古新年，曾志偉，董云風

(廣州文沖船舶修造有限公司，廣東 廣州 511462)

隨著MARPOL公約和MEPC決議，明確2020年1月1日開始，在全球海域實行船舶燃油硫含量的質量百分數(shù)不超過0.5%，在營運船上加裝脫硫系統(tǒng)成為不少船東的選擇。國內華南地區(qū)某修船廠承接的超大型集裝箱船脫硫系統(tǒng)改裝任務，在實施過程中存在不少質量問題，不僅增加了船舶的改裝成本，也延長了船舶的改裝周期，個別船舶因設計原因造成脫硫系統(tǒng)無法正常運行，迫使船方使用低硫油，導致船舶營運成本上升。本文結合實例，重點探討加裝混合式脫硫系統(tǒng)質量控制方法。

1 工程介紹

1.1 系統(tǒng)工作原理

混合式脫硫系統(tǒng)工作原理示意圖如圖1所示，柴油機或鍋爐燃燒的含硫廢氣進入洗滌塔后，經海水噴淋排放。噴淋后匯集的酸性海水通過管路直接排放至舷外，這一過程被稱為開式脫硫過程。若噴淋的海水先被收集至洗滌艙，與堿性藥劑經水處理單元中和后再循環(huán)進入洗滌塔用于廢氣脫硫，則稱為閉式脫硫過程。經中和后的酸性海水也可駁運至零排放艙再排出舷外。

圖1 混合式脫硫系統(tǒng)工作原理示意圖

1.2 工程特性

圖1僅為單一脫硫塔的工作原理，對于超大型集裝箱船，通常需同時加裝3個脫硫塔，而這3個脫硫塔分別為主機、發(fā)電機和鍋爐排放的廢氣進行脫硫，它們依賴1套共用的管路和設備運行。

據(jù)統(tǒng)計，超大型集裝箱船加裝混合式脫硫系統(tǒng)主要涉及艙室改裝、機械和電氣設備安裝、管路加裝等工程，其主要工程量統(tǒng)計如表1所示。

表1 混合式脫硫系統(tǒng)主要工程量統(tǒng)計

1.3 常見工程質量問題分析

在脫硫系統(tǒng)加裝過程中，質量問題是無法完全避免的，總結發(fā)現(xiàn)，玻璃鋼管在運輸、安裝及運行過程存在的問題較多，集中表現(xiàn)為管壁磕碰損傷，因黏接口不牢靠及船舶振動導致玻璃鋼管漏水，而這些現(xiàn)象在國內其它船舶企業(yè)也時有發(fā)生，說明玻璃鋼管技術在船舶領域的運用還不夠成熟。陳火炬[1]論述了玻璃鋼管在船舶上的應用，指出玻璃鋼管在船舶領域雖然受到了不少船東的青睞，但距離普遍運用仍然任重而道遠。表2為混合式脫硫系統(tǒng)加裝過程常見的質量問題，這些質量問題會造成一定的質量損失，因返工和返修造成人工成本增加以及施工周期拖延，問題嚴重時可能還會造成脫硫系統(tǒng)無法運行，因此必須制定和實施行之有效的質量控制方法。

表2 混合式脫硫系統(tǒng)加裝過程常見的質量問題

2 質量控制方法

為降低和控制質量問題發(fā)生，項目實施過程中應實施行之有效的質量控制。質量控制方法應遵循質量管理體系的基本要求，包括質量策劃、檢驗清單編制及質量風險源辨識與防控，質量控制中心前移，抓好事前控制；強調過程控制，做好對關鍵工序的檢查與控制，使產品質量滿足產品設計及規(guī)范要求。

2.1 制定質量策劃和檢驗清單

質量策劃是整個質量控制過程的核心，它涵蓋了工程的主要內容和各部門質量職責分工，提出質量控制目標。對于這種超大型集裝箱船的脫硫改裝工程，因之前缺少相關改裝經驗，所以質量策劃應盡量具體與細化，應將質量控制要求具體到每一個系統(tǒng)和系統(tǒng)中每一個設備、管路、儀器儀表等，因此，必須提前詳細掌握系統(tǒng)原理，了解具體的實施過程。充分開展質量風險源辨識，并根據(jù)風險等級開展質量風險源防控，也是質量策劃的核心要務，可有效降低船體結構、機械與電氣設備，管路及附件等在施工過程中發(fā)生質量問題的風險。

