浅谈化学品船不锈钢管系布置及制作安装Word文档格式.docx
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进
程
安
排
进程安排：
自2010年10月10日至2010年12月31日止
10.10—10.17，查阅图纸资料、调研，并完成开题报告；
10.18—10.31，搜集船舶管系制造现状的相关资料；
11.1—11.7，搜集不锈钢管系原材料的相关知识；
11.8—11.14，搜集相关管系加工工艺；
11.15—12.12，搜集不锈钢的焊接及表面处理资料；
12.13—12.25，撰写论文、打印；
12.26—12.31，毕业答辩。
主
要
参
考
文
献
[1]傅积和、孙玉林主编.焊接数据资料手册，1994
[2]机械工业部编焊接材料产品样本，1997
[3]叶平乔国梁编船舶管系工艺1994
[4]金陵船厂科技论文汇编2003
[5]江苏船舶2006
[6]范小宁船舶管路布局及优化方案研究2006
[7]管系布置和安装通用技术条件（CB*/Z345-85）
实习地点
起止
日期
系主任：
指导教师：
说明：
毕业设计任务书由指导教师根据课题的具体情况填写，经学院系部审核签字后生效。
此任务书在毕业设计工作开始前一周内填写并发给学生。
摘要
在建立总装造船生产模式过程中，管系加工具有重要的作用，管系加工、安装工艺的不断改进，为缩短船台周期及建造周期提供了有效的保证。
随着各类高附加值船舶的建造，管子加工除了常用的碳钢管、紫铜管，大量的GRP管、不锈钢管也正在被使用，对船企管系加工能力及水平提出了更高的要求。
本文着重以金陵船厂建造的25000DWT化学品船货舱区域管系为例介绍不锈钢管的布置及生产设计要点；
不锈钢管材的种类及特性；
不锈钢管子材料的选用标准；
不锈钢管加工的流程；
不锈钢材料的焊接种类；
各类不锈钢的焊接操作流程技巧；
不锈钢管焊接缺陷（内凹）的解决方法；
不锈钢管表面酸洗钝化处理的方法和工艺要求。
为不锈钢管的加工焊接提供一套较完成的施工流程。
关键词：
管系制造不锈钢管焊接表面处理
第一章绪论------------------------------------------------------1
1.1管系制造现状--------------------------------------------------1
1.1.1管系制造在总装造船生产中发挥的重要作用----------------------1
1.1.2船舶管系制造的发展模式--------------------------------------2
1.1.3实现船舶管系制造科学发展------------------------------------3
1.2.不锈钢概述---------------------------------------------------3
第二章化学品船概况-------------------------------------------5
2.125000DWT化学品船概况--------------------------------------5
2.1.1主要尺寸及说明--------------------------------------------5
2.2.2化学品船需符合的相关规范要求---------------------------5
第三章不锈钢管材及附件--------------------------------------7
3.1不锈钢的种类-------------------------------------------------7
3.2不锈钢管材选用------------------------------------------------7
3.3不锈钢管附件的选用--------------------------------------------8
第四章不锈钢管系的设计与加工------------------------------10
4.1不锈钢管系的生产设计------------------------------------------10
4.1.1不锈钢管路的连接型式-----------------------------------------10
4.1.2不锈钢管的生产设计需注意的问题------------------------------11
4.2不锈钢管的加工安装--------------------------------------------12
4.2.1支管加工----------------------------------------------------12
4.2.2弯管加工----------------------------------------------------12
4.2.3不锈管的安装-------------------------------------------------12
第五章不锈钢管的焊接------------------------------------------13
