肖錦強(qiáng)　龐春志

（1.廣船國(guó)際總裝二部；2.廣船國(guó)際廣利公司　）

舵機(jī)液壓管非焊接接頭的應(yīng)用

肖錦強(qiáng)1龐春志2

（1.廣船國(guó)際總裝二部；2.廣船國(guó)際廣利公司）

本文主要介紹了船上舵機(jī)液壓管非焊接接頭的應(yīng)用、制作方法和優(yōu)缺點(diǎn)。應(yīng)用非焊接接頭減少了管路焊接工作量，提高了施工效率和管路安裝質(zhì)量。

舵機(jī)液壓管非焊接接頭應(yīng)用

0　前言

隨著造船業(yè)的高速發(fā)展,船舶的建造周期越來(lái)越短，如何保證建造質(zhì)量是擺在我們面前的一個(gè)難題，我們嘗試在一些船用設(shè)備的液壓管路上采用了無(wú)焊接的管路接頭。

舵機(jī)液壓系統(tǒng)的工作壓力比較高，一般采用高壓四方法蘭或平肩螺紋接頭進(jìn)行焊接后的連接。舵機(jī)液壓管路的工作壓力比較高，現(xiàn)場(chǎng)校裝的管路由于受到環(huán)境條件的限制，焊接難度加大，存在焊縫合格率偏低、液壓系統(tǒng)串油周期較長(zhǎng)等問(wèn)題。因此，我們?cè)谀炒鏅C(jī)液壓系統(tǒng)管路上開(kāi)始采用了新的無(wú)焊接擴(kuò)口松套法蘭、成型接頭的非焊接管路連接形式，大大減少了現(xiàn)場(chǎng)管的焊接工作量，降低了施工難度，改善了施工人員的作業(yè)環(huán)境，大大縮短了舵機(jī)液壓系統(tǒng)的安裝周期，提高了生產(chǎn)的效率，目前該種管路接頭的連接形式在一些船上推廣應(yīng)用。

1　舵機(jī)液壓系統(tǒng)的簡(jiǎn)介

本船采用液壓推桿式舵機(jī)、液壓系統(tǒng)由主泵組、輔泵組、自動(dòng)舵伺服機(jī)構(gòu)、液壓油箱和手搖泵等組成。舵機(jī)液壓系統(tǒng)的工作壓力為165bar，強(qiáng)度試驗(yàn)壓力為310 bar，系統(tǒng)油液的清潔度為NAS1683中7級(jí)要求。該船舵機(jī)液壓系統(tǒng)的管子、37度擴(kuò)口法蘭、成型接頭均為廠家全套供貨，同時(shí)廠家配備專用的擴(kuò)口機(jī)和成型機(jī)工具，便于管子的現(xiàn)場(chǎng)擴(kuò)口或成型制作。成型接頭一般可分為L(zhǎng)輕型和S重型兩種類型，適用的管子外徑為8mm至38mm之間。L輕型的工作壓力約為160至500bar，S重型的工作壓力約為315至800bar。擴(kuò)口法蘭根據(jù)不同的法蘭標(biāo)準(zhǔn)可分為三種類型，分別為SAE3000、SAE6000和DIN。SAE3000類型的擴(kuò)口法蘭工作壓力約為50至350bar，SAE6000類型的擴(kuò)口法蘭工作壓力約為420bar，DIN類型的擴(kuò)口法蘭工作壓力約為5350至400bar，適用的管子外徑常為42mm至140mm之間。舵機(jī)液壓系統(tǒng)的管材為非標(biāo)準(zhǔn)的一級(jí)非焊無(wú)縫管，管子的規(guī)格常用外徑X壁厚表示，本船使用的管子規(guī)格為50×3mm，35×3mm，25×2.5mm，22×3mm，18×3mm，此類非標(biāo)的管子相比常用的CB/T3075標(biāo)準(zhǔn)的船用鋼管的外徑偏大。本船為無(wú)限航區(qū)航行的公務(wù)船，船東綜合考慮到該船作業(yè)環(huán)境的海況存在振動(dòng)大、溫差大等特點(diǎn)，要求采用非焊接形式的管路連接方式。采用這種非焊接接頭的舵機(jī)液壓系統(tǒng)初次投資成本較高，但是可以大大減少管子的焊接量、降低勞動(dòng)成本、縮短串油和整個(gè)舵機(jī)液壓系統(tǒng)的安裝周期。