混合式脫硫系統(tǒng)相比較于單一的開式或閉式結構，工程周期長，施工節(jié)點多，因此必須明確和細化質量檢驗控制點，并制作成清單交由業(yè)主、監(jiān)理或驗船師審核。同時，還應該對相應的施工人員開展質量交底，明確各項質量控制及檢驗要求。檢驗清單應涵蓋工程加裝全過程，包含從管路和結構預制到系統(tǒng)完工調試等各個環(huán)節(jié)的系統(tǒng)加裝工程，如結構分段和管路預制、設備安裝、管路試壓、電纜敷設與設立支撐，膨脹節(jié)安裝與檢驗等。

2.2 實施標準施工流程

推進標準施工流程是近兩年在不斷的嘗試過程中形成的一種行之有效的方法，可指導參與項目的各專業(yè)人員按流程規(guī)范操作，也有利于質量管理人員分清檢驗環(huán)節(jié)與重點，防止錯檢、漏檢的發(fā)生。以海水系統(tǒng)為例，制定的標準檢驗流程可包括以下內容。

1)工藝技術準備和交底。督促施工方理解混合式脫硫系統(tǒng)的運作原理，找出關鍵控制點，編制工藝方案，督促施工人員進行技術交底。

2)材料入庫檢驗。材料控制是質量控制中必要環(huán)節(jié)，確認外購物資及證書是否符合要求。

3)管路內場預制。督促施工人員嚴格按照技術圖紙和焊接工藝進行施工，不符合要求的及時返工，進一步控制好管路質量。

4)管路現(xiàn)場安裝。確定現(xiàn)場管路的布置和走向，確定結構開孔和支撐點，做好玻璃鋼管與附件黏接等工作。

5)泵、熱交換器等設備安裝。檢查設備底座的焊接，檢查設備固定安裝，布置適宜的設備支撐、螺栓、墊片、壓力表等。

6)管路試壓。將每一個系統(tǒng)按壓力等級和管內介質劃分成試壓包，明確管線檢查、管路沖洗、試壓及恢復等過程。

7)系統(tǒng)調試。系統(tǒng)調試時應重點檢查和記錄設備、管路和儀表運行狀況，對系統(tǒng)的完整性和運行的穩(wěn)定性進行最終的驗收。

2.3 產品過程控制

2.3.1 玻璃鋼管施工質量控制

玻璃鋼管主要以玻璃纖維及其制品為增強材料，以高分子成分的不飽和聚脂樹脂、環(huán)氧樹脂等為基本材料，以石英砂等無機非金屬顆粒材料為填料作為主要原料[2]。因其具有良好的內、外防腐蝕性能，使得在脫硫系統(tǒng)中的使用率大大提高，也讓其在脫硫裝置加裝工程中成為質量控制重點關注對象。

在脫硫改裝系統(tǒng)中，玻璃鋼管一般應用于海水供水、洗滌水以及水處理單元等系統(tǒng)，玻璃鋼管現(xiàn)場黏接口漏水是比較常見的問題，一旦問題發(fā)生則會造成機艙進水，導致電氣設備絕緣降低、短路等，系統(tǒng)也可能因此無法運行。結合工程實際，可從如下幾個方面加強控制和管理。

1)現(xiàn)場打磨和黏接控制。玻璃鋼管管壁結構分層，在現(xiàn)場打磨和黏接時應嚴格按照廠家提供的黏接工藝指導書進行施工。

以國內某玻璃鋼管生產廠家為例，玻璃鋼管道與附件采用錐度的連接形式，管道黏接口打磨滿足指定的錐度要求，黏接口打磨長度根據(jù)管道不同的規(guī)格型號進行選擇，管道表面光亮層需打磨干凈并去除灰層。玻璃鋼管黏接口打磨示意圖見圖2。黏接前，將AB膠液按比例進行調配并充分攪拌，如環(huán)境溫度過低可通過加熱的方式使膠液達到充分能攪拌為宜。用刮板在管段和附件黏接面均勻涂抹適當厚度的膠黏劑，將管段和附件裝配在一起并用力推緊。常溫下，黏接口完全固化需24 h，在此之前不宜對管道進行移動或壓水，防止黏接口松脫。

圖2 玻璃鋼管黏接口打磨示意圖

2)玻璃鋼管固定及試壓。玻璃鋼管固定支架應安裝到位，盡可能確保其貼合管路。在脫硫系統(tǒng)運作過程中，大管徑玻璃鋼管內部的洗滌水等液體流量大時，管路振動的可能性也就越大，容易造成玻璃鋼管變形或與其他結構碰撞，損壞玻璃鋼管。

