1、船舶热水供水管路改造设计与应用【摘要】船舶管系遍布全船，而热水供水管系是所有管系中故障发生率较高管系。本文结合热水管系故障频发的现象，分析了故障发生的原因及机理，并针对性的提出了改造措施。 【关键词】热水管系 改造 应用 一、引言 船舶海上航行，所有的供给保障全靠单船自己实现，为此船舶设施的可靠性直接关乎着船舶航行的安全及广大船员的生活保障。但是由于设备及材质原因，船舶热水供水管路经常性的出现管路腐蚀及裂纹漏水，特别是海上航行期间，出现频繁的漏水故障，给船员生活带来了极大不便，也给船舶淡水保障带来了压力。为了更好的提供生活热水保障，同时为了提高设备稳定运行的可靠性，针对对热水供水管系进行了改造
2、设计，并实船进行了改造应用。 二、故障原因分析 全船热水管系装船设计为铜质管系，铜材质相对较软，热胀冷缩现象明显，夜晚期间，特别是气温较低的时候，管系冷热温差太大，连接处垫片和法兰接头热应力太大，垫片损坏及法兰端裂纹现象经常出现，同时热水水温较高，加剧了管路腐蚀的程度。下面就材质热胀冷缩、材质腐蚀两个可能造成管路漏水的角度进行分析。 （一）材质热胀冷缩与故障的关系 热胀冷缩是物体的一种基本性质，物体在一般状态下，受热以后会膨胀，在受冷的状态下会缩小。这是由于物体内部的粒子运动会随温度改变，当温度上升时，粒子的振动幅度加大，令物体膨胀；但当温度下降时，粒子的振动幅度便会减少，使物体收缩。船舶热水
3、供水管路为紫铜材质，且内部液体温度变化幅度较大，冬天可在 5至 100之间变化，其线膨胀系数如表 1 所示： 而热膨胀公式为：L=Lt 其中：L 热膨胀造成的长度改变 L 原本长度 热膨胀系数 t 温度的改变 在冬季，热水供水管系的温度变化 t 约 80，以 100 米的管线计算，带入公式可以得出：L=1008018.50.000001= 0.148 可以得出每 100 米管路在冬天的长度变化就为 14.8cm，而全船的关系总长度约为 800 多米，频繁的膨胀变化对管路连接处垫片频繁挤压，对管路焊接点频繁的挤压拉升，造成管路接头垫片损坏和管路裂纹漏水。（二）材质腐蚀与故障的关系 紫铜管在大气中
4、的腐蚀 当铜暴露于大气之中，其表面通常形成绿棕色或者蓝绿色的腐蚀薄层，称为铜绿。铜在大气中的腐蚀主要受到气候条件、大气中有害气体及悬浮物的影响。气候条件包括大气相对湿度、气温等。船舶常年处于海上航行阶段，柴油机的尾气等含有大量的硫化物，且相对湿度超过 75%，腐蚀是显著的。这主要是因为在铜表面上吸附水膜下 SO2 增加了阳极的去钝化作用，在高湿度条件下，由于水膜凝结增厚，SO2 参与了阴极的去极化作用，尤其是当 SO2 的质量分数0.5%时，此作用明显增大，因而加速了腐蚀的进行。虽然大气中 SO2 含量很低，但它在水溶液中的溶解度很大，SO2 溶于水膜生成的 H2SO3 是强去极化剂，对大气腐
5、蚀有加剧作用。 紫铜管在水中的腐蚀 船舶热水供水中，管路在水中的腐蚀可分为纯水腐蚀和淡化海水腐蚀。铜在含氧纯水中的腐蚀是吸氧腐蚀，在一定条件下，阳极反应产生的 Cu2O 可在铜表面形成完整的保护膜，其表层的Cu2O 在水中溶解氧的作用下被部分氧化成 CuO。因此，铜表面的氧化物保护膜具有双层结构，其内层为 Cu2O，外层则由 Cu2O 和 CuO 组成。铜表面这种保护膜的形成防止了铜在水中的进一步腐蚀，其完整性和稳定性也就决定了铜在水中的腐蚀速度。但实际热水供水管路以腐蚀为主，其内部长期与热水接触，温度较高，平均腐蚀速度会增加。 三、改造方案设计 本方案的提出主要从下几个方面提出：一是根据热水
6、供水管系随温度变化而引起长度变化的规律， 寻找合适的部件予以解决；二是根据热水供水管系腐蚀机理随温度变化的规律，研究减缓管系腐蚀的办法，主要如下： （一）热应力解决方案设计 对于管路的膨胀，考虑采用管路弹性连接管路进行解决，在全船热水供水管路每 15 米处加装弹性连接管，弹性管的伸缩范围约在 2cm 左右。解决了管系频繁的膨胀变化对管路连接处垫片频繁挤压，对管路焊接点频繁的挤压拉升，造成管路接头垫片损坏和管路裂纹漏水的问题。 （二）管路腐蚀解决方案设计 对于管路腐蚀主要从两个方面解决，一是解决管路内部的腐蚀，主要是在弹性接头内部加装小块的金属材质（主要是锌材质，金属活跃度比同要强） ，以牺牲小
7、金属的方式保护管路；二是解决管路外部腐蚀问题，主要是对包裹材料进行重新选购，在保证隔热性的基础上对外层的材料进行密封包裹，尽量热管管路与船内潮湿空气的接触。 （三）实船试验 通过改造以后近两年的运行观察，发现热水管路故障率明显降低可见在该技术应用后，全船热水供水管路的漏水故障率大大降低。 四、结束语 通过改造船舶热水供水管系具有以下的有点： （1）实现了全船热水供水管系零故障趋势的目标，为船舶航行安全及船员生活用水保障奠定了基础。 （2）通过改造大大提高了设备使用寿命，节约能耗，降低了设备维修费用，为提高公司效益打牢基础。 参考文献： 1张文广.循环水系统铜腐蚀原因分析与解决措施J.工业用水与废水，2008.
