塑料管材PPR管實船應用的工藝技術

(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期蠕變性能，已經廣泛應用于建筑領域，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，對塑料管材PPR管應用于船舶建造進行探討。

1 塑料管材作用特點

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[5-6]見表1。

表1 船舶管系中的塑料管使用分類

2 PPR管和其他塑料管材性能對比

2.1 PPR與PE

PPR管和PE管都在供水系統中使用，有著共同點，也有區別。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用。兩者性能對比見表2。

由表2可見，PPR優勢明顯，全部性能優于PE管。

2.2 PPR與PVC

PPR管和PVC管都是塑料管，但是區別比較大，性能對比見表3[7]。

由于PVC管強度較弱，目前僅用于灰水、黑水管路中[8]。相對PVC管使用的局限性，PPR管無疑有更加廣泛的適用范圍。

3 應用PPR管需解決的問題

158KCOT為自主開發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PPR管，穿越防火艙壁/甲板采用不銹鋼管。

3.1 防火結構貫通形式不成熟

不同的防火等級有不同的防火節點，同一防火等級也有不同的穿艙形式，PPR用在船舶上屬于新材料的應用，廠家尚不能提供經過船級社認可的專用貫穿裝置，因此只能采用經過船檢認可的不銹鋼穿艙裝置來銜接PPR管[9]。PPR管經過船級社認可的防火節點見圖1、2。可以看出無論是用保護套管加通艙件復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]。因為法蘭是較重的管附件，因此在靠近法蘭位置處需設置額外的支架防止變形。

PE、PE-RT管典型防火節點見圖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。當發生火災時，橡膠密封塞和橡膠防火帶能夠迅速膨脹十倍以上，充滿整個鋼套管內部空間，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性能對比

圖2 PPR管防火節點b(防火等級為A-15、B-60)

圖3 PE、TE-RT管防火節點(防火等級為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設計，只是新技術在使用過程中的臨時過渡手段，安裝的便利性和經濟性有待開發。

3.2 管路膨脹問題

船舶上的管路不僅走向復雜，長度也遠遠超出普通陸上建筑物，必須充分考慮管路的熱脹冷縮問題。根據在一些民船的實際應用情況看，PE-RT管的變形非常嚴重，變形的管路不僅十分丑陋，而且存在性能缺陷，試航時經常發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生變形滲漏。因此PPR管的管路膨脹問題也必須在設計時加以考慮。通常利用膨脹環對管路的膨脹進行補償，減少膨脹對管路造成的軸向應力保證管路系統的使用效率及延長管材的使用壽命。典型的膨脹環形成方式見圖4，空間受限區域膨脹環布置見圖5。

表4 膨脹量有關數值

圖4 典型的膨脹環形成示意

圖5 受限空間U型彎

圖中FP是固定支架，GL是滑動支架，作為膨脹環的管路上必須要有滑動支架，管子直接接觸管卡時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。

4 結論

PPR管通過在158K油船上的應用對比PE-RT管優點明顯，主要體現在以下幾方面。

1)線膨脹系數小，設置膨脹環的數量小得多；

2)質地剛硬，運輸、存放、安裝不易變形；

3)重量輕。易于搬運和安裝，安裝簡便可靠，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，船廠報驗及后續保修壓力小。

5)對船員健康有利。

但也存在一些不足。

1)國內符合條件的廠家較少，管材普遍進口，價格較高。

2)目前穿艙形式需連接不銹鋼穿艙件，材質不統一，質量大，需要加支架，成本有所增加，而且安裝及維修不方便。