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(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)性越來越受到船東們的關(guān)注，如VLCC改造為FSO或FPSO、工程船的設(shè)備升級(jí)和加裝DP-2動(dòng)力定位系統(tǒng)等。

船舶改造項(xiàng)目是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，涉及工種多、專業(yè)廣、技術(shù)密集。而改造船的管系設(shè)計(jì)又是最為復(fù)雜、繁瑣的一項(xiàng)工作，關(guān)系著項(xiàng)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(xiàng)目，談?wù)剬?duì)如何做好改造船的管系設(shè)計(jì)與施工的一些看法。

2 界面劃分

2.1 設(shè)計(jì)與船東界面

項(xiàng)目開始前期要與船東確定合同范圍、設(shè)計(jì)界面、澄清規(guī)格書；如果部分設(shè)計(jì)是由船東或船東指定設(shè)計(jì)公司做詳細(xì)設(shè)計(jì)，則需要向船廠提供供圖計(jì)劃、OFE設(shè)備認(rèn)可圖計(jì)劃、以及總布置圖的確認(rèn)等。

（1）合同范圍

合同要明確規(guī)定設(shè)計(jì)區(qū)域、設(shè)計(jì)形式，明確每個(gè)SI的具體內(nèi)容以及對(duì)后續(xù)VO事項(xiàng)的處理說明。

（2）設(shè)計(jì)界面

項(xiàng)目開始前期要與船東協(xié)商確定設(shè)計(jì)界面，明確船廠設(shè)計(jì)范圍和設(shè)計(jì)內(nèi)容；對(duì)舊改項(xiàng)目的拆除或重新設(shè)計(jì)需要明確的書面說明；對(duì)材料、設(shè)備的訂貨界面要有明確的說明。

（3）澄清規(guī)格書

規(guī)格書要明確規(guī)定各區(qū)域的工程改造狀況及工程量，對(duì)后續(xù)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)要有明確的指導(dǎo)意義；船東與船廠要不定期對(duì)規(guī)格書不合理的地方進(jìn)行協(xié)商修改，對(duì)不明確的地方進(jìn)行完善。

（4）船東供圖計(jì)劃

在保證項(xiàng)目節(jié)點(diǎn)計(jì)劃的前提下，船廠與船東要協(xié)商好供圖計(jì)劃，同時(shí)要考慮圖紙的升版狀況對(duì)船廠設(shè)計(jì)的影響，盡量做到升版前提前知會(huì)船廠，減少風(fēng)險(xiǎn)。

（5）OFE設(shè)備認(rèn)可圖

明確船東提供設(shè)備認(rèn)可圖的時(shí)間，以及確保設(shè)備資料完整準(zhǔn)確，保證船廠對(duì)設(shè)備底座、管子接口等設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性，必要時(shí)船廠可以協(xié)助船東對(duì)VCD的認(rèn)可；對(duì)于后期設(shè)備到貨的檢驗(yàn)，船廠需派技術(shù)人員驗(yàn)貨，主要檢驗(yàn)設(shè)備底座、管接口與認(rèn)可圖是否一致。

（6）確認(rèn)總布置圖

項(xiàng)目開始初期及時(shí)確認(rèn)好總布置圖，建議由船東、船廠雙方共同協(xié)商并定版總布置圖，對(duì)于不合理的布置進(jìn)行調(diào)整，避免造成設(shè)計(jì)浪費(fèi)。

2.2 設(shè)計(jì)與生產(chǎn)界面

（1）出完設(shè)計(jì)圖紙后，盡快與項(xiàng)目主管及相關(guān)生產(chǎn)人員進(jìn)行技術(shù)交底，匯報(bào)哪些系統(tǒng)設(shè)計(jì)無法出圖，以及下發(fā)圖紙的設(shè)計(jì)深度等；

（2）部分改造區(qū)域因設(shè)計(jì)無法出圖的、走向需實(shí)船勘驗(yàn)布置的、在布置過程中與原船的結(jié)構(gòu)、電纜、管路干涉的，由設(shè)計(jì)人員實(shí)船勘察核實(shí)并固化方案，以提高生產(chǎn)工作效率；

（3）根據(jù)施工需要在甲板或艙壁上開設(shè)工藝孔的，由現(xiàn)場提供孔的位置及大小，下發(fā)正式修改單，修改單內(nèi)容需包含孔的臨時(shí)加強(qiáng)方案；

（4）部分管系需要現(xiàn)場修改時(shí)，設(shè)計(jì)主管應(yīng)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(yè)干涉等問題。

