淺議油船改裝瀝青船

王 靜，徐海軍

(南通中遠船務工程有限公司，江蘇 南通 226005)

某油船于2013年5月份到我公司進行瀝青船的改裝修理，期間經歷了超高溫惡劣天氣的挑戰，歷時5個多月，于2013年10月24日成功交付。如今該船運行狀況良好，船東高度贊揚了本次改裝修理的成功完成。本文從絕熱材料的選擇和安裝、加熱盤管的制作和安裝、貨油管和伴熱管的制作和安裝、新鍋爐房的設置和吊運安裝、以及貨油濾器的設計制作5個方面詳細分析了瀝青船改裝的技術難點，以期對其他船廠對于該類型船舶的修理起到借鑒作用。

1 絕熱材料的選擇和安裝

該船選用的保溫材料是泡沫玻璃，泡沫玻璃具有吸水率低、絕熱效果好、防水、防氣、耐高低溫、吸聲、容重輕、不燃燒、耐腐蝕、防鼠害、機械強度高、容易加工以及便于施工等特點。為了可靠地安裝固定，可把每4片泡沫玻璃分為1組，每塊泡沫玻璃由碰釘固定，采用薄鐵皮蓋面，四周用扁鐵壓住鐵皮，再等間距地布置螺柱固定住扁鐵，從而牢固地將絕熱層固定，見圖1。所有與其它艙室或空間相鄰的艙壁 (橫艙壁、縱艙壁、斜坡、壁墩、強框架等)均需設置500mm的延伸區域，以防止溫度通過壁板傳遞到相鄰艙室，從而導致熱量的損失，且可能造成相鄰艙室溫度過高危害主船體的結構及其他的系統。延伸端部采用角鋼L110×70×8封頭。絕緣層安裝的難點主要集中在邊角的處理上。首尾線型位置艙壁與艙壁相交位置為非直角區域，因為絕緣層為硬度較高的泡沫玻璃，不能彎曲加工。所以邊角節點安裝的合理性直接影響到施工的難易與進度。邊角的處理方式主要分3種情況進行:小于90°、介于90°到180°之間、大于180°。

圖1 泡沫玻璃絕緣層安裝節點示意圖

2 加熱盤管的制作和安裝

為了給貨艙區提供足夠的熱量以保證溫度控制在180℃左右，全部貨艙底部及斜坡均安裝了大量的加熱盤管。每個貨艙加熱盤管被分為3個獨立的回路，三進三出，每組回路均與主甲板的主熱油進出管相連。為方便加熱盤管的吊運進艙、現場安裝、后續維修保養及有效降低熱膨脹效應對加熱盤管的危害，加熱盤管被分成若干組片體獨立制作，且每組加熱盤管均采用U型螺栓固定在管子支架上，見圖2。加熱盤管片體的制作、試壓均在車間進行，從而大幅度減少了現場放樣、安裝、對接、電焊、打磨等艙內工作，在有效保證產品質量的同時，降低了生產成本，縮短了生產周期。片體進艙后再用連接管將各組加熱盤管連接成完整的回路。加熱盤管采用DN50、SCH40普通無縫鋼管彎制而成，彎頭大小取4倍管徑，采用冷彎機折彎，此處在彎頭磨具制作的時候需要特別注意，磨具的半徑應考慮無縫鋼管的彈性變形，即制作的磨具實際半徑應略小于理論半徑。為了降低每組加熱盤管的熱膨脹效應對盤管的損害，每組加熱盤管長度不大于9m，而為了有效減少彎頭的數量，并結合廠內庫存鋼管的長度規格，每組加熱盤管長度不小于6m。盤管對接采用氬弧焊，并用套管連接，從而起到雙重保護的作用。為方便加熱盤管的吊運進艙、現場安裝、后續維修保養，每組加熱盤管均被固定在管子支架上，支架的大小根據各組加熱盤管的尺寸確定。支架主框架采用IPE140工字鋼，斜撐采用U100槽鋼，支腿采用IPE200工字鋼。