5.1不锈钢焊接工艺------------------------------------------------13
5.1.1焊接方法----------------------------------------------------13
5.1.2焊接材料----------------------------------------------------13
5.1.3焊前准备----------------------------------------------------13
5.1.4焊接-------------------------------------------------------14
5.1.5焊后检查---------------------------------------------------15
5.2双相不锈钢焊接工艺-------------------------------------------15
5.2.1焊接方法的选择---------------------------------------------15
5.2.2接头形式及坡口---------------------------------------------15
5.2.3接头的清理及气体保护---------------------------------------16
5.2.4焊接材料---------------------------------------------------16
5.2.5焊接工艺参数-----------------------------------------------16
5.3不锈钢焊接的发展方向----------------------------------------16
第六章不锈钢的表面处理--------------------------------------17
6.1不锈钢管的主要腐蚀类型---------------------------------------17
6.2不锈钢的钝化-------------------------------------------------17
6.2.1不锈钢管件钝化---------------------------------------------18
6.2.2液货系统整体钝化-------------------------------------------18
结论（或结语）-------------------------------------------------20
致谢--------------------------------------------------------------21
参考文献---------------------------------------------------------22
第一章绪论
1.1管系制造现状
目前我管系加工水平普遍不高，但管系加工一直是我国船舶工业转模、建模工作的重要内容之一。
近年来，国内船厂大量承造高技术、高附加值船舶以及各类海洋工程，管系制造的标准越来越高，管系制造越来越受到船东、船检部门及造船企业的重视，船东对管系加工的要求越来越高。
建立现代总装造船模式是船企的发展方向，实现船舶管系制造的科学发展是总装造船企业面临的一个实际问题。
1.1.1管系制造在总装造船生产中发挥的重要作用
分段组成了船的躯体，设备好比船的器脏，而管系就是联系这些器脏的血管和神经。
目前管系制造以成为除分段建造以外的又一重要组成部分。
船舶管系制造是确保船舶动力装置、甲板设备、压载系统、生活设施等设备正常运转和船舶安全航行的关键，更是船舶使用寿命的重要保证。
以前国内船企对管系制造缺乏重视，很少把船舶管系制造作为一项课题加以研究。
存在重视分段、机电；
轻视管系制造的问题，使得大多数船厂的管系生产设计、加工工艺、焊接标准、表面处理、安装要求等一度很难满足船舶工艺技术要求，影响了主机、液压系统的投油和凋试。
而且，由于管系安装周期过长，管内清洁差，导致船舶质量不稳定，影响了国内船企整体水平的提升，管系制造工程在大力发展总装造船的今天，已成为国内船企仅次于除分段建造工程的第二大工程项目，管件加工与安装在整个造船过程中与分段建造、合拢紧密相连，而管系托盘这一中间产品的完整性，对缩短造船周期有着极其重要的作用。
由于管系加工、托盘、安装技术难度高、工艺复杂、规范严恪，生产配套难点多，因此，在实际工作中不易做好。
管系制造无论是在放样率、加工计划、生产场地、制造设备、物资准备，还是在托盘的建立等方面都比较滞后。
上世纪80年代末，为了加快我国造船工业的发展，上海沪东等船厂对船舶管系制造模式、环境、设备加大了管理力度，对管系制造进行了托盘化管理，管系制造在加快造船工业发展中的重要地位有了进一步的提高。
进入21世纪国内船企为了解决设计能力较弱，物资配套计划性差，生产规模不大，管系制造不能满足生产需求，很难达到实现托盘这一中间产品完整性的预期效果等问题，国内船企纷纷采取走出请进来的办法，到国内上规模的船厂参观学习，请造船技术水平先进国家的专家参与船企建模、转模。
金陵船厂为了解决管系制造问题，自2008年起多次请韩国专家进厂指导管系的生产设计建模。
