(上海外高橋造船有限公司,上海 200137)
PPR管又叫三型聚丙烯管,采用無規(guī)共聚聚丙烯注塑成為管件[1-2],具有較好的抗沖擊性能和長(zhǎng)期蠕變性能,已經(jīng)廣泛應(yīng)用于建筑領(lǐng)域,但在船舶上的使用很少。
船舶的上層建筑上管系眾多[3-4],目前常用的金屬管材有銅管和不銹鋼管,塑料管材為PE-RT管。借158 K油船建造契機(jī),對(duì)塑料管材PPR管應(yīng)用于船舶建造進(jìn)行探討。
塑料管的種類很多,船舶上層建筑中常用的PVC、PE和PPR材料的特點(diǎn)[5-6]見表1。
表1 船舶管系中的塑料管使用分類
PPR管和PE管都在供水系統(tǒng)中使用,有著共同點(diǎn),也有區(qū)別。目前民船上建選用PE管的有180K散貨船,208K散貨船,18 000 TEU集裝箱,113K阿芙拉原油船等,PPR管是在158K蘇伊士油船上首次應(yīng)用。兩者性能對(duì)比見表2。
由表2可見,PPR優(yōu)勢(shì)明顯,全部性能優(yōu)于PE管。
PPR管和PVC管都是塑料管,但是區(qū)別比較大,性能對(duì)比見表3[7]。
由于PVC管強(qiáng)度較弱,目前僅用于灰水、黑水管路中[8]。相對(duì)PVC管使用的局限性,PPR管無疑有更加廣泛的適用范圍。
158KCOT為自主開發(fā)研制的蘇伊士型油船,是公司首制船型,無參考母船。其中上層建筑供水管系采用新的材質(zhì)PPR管,穿越防火艙壁/甲板采用不銹鋼管。
不同的防火等級(jí)有不同的防火節(jié)點(diǎn),同一防火等級(jí)也有不同的穿艙形式,PPR用在船舶上屬于新材料的應(yīng)用,廠家尚不能提供經(jīng)過船級(jí)社認(rèn)可的專用貫穿裝置,因此只能采用經(jīng)過船檢認(rèn)可的不銹鋼穿艙裝置來銜接PPR管[9]。PPR管經(jīng)過船級(jí)社認(rèn)可的防火節(jié)點(diǎn)見圖1、2??梢钥闯鰺o論是用保護(hù)套管加通艙件復(fù)板穿艙還是用穿艙套管穿艙,穿艙位置處的不銹鋼貫穿件和PPR管之間都是用法蘭連接的[10]。因?yàn)榉ㄌm是較重的管附件,因此在靠近法蘭位置處需設(shè)置額外的支架防止變形。
PE、PE-RT管典型防火節(jié)點(diǎn)見圖3。由圖3可見PE、PE-RT管穿艙是使用特制的鋼制套管。此管路貫穿裝置由PE管廠家提供,帶有船級(jí)社證書。這種管路貫穿裝置是由橡膠密封塞、橡膠防火帶和鋼套管組成。安裝時(shí)橡膠防火帶綁扎在塑料管子上,橡膠防火帶充滿鋼套管空間,然后在鋼管兩端插入橡膠密封塞。當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí),橡膠密封塞和橡膠防火帶能夠迅速膨脹十倍以上,充滿整個(gè)鋼套管內(nèi)部空間,切斷火焰、煙霧及水等傳播通路,從而保證相鄰房艙的安全。
表3 PPR與PVC性能對(duì)比
圖2 PPR管防火節(jié)點(diǎn)b(防火等級(jí)為A-15、B-60)
圖3 PE、TE-RT管防火節(jié)點(diǎn)(防火等級(jí)為BA-0~A-60)
綜上可見,目前158K上使用的PPR穿艙件并非專門為PPR設(shè)計(jì),只是新技術(shù)在使用過程中的臨時(shí)過渡手段,安裝的便利性和經(jīng)濟(jì)性有待開發(fā)。
船舶上的管路不僅走向復(fù)雜,長(zhǎng)度也遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出普通陸上建筑物,必須充分考慮管路的熱脹冷縮問題。根據(jù)在一些民船的實(shí)際應(yīng)用情況看,PE-RT管的變形非常嚴(yán)重,變形的管路不僅十分丑陋,而且存在性能缺陷,試航時(shí)經(jīng)常發(fā)生管路膨脹后扭曲漏水,船東意見很多,要求增加很多支架,增加了建造成本見表4。
很顯然,由于PPR管線脹系數(shù)比普通PE-RT小的多,因此PPR的膨脹量也比PE-RT小的多。即使如此,PPR管的膨脹量足以使管路發(fā)生變形滲漏。因此PPR管的管路膨脹問題也必須在設(shè)計(jì)時(shí)加以考慮。通常利用膨脹環(huán)對(duì)管路的膨脹進(jìn)行補(bǔ)償,減少膨脹對(duì)管路造成的軸向應(yīng)力保證管路系統(tǒng)的使用效率及延長(zhǎng)管材的使用壽命。典型的膨脹環(huán)形成方式見圖4,空間受限區(qū)域膨脹環(huán)布置見圖5。
表4 膨脹量有關(guān)數(shù)值
圖4 典型的膨脹環(huán)形成示意
圖5 受限空間U型彎
圖中FP是固定支架,GL是滑動(dòng)支架,作為膨脹環(huán)的管路上必須要有滑動(dòng)支架,管子直接接觸管卡時(shí)必須加軟襯套以防止管子膨脹被管卡損壞。通過這些措施基本上可以比較圓滿解決PPR管的膨脹問題。
PPR管通過在158K油船上的應(yīng)用對(duì)比PE-RT管優(yōu)點(diǎn)明顯,主要體現(xiàn)在以下幾方面。
1)線膨脹系數(shù)小,設(shè)置膨脹環(huán)的數(shù)量小得多;
2)質(zhì)地剛硬,運(yùn)輸、存放、安裝不易變形;
3)重量輕。易于搬運(yùn)和安裝,安裝簡(jiǎn)便可靠,可以在所有管路連接后再熱熔焊接,整齊美觀。
4)使用壽命長(zhǎng),船廠報(bào)驗(yàn)及后續(xù)保修壓力小。
5)對(duì)船員健康有利。
但也存在一些不足。
1)國(guó)內(nèi)符合條件的廠家較少,管材普遍進(jìn)口,價(jià)格較高。
2)目前穿艙形式需連接不銹鋼穿艙件,材質(zhì)不統(tǒng)一,質(zhì)量大,需要加支架,成本有所增加,而且安裝及維修不方便。