淺談改造船管系設計與施工

趙東升

（招商局重工（深圳）有限公司，深圳 518054）

1 引言

由于材料及人力成本的增長，使得船舶改造項目的經濟性越來越受到船東們的關注，如VLCC改造為FSO或FPSO、工程船的設備升級和加裝DP-2動力定位系統等。

船舶改造項目是一個復雜的系統工程，涉及工種多、專業廣、技術密集。而改造船的管系設計又是最為復雜、繁瑣的一項工作，關系著項目的順利交付使用。因此，通過我公司已交付的“華天龍”船改造項目，談談對如何做好改造船的管系設計與施工的一些看法。

2 界面劃分

2.1 設計與船東界面

項目開始前期要與船東確定合同范圍、設計界面、澄清規格書；如果部分設計是由船東或船東指定設計公司做詳細設計，則需要向船廠提供供圖計劃、OFE設備認可圖計劃、以及總布置圖的確認等。

（1）合同范圍

合同要明確規定設計區域、設計形式，明確每個SI的具體內容以及對后續VO事項的處理說明。

（2）設計界面

項目開始前期要與船東協商確定設計界面，明確船廠設計范圍和設計內容；對舊改項目的拆除或重新設計需要明確的書面說明；對材料、設備的訂貨界面要有明確的說明。

（3）澄清規格書

規格書要明確規定各區域的工程改造狀況及工程量，對后續設計和生產要有明確的指導意義；船東與船廠要不定期對規格書不合理的地方進行協商修改，對不明確的地方進行完善。

（4）船東供圖計劃

在保證項目節點計劃的前提下，船廠與船東要協商好供圖計劃，同時要考慮圖紙的升版狀況對船廠設計的影響，盡量做到升版前提前知會船廠，減少風險。

（5）OFE設備認可圖

明確船東提供設備認可圖的時間，以及確保設備資料完整準確，保證船廠對設備底座、管子接口等設計的準確性，必要時船廠可以協助船東對VCD的認可；對于后期設備到貨的檢驗，船廠需派技術人員驗貨，主要檢驗設備底座、管接口與認可圖是否一致。

（6）確認總布置圖

項目開始初期及時確認好總布置圖，建議由船東、船廠雙方共同協商并定版總布置圖，對于不合理的布置進行調整，避免造成設計浪費。

2.2 設計與生產界面

（1）出完設計圖紙后，盡快與項目主管及相關生產人員進行技術交底，匯報哪些系統設計無法出圖，以及下發圖紙的設計深度等；

（2）部分改造區域因設計無法出圖的、走向需實船勘驗布置的、在布置過程中與原船的結構、電纜、管路干涉的，由設計人員實船勘察核實并固化方案，以提高生產工作效率；

（3）根據施工需要在甲板或艙壁上開設工藝孔的，由現場提供孔的位置及大小，下發正式修改單，修改單內容需包含孔的臨時加強方案；

（4）部分管系需要現場修改時，設計主管應與車間主管一起制定管子走向，避免改造后管子走向與其他專業干涉等問題。

2.3 設計各專業間界面

（1）所有新增加的設備，由輪機專業負責出布置圖，由鐵舾專業出詳圖及生產設計圖紙；管系專業則需根據布置圖中設備的接口位置布置管系走向；電氣專業則需要根據布置圖的設備控制箱位置布置電纜走向；

（2）各專業在項目初期要梳理出改造清單，主要包括換新設備、改造設備、位移設備清單；電纜和管系要確定改造界面，按照系統或設備預估電纜和管子改造清單。

3 設計依據

（1） 改造規格書及合同的有關條款規定；

（2） 依據改造規格書編寫的管系建造標準，并由船東認可后作為該項目生產設計的依據；

（3） 相關船級社的規范、規則以及船級社檢驗的有關要求；

（4） 船體結構、線型及分段、總段劃分，以及機艙、泵艙、主船體及上層建筑區域的各類機電設備、船舶設施及房艙設施的具體布置要求；

（5） 改造船的基礎設計、詳細設計所確定的布置圖等；

（6） 主機、輔機、甲板機械等各類機電設備的技術資料及管系閥件、附件的連接規定；

（7） 國家標準、行業標準和企業標準的有關規定；

（8） 依據公司確定的船舶建造方針和相關要求，以生產為中心進行設繪和出圖。

4 設計方法

4.1 三維建模

根據各項目的改造技術規格書，在總布置圖中分區域對改造部分進行劃分，并評估可做三維建模的部分。通常以下改造內容，可完全按造船模式進行三維建模和出圖：

（1） 改造新增加結構和設備等，可整體做三維建模（如：直升機平臺、居住模塊、設備單元或煙囪等）；

（2） 原船空艙改為機械處所或電氣間等，該區域可進行三維建模；

（3） 露天甲板部分，可做三維建模。

4.2 三維激光掃描

三維激光掃描技術是一項實景復制技術，利用專業儀器對海上平臺、大型船舶等各種工程對象進行激光掃描復制。現場操作不影響船舶正常作業，所得數據以點云的形態呈現并保留，進而通過點云將工程模型恢復[2]。

三維激光掃描的原理是利用對實際設施掃描來得到完工圖紙，我們稱為逆向工程，如圖1所示。

圖1 三維掃描建模流程

（1）在現場找合適的位置建立站點掃描和建立點云數據文件。掃描時受到單個站點視角的約束，通常不易形成完整的設施形體點云信息，存在無點云記錄的部分，因此需利用增加站點來增加新的點云；