2.3 設(shè)計(jì)各專業(yè)間界面

（1）所有新增加的設(shè)備，由輪機(jī)專業(yè)負(fù)責(zé)出布置圖，由鐵舾專業(yè)出詳圖及生產(chǎn)設(shè)計(jì)圖紙；管系專業(yè)則需根據(jù)布置圖中設(shè)備的接口位置布置管系走向；電氣專業(yè)則需要根據(jù)布置圖的設(shè)備控制箱位置布置電纜走向；

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

3 設(shè)計(jì)依據(jù)

（1） 改造規(guī)格書及合同的有關(guān)條款規(guī)定；

（2） 依據(jù)改造規(guī)格書編寫的管系建造標(biāo)準(zhǔn)，并由船東認(rèn)可后作為該項(xiàng)目生產(chǎn)設(shè)計(jì)的依據(jù)；

（3） 相關(guān)船級(jí)社的規(guī)范、規(guī)則以及船級(jí)社檢驗(yàn)的有關(guān)要求；

（4） 船體結(jié)構(gòu)、線型及分段、總段劃分，以及機(jī)艙、泵艙、主船體及上層建筑區(qū)域的各類機(jī)電設(shè)備、船舶設(shè)施及房艙設(shè)施的具體布置要求；

（5） 改造船的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)所確定的布置圖等；

（6） 主機(jī)、輔機(jī)、甲板機(jī)械等各類機(jī)電設(shè)備的技術(shù)資料及管系閥件、附件的連接規(guī)定；

（7） 國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)規(guī)定；

（8） 依據(jù)公司確定的船舶建造方針和相關(guān)要求，以生產(chǎn)為中心進(jìn)行設(shè)繪和出圖。

4 設(shè)計(jì)方法

4.1 三維建模

根據(jù)各項(xiàng)目的改造技術(shù)規(guī)格書，在總布置圖中分區(qū)域?qū)Ω脑觳糠诌M(jìn)行劃分，并評(píng)估可做三維建模的部分。通常以下改造內(nèi)容，可完全按造船模式進(jìn)行三維建模和出圖：

（1） 改造新增加結(jié)構(gòu)和設(shè)備等，可整體做三維建模（如：直升機(jī)平臺(tái)、居住模塊、設(shè)備單元或煙囪等）；

（2） 原船空艙改為機(jī)械處所或電氣間等，該區(qū)域可進(jìn)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(shù)是一項(xiàng)實(shí)景復(fù)制技術(shù)，利用專業(yè)儀器對(duì)海上平臺(tái)、大型船舶等各種工程對(duì)象進(jìn)行激光掃描復(fù)制?，F(xiàn)場操作不影響船舶正常作業(yè)，所得數(shù)據(jù)以點(diǎn)云的形態(tài)呈現(xiàn)并保留，進(jìn)而通過點(diǎn)云將工程模型恢復(fù)[2]。

三維激光掃描的原理是利用對(duì)實(shí)際設(shè)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(xiàn)場找合適的位置建立站點(diǎn)掃描和建立點(diǎn)云數(shù)據(jù)文件。掃描時(shí)受到單個(gè)站點(diǎn)視角的約束，通常不易形成完整的設(shè)施形體點(diǎn)云信息，存在無點(diǎn)云記錄的部分，因此需利用增加站點(diǎn)來增加新的點(diǎn)云；

（2）輸入點(diǎn)群、指定測定點(diǎn)群文件輸入系統(tǒng)，可以將在多個(gè)位置測定的結(jié)果輸入；

（3）點(diǎn)云數(shù)據(jù)整合模型；

（4）把處理好的整合模型導(dǎo)入3D繪圖軟件當(dāng)背景并優(yōu)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(duì)新加設(shè)備、設(shè)備換新等，對(duì)于原船管線進(jìn)行實(shí)景復(fù)制并導(dǎo)入三維模型中，管線的設(shè)計(jì)可參照模型進(jìn)行修改，不僅節(jié)約時(shí)間，還降低管線的修改率，對(duì)于改造船項(xiàng)目具有非常重要的作用。

5 現(xiàn)場施工

對(duì)于改造項(xiàng)目中無法建模出圖的部分，設(shè)計(jì)主管應(yīng)提前告知項(xiàng)目經(jīng)理，由船方、項(xiàng)目主管、施工領(lǐng)班和設(shè)計(jì)主管四方現(xiàn)場制定改造路線。確定管線的走向后，施工領(lǐng)班即刻安排人員現(xiàn)場取樣、制作、校管和安裝管路。其流程是根據(jù)船上需連接的具體位置采用樣棒或自己繪制的草圖，在內(nèi)場彎制、拼接成形后，運(yùn)到現(xiàn)場校正連接件，連接件與管子點(diǎn)焊、定位焊后，再運(yùn)回內(nèi)場焊接并清理、試壓、鍍鋅或涂裝，最后裝到船上。