如果管路支撐尚未夾緊管路，則存在管路振動的風險，因此在玻璃鋼管檢驗過程中，需重點檢查玻璃鋼管支架固定螺母是否上緊、支架與管身是否存在間隙等，防止管道注水后在整體重量增加的情況下，管路發(fā)生移位、黏接口漏水或松脫等問題。對于玻璃鋼管試壓，可參考《給水排水管道工程施工及驗收規(guī)范》，結合設計圖紙要求進行試壓，假若黏接口出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象，應按照現(xiàn)場黏接要求對滲漏的位置進行處理，再次試壓確保漏點消除。

3)玻璃鋼管運輸過程控制及碰傷處理。在運輸時應保護玻璃鋼管和管件免受沖擊載荷及點載荷，因此可采用套裝運輸，從而確保管道安全，也可節(jié)省運輸費用[3]。吊裝玻璃鋼管到船上時，吊機還應使用適合的吊裝繩，以免損壞其表面的玻璃材料；若未及時做好防護措施，玻璃鋼管表面出現(xiàn)磕碰、損壞，可根據(jù)損傷情況，先對管道碰傷處進行清洗打磨，選擇與管道材質性能相同的材料，并根據(jù)管材的使用壓力，設計需要補強的厚度和面積，然后手糊補強達到設計要求。待補強部位凝膠固化，管道可以投入正常使用。

2.3.2 金屬波紋管安裝質量控制

在脫硫系統(tǒng)加裝工程中，玻璃鋼管、壓載水管等管道系統(tǒng)的熱脹冷縮和系統(tǒng)振動都屬于不利因素，會降低管路系統(tǒng)穩(wěn)定性，增加管路破裂、法蘭漏水的風險。金屬波紋管，也稱膨脹節(jié)，是一種撓性元件，利用薄壁波紋的柔性變形來吸收上述不利因素[4]，補償管道的軸向位移及少量的橫向位移。在實際施工過程中，如果安裝或保護不當，金屬波紋管在熱態(tài)時容易發(fā)生扭曲變形、破裂，現(xiàn)場交叉作業(yè)造成表面燙傷等問題，因此應重視并控制金屬波紋管的施工質量。

1)安裝方面。常出現(xiàn)的問題有金屬波紋管兩端管子法蘭的間距和中線未調整到位，造成金屬波紋管安裝后壓縮量偏大或偏小，并產生橫向形變。波紋管材料為奧氏體不銹鋼，膨脹系數(shù)比普通碳鋼大，容易發(fā)生溫差應力[5]，內部壓力和溫差應力的綜合作用可能會導致波紋管失效。

對于標準長度500 mm的波紋管，安裝前，應檢查波紋管與兩端管子中線偏差不超過5 mm，波紋管冷態(tài)壓縮量不超出規(guī)范要求5 mm，隨后需要嚴格按照設計圖紙要求對固定支架和導向支架進行安裝。在實際施工過程中檢查發(fā)現(xiàn)，30%的金屬波紋管在安裝后，冷態(tài)壓縮量大于5 mm，在熱態(tài)時發(fā)生了變形并出現(xiàn)裂紋等問題，這對船舶出廠后不利，因此，需調整波紋管。對于壓縮量超差+10 mm以上的波紋管，可增加不銹鋼法蘭進行調整，壓縮量超差在+5～+10 mm的法蘭可增加墊片，而壓縮量超差-5 mm以上的需要進行改管。

2)防護方面。由于機艙施工環(huán)境復雜，在金屬波紋管施工區(qū)域往往存在吊運、焊接等交叉作業(yè)，容易磕碰或劃傷金屬波紋管，降低金屬波紋管的防腐蝕能力，也不符合相關的質量控制要求。因此在現(xiàn)場交叉作業(yè)時，可在表面做一些必要的防護，防止撞壞或燙傷波紋管。

3 結束語

隨著對超大型集裝箱船加裝混合式脫硫系統(tǒng)實施有效的質量控制，產品質量問題的發(fā)生率有效壓降，生產成本和生產周期隨之得到改善，而這也是企業(yè)追求高質量發(fā)展，提升市場競爭力的重要手段之一。文中所闡述的質量控制方法既有普適性，也有特定性，企業(yè)生產特點或船舶類型不同，實施方法也應該因地制宜并使之更加具有針對性，才能使質量控制的作用和優(yōu)勢徹底發(fā)揮出來。