（2）輸入點群、指定測定點群文件輸入系統，可以將在多個位置測定的結果輸入；

（3）點云數據整合模型；

（4）把處理好的整合模型導入3D繪圖軟件當背景并優化模型，如圖2所示。

圖2 三維掃描處理后的模型

三維激光掃描可針對新加設備、設備換新等，對于原船管線進行實景復制并導入三維模型中，管線的設計可參照模型進行修改，不僅節約時間，還降低管線的修改率，對于改造船項目具有非常重要的作用。

5 現場施工

對于改造項目中無法建模出圖的部分，設計主管應提前告知項目經理，由船方、項目主管、施工領班和設計主管四方現場制定改造路線。確定管線的走向后，施工領班即刻安排人員現場取樣、制作、校管和安裝管路。其流程是根據船上需連接的具體位置采用樣棒或自己繪制的草圖，在內場彎制、拼接成形后，運到現場校正連接件，連接件與管子點焊、定位焊后，再運回內場焊接并清理、試壓、鍍鋅或涂裝，最后裝到船上。

5.1 現場取樣

現場取樣時要遵循以下原則：

（1）選擇合理的走向，盡可能與現場已有的管子組成束并列整齊，避免不必要的迂回和斜支；

（2）對并列管或交叉管，鄰近兩根管（包括附件）的間距應在20 mm以上，還要考慮有需要包扎絕緣的管子，以及與船體結構的間距；

（3）現場取樣的管子應便于安裝和操作。管子形狀優先順序是：直管、平面彎曲、立體彎曲；

（4）在管子彎頭附近設置法蘭時，原則上法蘭不得嵌入管子的彎曲部位；直角彎的管子，應避免出現較長的直角邊等長現象，其一端法蘭盡可能的靠近彎頭；

（5）對于定型彎頭拼裝的管子應按照前述的校管方法加工制作；

（6）需彎制的管子要根據管子的直徑和彎曲半徑，考慮彎管機能否加工；

（7）管路支架的布置應符合標準規定；支架的設置應避免其對船體結構造成影響，特別不應在船體結構孔上和板材的自由邊上焊接管路支架。

5.2 制作與安裝

根據上述的取樣原則，制作和安裝方法如下：

（1）根據現場取回的圖樣，在內場拼裝連接件和管段。管段下料時可適當留取一定的余量，目的是防止尺寸的誤差或其他因素造成管段不夠長。連接件和管段的連接處進行定位點焊；

（2）將所有拼裝好的管段運到船上，放到指定位置上安裝；

（3）預先設置為調整管的管段需進行管子的劃線、切割余量和校正法蘭，劃線時注意要減去法蘭連接處的端距；

（4）切割管段的余量，所有鋼管均用機械方法切割，切割管子的截面與管子的中心線垂直，且管子切割面應光滑；

（5）所有管段應橫平豎直，確認無誤以后進行臨時螺栓螺栓連接或點焊和定位焊。如是法蘭連接，法蘭密封面中間用臨時墊片或相同厚度的替代物如鐵絲等代替，否則管子制作好以后將放不進去墊片；

（6）注意定位焊一定要牢固，防止在運輸過程中法蘭松動；

（7）在法蘭或套管上做好標記，拆下管段運回內場進行焊接、清理、壓力試驗、表面處理等；

（8）表面處理完的管段，再次上船安裝即可。

6 管路拆除與回裝

6.1 管路拆除

管路拆除要遵循以下原則：

（1）拆除的管段、連接件及閥附件作好有效的馬克標記，并集中送回車間處理；

（2）拆除該管子所傳送的介質，包括與該系統相關聯的閥和附件；

（3）熟悉管子的基本走向及正反方向；

（4）油管及易燃氣體管路拆除必須冷工作業；

（5）拆開后的管路務必作好有效可靠的封堵；

（6）所有管口、進出油口不允許使用破布塞進進行封堵；

（7）螺紋連接管口拆開后必須使用對應加工好的悶塞、悶頭上緊封好，再用塑料薄膜包覆管口進行防水、防沙塵處理；

（8）法蘭連接管口拆開后必須使用對應加工好的鋼制盲板法蘭上緊密封好，密封墊床要使用耐油墊床，封好后再用塑料薄膜包覆法蘭進行防水、防沙塵處理；

（9）部分管段、閥件沒辦法使用悶頭、悶塞和盲板密封時，才可以使用封口膠布貼牢油口后再用塑料薄膜包裹進行保護；

（10）起運人員在對管段的吊運過程中如發現保護封堵工作沒做好，應立即通知相關施工單位，待重新做好保護后方可吊運，并配合起重工將拆除的管子吊運至車間堆放

6.2 管路回裝

回裝管路需先將原法蘭端面墊片清理干凈，用劃針之類的工具將藏在密封水線內的污物清出。檢查管子內孔有無雜物、污物，清理干凈后配上合適螺栓、墊片，將管子法蘭按記號對好，先插上尖鐵對準螺栓孔后將螺栓全部帶上，按左右上下順序緊固螺栓。

一般拆除的管路應按原位安裝，原布置不合理和安裝檢修有困難時可做適當調整，但其管材材質和規格應與原設計一致。

當回裝管路的規格（如管壁厚度）不明時，可將信息告知生產人員，其中所用材質如無合格證或對其中數據有懷疑時，須按規范要求補做試驗。

7 質量控制

無論是設計繪圖、車間制作、船上安裝還是管材和管路附件的質量等，都要保持其標準性。同時質檢人員更要對管系的焊接與施工工藝進行嚴格的監督和管理，執行管系質量的監管是整個改造過程中的重要環節，相關監管工作至關重要。

8 結論

本文通過自身參與改造船項目為依據，從設計到施工、從界面劃分到現場安裝，提出了改造船管系設計及施工過程中需要注意的問題，希望能為后續的改造船的設計和施工提供借鑒。