5.1 現(xiàn)場取樣

現(xiàn)場取樣時(shí)要遵循以下原則：

（1）選擇合理的走向，盡可能與現(xiàn)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(duì)并列管或交叉管，鄰近兩根管（包括附件）的間距應(yīng)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(jié)構(gòu)的間距；

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

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

（5）對(duì)于定型彎頭拼裝的管子應(yīng)按照前述的校管方法加工制作；

（6）需彎制的管子要根據(jù)管子的直徑和彎曲半徑，考慮彎管機(jī)能否加工；

（7）管路支架的布置應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定；支架的設(shè)置應(yīng)避免其對(duì)船體結(jié)構(gòu)造成影響，特別不應(yīng)在船體結(jié)構(gòu)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(jù)上述的取樣原則，制作和安裝方法如下：

（1）根據(jù)現(xiàn)場取回的圖樣，在內(nèi)場拼裝連接件和管段。管段下料時(shí)可適當(dāng)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(jìn)行定位點(diǎn)焊；

（2）將所有拼裝好的管段運(yùn)到船上，放到指定位置上安裝；

（3）預(yù)先設(shè)置為調(diào)整管的管段需進(jìn)行管子的劃線、切割余量和校正法蘭，劃線時(shí)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(jī)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(yīng)光滑；

（5）所有管段應(yīng)橫平豎直，確認(rèn)無誤以后進(jìn)行臨時(shí)螺栓螺栓連接或點(diǎn)焊和定位焊。如是法蘭連接，法蘭密封面中間用臨時(shí)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(jìn)去墊片；

（6）注意定位焊一定要牢固，防止在運(yùn)輸過程中法蘭松動(dòng)；

（7）在法蘭或套管上做好標(biāo)記，拆下管段運(yùn)回內(nèi)場進(jìn)行焊接、清理、壓力試驗(yàn)、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(biāo)記，并集中送回車間處理；

（2）拆除該管子所傳送的介質(zhì)，包括與該系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)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?xì)怏w管路拆除必須冷工作業(yè)；

（5）拆開后的管路務(wù)必作好有效可靠的封堵；

（6）所有管口、進(jìn)出油口不允許使用破布塞進(jìn)進(jìn)行封堵；

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

（8）法蘭連接管口拆開后必須使用對(duì)應(yīng)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(jìn)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(shí)，才可以使用封口膠布貼牢油口后再用塑料薄膜包裹進(jìn)行保護(hù)；

（10）起運(yùn)人員在對(duì)管段的吊運(yùn)過程中如發(fā)現(xiàn)保護(hù)封堵工作沒做好，應(yīng)立即通知相關(guān)施工單位，待重新做好保護(hù)后方可吊運(yùn)，并配合起重工將拆除的管子吊運(yùn)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(nèi)的污物清出。檢查管子內(nèi)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(hào)對(duì)好，先插上尖鐵對(duì)準(zhǔn)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(yīng)按原位安裝，原布置不合理和安裝檢修有困難時(shí)可做適當(dāng)調(diào)整，但其管材材質(zhì)和規(guī)格應(yīng)與原設(shè)計(jì)一致。

當(dāng)回裝管路的規(guī)格（如管壁厚度）不明時(shí)，可將信息告知生產(chǎn)人員，其中所用材質(zhì)如無合格證或?qū)ζ渲袛?shù)據(jù)有懷疑時(shí)，須按規(guī)范要求補(bǔ)做試驗(yàn)。

7 質(zhì)量控制

無論是設(shè)計(jì)繪圖、車間制作、船上安裝還是管材和管路附件的質(zhì)量等，都要保持其標(biāo)準(zhǔn)性。同時(shí)質(zhì)檢人員更要對(duì)管系的焊接與施工工藝進(jìn)行嚴(yán)格的監(jiān)督和管理，執(zhí)行管系質(zhì)量的監(jiān)管是整個(gè)改造過程中的重要環(huán)節(jié)，相關(guān)監(jiān)管工作至關(guān)重要。

8 結(jié)論

本文通過自身參與改造船項(xiàng)目為依據(jù)，從設(shè)計(jì)到施工、從界面劃分到現(xiàn)場安裝，提出了改造船管系設(shè)計(jì)及施工過程中需要注意的問題，希望能為后續(xù)的改造船的設(shè)計(jì)和施工提供借鑒。