目前我国许多造船企业建造了油轮、化学品船、滚装船等高技术高附加值船舶，许多船东对管系制造的全过程控制比分段更有过之而无不及，对管系制造要求更加严格。
他们从设计到工艺，从场地到设备，从培训到施工，从环境到流程，从安全到质量，都要求有非常严格的程序保证，管系制造已成为船东监造期间重点关注的项目。
国内—些总装造船企业成功的崛起，使我国的造船能力有了明县的提高，一个围绕船台（坞）搭载、码头调试的现代总装造船模式已得到大家的认可。
一个以分段制作，管系制造为主线，与外购外协、社会配套相呼应的总装造船企业运作方式已得到大家的认同，分段与管系制造在总装造船中的重要地位已在业界得到确认。
一艘船的管系有几十个系统、近万根管子，需要热浸锌、酸洗、磷化、钝化等多种表面处理，严格的生产规范，繁琐的生产准备，这给管系制造带来很多困难。
许多船厂一旦在分段制造能力方面得到提升，管系制造滞后问题就会显现，直接将影响分段的完整性、船坞搭载后系统的完整。
1.1.2船舶管系制造的发展模式
管系制造已成为船舶总装企业一个重要的生产制造项目，现代造船模式对管系制造的需求量大，但管系的生产周期长、工序多、流转环节多，但船企要求管系制造能以最快的速度和最完整的状态满足船台、船坞、码头在建船舶的需求，保证单元、分段、总组的完整性。
为满足现代造船模式的需求，一些总装造船企业对管系制造加大投资力度，在规划、布局方面给予重视，管系加工中心、管材和附件集配场地达数万乃至十几万平方米，彻底改善了管系制造环境，为提高总量，形成规模，为总装造船快速发展奠定了基础。
管系制造、配送、安装必须全过程、全方位地满足造船需求。
现阶段，我国船企管子放样、设计总体水平不高，修改情况比较严重，现配管数量居高不下，要考虑满足船东及船检的提交验收工作以及托盘集配、运输配送等要求，因此，在规划与布局时，管系制造车间一般设在分段建造厂内或总装厂区内，以利协调、管理、配套、运输。
管系制造设备对于造船企业来说并非大而全、高、精、尖最好，其选用应适合船企自身的实际需要。
目前，我国的船舶管系制造与日本、韩国相比还有—定差距。
船企不能盲目追求高、精、尖的设备，而是要选用一些适合船厂施工的管子弯制、切割、焊接设备，积极研究区域、岗位的生产流程，从而提高设备利用率，降低维修费用，提升员工素质，稳定职工队伍，从而提高人均管子生产量。
1.1.3实现船舶管系制造科学发展
管加工中心在推行管系制造精益管理过程中，在优化施工环境和作业流程的同时，按区域托盘组织生产已成为必由这路。
现代总装造船企业几乎所有配套设备均已外购外协，分段建造也有部分外扩，但管系制造外扩并不十分成功，从而管系制造成为总装企业唯一的完全自制的产品，因此，提高管子的生产总量，是现代总装造船企业实现快速造船的重要保证。
对管子生产按区域、分阶段、依类别进行施工；
按顺序、分工种、依流程开展生产；
分线、分道、分区进行操作，用流水生产的作业方式，区域化的封闭管理，一体化的生产模式，超市式的集配，自助式的配套，信息化的管理，以托盘的形式进行运作，使管系制造逐步标准化、专业化、成品化已势在必行。
船舶管系制造全面推行科学发展有许多工作要做。
一是提高设计质量，利用建造系列船的优势，加强信息反馈，减少重复性的差错，提高管子放样率，减少现配管与外场管从而降低现场安装人员施工的自由度。
二是统一管材、附件选用标准，缩减管材、附件规格，尽量避免非标产品的使用，推行标准材料。
给管系设计、采购、生产、托盘管理提供便利的条件。
三是生产设计时尽量将结构复杂的管件分解成结构简单的管件，尽量减少定型弯头的使用，增加机弯管的设计比例。
四是技术创新，应用现代信息技术，加强管子批量和品种，实现数控弯管无纸化生产，行成自动定长套料、切割倒角、托盘分类多功能管子生产流水线，加强管子多位置自动焊技术的攻关。
1.2不锈钢概述
不锈钢是指主加元素铬含量能使钢处于钝化状态、又具有不锈特性的钢。
为此，不锈钢W（Cr）应高于12％。
此时，钢的表面能迅速形成致密的Cr2O3，氧化膜，使钢的电极电位和在氧化性介质中的耐蚀性发生突变性提高。
在非氧化性介质（HCI、H2SO4）中，铬的作用并不明显，除了铬外，不锈钢中还须加入能使钢钝化的Ni、Mo等其他元素。
通常所说的不锈钢实际是不锈钢和耐酸钢的总称，不锈钢一般泛指在大气、水等弱腐蚀介质中耐蚀的钢，耐酸钢则是指在酸、碱、盐等强腐蚀介质中耐蚀的钢。
两者在化学成分的共同特点是W（Cr）均在12％以上，但由于合金化的差异，不锈钢并不一定耐酸．而耐酸钢一般具有良好的不锈性能。
第二章化学品船概况
2.125000DWT化学品船概况
2.1.1主要尺寸及说明
总 长：
169.5米
两柱间长：
160.4米
型 宽：
23.75米
型 深：
14.9米
设计吃水：
10.9米
全船肋距：
0.8米
本船是一艘油/化学品船（国际海事组织规范2型船）终年营运在世界各地，包括对劳伦斯海道，美国海湾，巴拿马及苏伊士运河及波罗的海/北海。
2.2.2化学品船需符合的相关规范要求
挪威船级社规范2001.1
芬兰国家规范
芬兰－瑞典冰区规范1985
国际海上生命安全公约及其修改通报。
国际船舶防止防污染公约 1973
国际海上避碰公约1972
国际装载公约1996
圣劳伦斯航行规定
巴拿马运河航行规定
波罗的海协议书
