèn)可和推廣應(yīng)用。

管件加工的信息化管理，就是利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和信息的固有特征，對(duì)管件成組生產(chǎn)工藝信息進(jìn)行結(jié)構(gòu)化、層次化、模塊化的描述，形成管件成組生產(chǎn)工藝數(shù)據(jù)庫(kù)。數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)建統(tǒng)一信息平臺(tái)，基于統(tǒng)一編碼的計(jì)劃、生產(chǎn)、物資管理之間的信息，確保整個(gè)生產(chǎn)管理過程的一致性。管件加工信息由設(shè)計(jì)部門，通過網(wǎng)絡(luò)或U盤等傳輸形式，送至管子加工部門的數(shù)據(jù)庫(kù)中心，按加工計(jì)劃要求，把加工信息傳輸?shù)较嚓P(guān)加工設(shè)備，逐步實(shí)現(xiàn)無(wú)紙化管件加工。

3 現(xiàn)代造船模式對(duì)管系安裝工藝的推動(dòng)

造船模式是指組織造船生產(chǎn)的基本原則和方式，現(xiàn)代造船模式是以統(tǒng)籌優(yōu)化理論為指導(dǎo)，應(yīng)用成組技術(shù)原理，以中間產(chǎn)品為導(dǎo)向，按區(qū)域組織生產(chǎn)，殼（船體）、舾（舾裝）、涂（涂裝）作業(yè)在空間上分道，時(shí)間上有序，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、管理一體化，均衡、連續(xù)地總裝造船。

現(xiàn)代造船模式要求船體按總段建造，舾裝按區(qū)域進(jìn)行。區(qū)域內(nèi)的所有舾裝件分解成各種單元或模塊，這些單元或模塊單獨(dú)進(jìn)行制造和組裝，形成通用化、系列化、標(biāo)準(zhǔn)化的單元或模塊，然后在該區(qū)域船體建造的零部件、分段、總段各階段上進(jìn)行安裝。這樣舾裝與船體實(shí)行了平行作業(yè)，船體與舾裝分道建造、有序組合，改變了舾裝建造是船體建造的后續(xù)工序的傳統(tǒng)造船工藝。

區(qū)域造船突破了傳統(tǒng)的按照船舶功能系統(tǒng)進(jìn)行舾裝設(shè)計(jì)和作業(yè)的方法。管系的安裝不再是按系統(tǒng)進(jìn)行，而是廣泛地采用單元組裝、分段預(yù)裝和總段預(yù)裝，擴(kuò)大地面上平行的分散作業(yè)，以減少碼頭、機(jī)艙內(nèi)的多工種的混合作業(yè)。為此，要求管系設(shè)計(jì)階段，除完成管子設(shè)計(jì)供內(nèi)場(chǎng)加工外，還應(yīng)充分考慮管子安裝工藝要求，并應(yīng)大量選用單元（或模塊）組裝法。單元模塊組裝法是將艦船裝備或系統(tǒng)按功能或?qū)哟误w系，分成若干個(gè)有接口關(guān)系的相對(duì)獨(dú)立單元，再接照通用化、系列化、標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)原則，以不同的方式排列和組合成艦船裝備或系統(tǒng)的一種技術(shù)，是今后艦船建造，也是管系安裝的發(fā)展方向。

4 結(jié)束語(yǔ)

以上是對(duì)管系加工與安裝技術(shù)未來(lái)發(fā)展方向的一些分析和論述，隨著我國(guó)各船舶制造行業(yè)對(duì)管系加工與安裝在造船中的重新認(rèn)識(shí)，尋求一套行之有效的管件制作方法和生產(chǎn)組織模式已成為現(xiàn)代造船的一項(xiàng)重要課題，充分了解管系加工與安裝技術(shù)的發(fā)展方向時(shí)刻掌握發(fā)展動(dòng)態(tài)，現(xiàn)代造船模式下的管系加工與安裝會(huì)迎來(lái)一個(gè)質(zhì)的飛躍。

[1]髙介祜.造船生產(chǎn)設(shè)計(jì).國(guó)防工業(yè)出版社，1989

[2]付錦云.船舶管路系統(tǒng).哈爾濱工程大學(xué)出版社，2006