2 擴(kuò)口法蘭和成型接頭的制作和安裝

2.1擴(kuò)口法蘭的制作和安裝

松套法蘭+管端擴(kuò)口是管路連接的一種非焊接方式，俗稱擴(kuò)口法蘭連接。它的基本制作流程為先對(duì)管子進(jìn)行鋸割，后去除管端的毛刺，每個(gè)管端擴(kuò)口前先裝進(jìn)一個(gè)松套法蘭，注意松套法蘭的兩個(gè)端面是存在正反面之分的，法蘭的正面是經(jīng)過(guò)表面加工處理的，表面光滑，安裝時(shí)正對(duì)擴(kuò)口管端。法蘭的反面則為整體鑄造成型的，平面沒(méi)有再次加工，表面粗糙，法蘭的反面安裝時(shí)要背對(duì)管子擴(kuò)口端。然后在專用的擴(kuò)口機(jī)設(shè)備上對(duì)管子的管端進(jìn)行擴(kuò)口，根據(jù)所選擇的管子外徑，選擇與擴(kuò)口機(jī)相匹配的夾具和37度擴(kuò)口模具進(jìn)行管端的冷加工。管端擴(kuò)口成37度后要重點(diǎn)對(duì)管端口和兩個(gè)頂錐進(jìn)行清潔干凈，同時(shí)檢查頂錐槽里的O型密封圈松緊合適度和橡膠的質(zhì)量。這是擴(kuò)口法蘭連接中滿足高壓密封的關(guān)鍵點(diǎn)所在。一對(duì)頂錐可分為DO型和DF型兩種類型，DF型頂錐是在37度錐面縱向方向處加工圓形凹槽，使用O型密封圈與擴(kuò)口的管子管端進(jìn)行縱向方向的密封。D0型頂錐是在DF型頂錐縱向密封的基礎(chǔ)上在橫向接觸面上多加工一個(gè)圓形凹槽，使用O型密封圈進(jìn)行頂橫向的密封。最后2根已擴(kuò)口的管子、一對(duì)松套法蘭、一對(duì)頂錐及O型密封圈通過(guò)螺栓的緊固連接，起到管路的密封作用。具體的連接見(jiàn)示意圖1和實(shí)物圖2。

圖1　擴(kuò)口法蘭連接示意圖

　　　圖2　擴(kuò)口法蘭實(shí)物圖

2.2成型接頭的制作和安裝

成型接頭技術(shù)是在國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO8434-1中第一部分：24度壓縮式管接頭技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的，它是一種螺母+密封環(huán)+成型管組成的新型耐高壓非焊接管接頭。我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)GB/T3737的卡套式管接頭主要是依靠上緊螺母將卡套環(huán)壓縮在管子表面上從而起到密封的作用，沒(méi)有對(duì)管端進(jìn)行擠壓成型，一般只適用于管路系統(tǒng)壓力小于10MPA的低壓管路上。對(duì)于高壓力的管路系統(tǒng)目前使用了新型的成型接頭。成型接頭與普通的卡套式接頭均使用相同的接頭本體和螺母，成型接頭是一種非焊接的管接頭，具有施工簡(jiǎn)單、耐高壓力時(shí)密封性穩(wěn)定好等特點(diǎn)，相對(duì)卡套式接頭，更適合劇烈振動(dòng)的工況如船舶、海洋工程，管子成型外徑尺寸在10至42mm之間，適用于小管徑管子之間的非焊接連接。鋼管的管端成型是在廠家配套的成型機(jī)設(shè)備上實(shí)現(xiàn)的，它的基本制作流程為先對(duì)管子進(jìn)行鋸割，后去除管端的毛刺，每個(gè)管端口成型前前先裝進(jìn)一個(gè)螺母，安裝螺母時(shí)注意有螺紋端的螺母面朝向管端，根據(jù)所選管子外徑，選擇與成型機(jī)相匹配的成型模具進(jìn)行管端的冷加工成型。管子成型后在管端套上密封環(huán)，將兩根管子通過(guò)接頭本體和螺母內(nèi)外螺紋配合上緊在一起，從而起到密封的作用。成型接頭的實(shí)物圖見(jiàn)圖3。

圖3　成型接頭實(shí)物圖

3　擴(kuò)口法蘭和成型接頭在該船使用的優(yōu)缺點(diǎn)

3.1擴(kuò)口法蘭和成型接頭使用的優(yōu)點(diǎn)