美国海岸警备队规定及其有关烟气排放控制
等等
第三章不锈钢管材及附件
3.1不锈钢的种类
不锈铜按照组织类型，可分为五类，即铁素体不锈钢、马氏体不甥钢、臭氏体不锈钢、双相不锈钢和沉淀硬化不锈钢。
各国不锈钢标准牌号对用列表3－1
表3-1各国不锈钢标准牌号对用列表
中国
国际标准
美国
日本
0Cr19Ni9
11
AISI304
SUS304
00Cr19Ni11
10
AISI304L
SUS304L
0Cr17Ni12Mo2
26,20a
AISI316
SUS316
00Cr17Ni14Mo2
19,19a
AISI316L
SUS316L
00Cr18Ni5Mo3si2
SUS329J3L
3.2不锈钢管材选用
不锈钢材料有许多牌号，如304、304L、316、316L（所述代号为美国材料试验协会标准ASTM代号）等，相同ASTM牌号管子的化学成分也有区别，如316L在欧共体标准（EN）内又可分为1．4404、1．4432和1．4435，因而选用时要查看各自具体的化学成分。
不同系统应该根据船舶规格书及具体使用要求选用合适的管材，同时配套选用相应材料的法兰、弯头、三通、异径等订货附件。
25000DWT化学品船材料的选用详见表3－2。
表3-225000DWT各系统不锈钢管材使用表
图名
用途
材料
备注
压载系统海水箱
蒸气及压缩空气吹洗管
AISI316L，Mo≥2.5％
压载系统
甲板蒸气和压缩空气吹洗管及化学药剂管
洗舱系统
清洗管
液货舱透气系统
液货舱透气管
应急海水箱
蒸汽和压缩空气吹洗管
甲板高压冲洗系统
甲板高压冲洗管
惰气及蒸发气回收系统
惰气及蒸发气回收管
氮气系统
高低压氮气管
机舱供水系统
液货区域的淡水管
甲板蒸汽系统
甲板蒸汽管
液货舱蒸汽熏舱系统
液货区域蒸汽管
液货舱内蒸汽管Mo≥2.5％
甲板压缩空气系统
甲板压缩空气管
液货系统
液货管
液货扫舱系统
液货扫舱管
液货舱加热系统
液货舱内蒸汽及加热盘管
其他AISI316L
油污水排放、监测系统
取样管
控制空气及淡水管
3.3不锈钢管附件的选用
由于船级社规范对管路连接法兰都有明确要求，所以在选择法兰前要仔细查阅相关规范。
本船入的是DNV船级社，根据DNV规范，与液货相关的危险品系统不锈钢管路的连接法兰选用GB2504（DIN2501）对焊法兰（带颈子法兰），其余系统选用GB2506搭焊法兰，另外根据规范要求对于I级管路，压力≤l0bar、温度≤400C℃、法兰外径<
150mm的可用GB2506搭焊法兰，DNl50及以上的法兰采用GB2504（DIN2501）对焊法兰（带颈子法兰）。
由于对焊法兰价格较贵，所以在满足要求的情况下尽量选用搭焊法兰。
由于大部分不锈钢管路系统使用了PTFE（TEFLON）垫片，而此垫片质地比较坚硬，考虑到密封效果，不锈钢法兰的密封面选用DIN2526标准（粗走刀丝：
锯齿形状）。
液货、扫舱等须整体钝化的管路使用的任何金属材料都不得低于316材料，否则会发生腐蚀甚至破坏的情况。
由于不锈钢管件的用量在造船周期中存在着一些不确定因素，数量加减的现象比较普遍，考虑到生产便利性，保证造船周期，可事先订购一部分管材专门用于加工管件。
订购这部分管材时要考虑管材的负公差及加工管件时的壁厚减薄率，同时还要满足船级社规范对管件的要求。
25000DWT化学品船管材壁厚的选用详见表3－3
表3-325000DWT化学品船管材壁厚的选用
管子通径mm
管子外径mm
管子壁厚mm
管件母材壁厚mm
15
21.3
2
20
26.9
25
33.7
32
42.4
40
48.3
50
60.3
2.3
65
76.1
80
88.9
100
114.3
2.6
2.9
125
139.7
150
168.3
200
219.1
3.2
250
273
3.6
300
323.9
4
4.5
400
406.4
5
第四章不锈钢管系的设计与加工
4.1不锈钢管系的生产设计
化学品使用的不锈钢管量比较大，而且不锈钢价格也很昂贵，所以设计时要注意以下事项：
（1）设计之前须查阅相关规范，在满足规范的情况下选用最小壁厚的不锈钢管，这样可以减少不锈钢管的重量，节约成本。
（2）我厂决定DN50以下的不锈钢管采用弯管机弯制，而不用定型弯头焊接，在选用弯制不锈钢管时，应充分考虑管子弯角处的减薄率，弯制后的最小壁厚应≧DNV规范中的最小强度壁厚要求。
不锈钢管的设计布置基本同碳钢管，适用《船舶管系布置和安装通用技术条件》（CB*/Z345-85）标准。
4.1.1不锈钢管路的连接型式
由于不锈钢法兰价格非常昂贵，所以不锈钢管路大部分选用对接焊连接和套管连接，必要时才选用法兰连接。
通常情况下，DN≥25（OD≥Φ33．7）的不锈钢管采用对接焊连接，DN<
25（0D<
Φ33．7）的不锈钢管采用套管连接（由于小管子对接焊比较困难），不锈钢管穿水密舱壁时采用不锈钢护套管通舱件。
与液货相关的液货、液货扫舱、液货透气、洗舱系统等危险品系统，无论大小均采用对接焊的连接型式。
在局部接阀、附件或必须可拆（考虑到系统检修）及焊接困难的地方采用法兰连接的型式。
25000DWT化学品船的不锈钢套管、护套管的
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