圖2 貨艙區加熱盤管典型布置圖

3 貨油管和伴熱管的制作和安裝

由于貨物是約180℃的瀝青，為了有效保證整個貨油系統的順利運行，泵房內貨油泵、濾器、以及貨艙區外的貨油管均設置2根DN50、SCH40的伴熱管，再敷設100mm厚的陶瓷棉絕熱層包裹住貨油管及伴熱管，而室外區域的絕熱層同甲板熱油管路一樣，均使用不銹鋼鐵皮包裹絕熱層，接縫處使用密封膠密封。為了防止熱油循環過程中熱量的損失，整個熱油循環管路從鍋爐進出口到主甲板貨艙熱油進出口均敷設陶瓷棉，并用不銹鋼鐵皮包裹，鐵皮接縫處使用密封膠密封，防止雨水從接縫處滲入陶瓷棉而降低絕熱效果。為了有效防止熱油主管的熱膨脹效應破壞熱油管路、支架，熱油進出主管均布置有數個伸縮膨脹接頭，支管則設置了合適的膨脹彎頭，見圖3。

圖3 甲板貨油管、熱油管布置圖

4 新鍋爐房的設置和吊運安裝

為了保證熱油系統的順利運行，在熱油泵與鍋爐之間設置1臺熱油膨脹柜，從而及時地排除整個管路系統中的氣體，補充整個熱油系統運行中的熱油損耗。加熱盤管里的熱油由鍋爐房內的2臺3.9kW的熱油鍋爐提供，熱油鍋爐將熱油加熱至指定溫度后 (約220℃)，輸送到熱油主管，再經主管流向各路支管，然后流向各個艙室加熱盤管，經加熱盤管給大艙貨品加熱后再回到熱油回路，最后再通過熱油泵將熱油送回熱油鍋爐，完成整個加熱循環。為了給2臺鍋爐 (1臺備用)、膨脹柜、泵、閥組等提供足夠的空間，該船在原生活區后面的艉甲板上新加一鍋爐房，見圖4。

圖4 鍋爐房內部布置圖

鍋爐房分設3層甲板，將其分割成上下2個空間，在下部空間布置鍋爐及泵組，上部空間布置蒸汽鍋爐和熱油膨脹柜。因詳設圖紙上的材料、規格均為歐標，需要國外定制，且價格較高，供貨周期長。通過強度計算，提出了國標替代歐標的可行性方案。在充分滿足強度的前提下，替代產品所產生的結構重量無明顯變化，取得了設計公司和船東的認可，也為船東縮短了船期、節約了開支。將鍋爐房的3個分段、2臺鍋爐和1個熱油膨脹柜分步交替吊裝。分段1吊運上船定位安裝焊接完畢后，吊運2臺熱油鍋爐及泵組到位，并做必要保護措施后，分段2吊運上船。分段2裝焊完畢后，再吊運蒸汽鍋爐和熱油膨脹柜到位，做好必要的保護措施后，最后吊裝分段3。通過逐步交叉吊裝，避免了工藝孔的開設，減少了大量現場挖補工作，降低了人力成本，避免了材料浪費，節省了現場安裝時間。

5 貨油濾器的設計制作

因貨油材質的變化，原貨油泵已無法滿足新的工作要求，所以需要將原來的4臺貨油泵拆除并更換成3臺新的螺桿泵，并為每臺貨油泵配備1個貨油濾器 (見圖5)。該濾器因為需要與貨油泵及原船的貨油管通過法蘭連接，而泵房的可用空間有限，需要特別定制。在進行了濾網強度、流量、濾通面積比、濾器筒體加熱罩強度等的專業計算后，濾器的各項參數達到了相關技術要求，大幅度降低了濾器的現場制作難度。價格也比市面上成品濾器更為便宜，同時該濾器的工作效率也得到了船東的認可。

圖5 貨油濾器布置圖

濾器加熱套筒需承受7MPa的高壓熱油，根據有限元建模分析，在安全系數取1.5倍的情況下，本濾器加熱套筒內部構件最危險點受力約為207MPa，而且該加熱套采用AH32高強鋼制作，強度完全滿足工作需要。

以上從5個方面闡述了油船改裝成瀝青船的技術難點，我們在對該公司一系列油船改裝成瀝青船的過程中，積累了大量的技術參數和豐富的生產經驗，在瀝青船改裝領域開創了市場。