本船舵機(jī)液壓系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)管廣泛使用了新型的無(wú)焊接管子連接方式中的擴(kuò)口法蘭和成型接頭。因?yàn)楣茏訜o(wú)需再進(jìn)行焊接，大大減低了焊接工的勞動(dòng)強(qiáng)度和勞動(dòng)成本的投入，成型接頭或擴(kuò)口法蘭的制作周期相比焊接管更短，制作質(zhì)量穩(wěn)定，密封性好。舵機(jī)焊接管焊接后的焊縫質(zhì)量必須經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的檢驗(yàn)，出現(xiàn)不合格的焊縫質(zhì)量問(wèn)題后管子必須重新制作，這樣將浪費(fèi)大量的時(shí)間、人力、物力。同時(shí)焊接的管子可能存在少量的焊渣、焊瘤，嚴(yán)重影響到舵機(jī)液壓系統(tǒng)的串油周期和質(zhì)量，但擴(kuò)口法蘭或成型接頭因?yàn)闆](méi)有焊接工序所以就無(wú)需擔(dān)心焊渣、焊瘤影響到油液清潔度的問(wèn)題。通過(guò)船舶舵機(jī)液壓管的實(shí)際使用比較，一般的舵機(jī)液壓系統(tǒng)若使用焊接方式的管子連接起來(lái)，整個(gè)制作、焊接、管子密試及處理安裝的時(shí)間約需要1個(gè)月的時(shí)間，若使用無(wú)焊接的擴(kuò)口法蘭或成型接頭方式制作管子，現(xiàn)場(chǎng)只需7天即可完成制作，因?yàn)槠渲泄?jié)省了管子的焊接、打磨、焊縫檢驗(yàn)、管子處理等許多流程，大大縮短了整個(gè)系統(tǒng)安裝完整性的周期。同時(shí)焊接方式的管子串油周期一般需要15天，但全部使用無(wú)焊接方式的成型接頭、擴(kuò)口法蘭連接的管子只需5天的串油時(shí)間就能達(dá)到系統(tǒng)的清潔度要求。擴(kuò)口法蘭和成型接頭非焊接管子連接方式可以減少現(xiàn)場(chǎng)焊接的工作量，改善施工人的工作環(huán)境，大大縮短了管子安裝的周期，可以大大的降低人工成本，但該接頭的采購(gòu)成本比較高。

3.2擴(kuò)口法蘭和成型接頭應(yīng)用上的不足

本船舵機(jī)液壓系統(tǒng)管子大部分都使用了無(wú)焊接的擴(kuò)口法蘭、成型接頭的連接方式，但設(shè)備本身廠帶的外接端是各式各樣的，部分接頭無(wú)法進(jìn)行非焊接的連接。舵機(jī)液壓系統(tǒng)高壓部分的管子和平肩接頭的外徑原則上要求為同一管徑，但實(shí)際生產(chǎn)中主泵組的舵機(jī)廠家配過(guò)來(lái)的高壓平肩接頭管子外徑和系統(tǒng)中的管子外徑不一致，造成了后期廠家重新加工配對(duì)的非標(biāo)管接頭，校裝好的管子需重新制作，浪費(fèi)了大量的時(shí)間和人力、物力。同時(shí)廠家制作的部分成型接頭密封環(huán)和擴(kuò)口法蘭O型密封圈存有一定的來(lái)貨質(zhì)量問(wèn)題，在壓力高達(dá)到40MPA時(shí)進(jìn)行密封性試驗(yàn)時(shí)，容易出現(xiàn)O型密封圈斷裂，密封環(huán)橡膠脫落漏油問(wèn)題。望后續(xù)船舶設(shè)計(jì)部門與舵機(jī)廠家技術(shù)部門進(jìn)行有效的溝通，提供外部管路的數(shù)據(jù)及技術(shù)參考要求，修改舵機(jī)廠外部管口的外形尺寸，設(shè)計(jì)部門配套相應(yīng)的非焊接成型接頭和擴(kuò)口法蘭的無(wú)焊接連接方式的接頭，以使整個(gè)舵機(jī)液壓系統(tǒng)全部使用無(wú)焊接的連接方式，減少現(xiàn)場(chǎng)的焊接工作量和難度，同時(shí)廠家提高密封環(huán)和擴(kuò)口法蘭O型密封圈的制造質(zhì)量或優(yōu)化材質(zhì)，使其能承受更高的壓力，這樣擴(kuò)口法蘭和成型接頭在高壓管路系統(tǒng)密封性、縮短安裝周期和降低生產(chǎn)成本上的優(yōu)勢(shì)將更加明顯。

4　結(jié)束語(yǔ)

液壓系統(tǒng)管路采用了無(wú)焊接擴(kuò)口法蘭、成型接頭的非焊接形式進(jìn)行管路間的連接，大大減少了管路的焊接工作量。經(jīng)過(guò)對(duì)新技術(shù)、新工藝的了解、掌握，通過(guò)大家的努力，施工人員已基本掌握了擴(kuò)口機(jī)、成型機(jī)設(shè)備的日常操作，掌握了無(wú)焊接擴(kuò)口法蘭、成型接頭安裝方式，大大降低了勞動(dòng)者的工作強(qiáng)度和工作的難度，改善了現(xiàn)場(chǎng)的作業(yè)環(huán)境，縮短了生產(chǎn)的周期，降低人工成本，確保了船舶上液壓系統(tǒng)的整體質(zhì)量，目前該技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用。

[1]中船海洋科技公司的非焊接管系產(chǎn)品選型手冊(cè)，2010。

[2]舵機(jī)工作圖

10.3969/j.issn.2095-4506.2016.01.006

肖錦強(qiáng)（1981--），男，工程師，船舶輪機(jī)。

龐春志（1979--），男，高級(jí)工，船舶管工。

（2014-12-10）