塑料管在船舶管路系统中的应用

塑料管在船舶管路系统中的应用缪银龙江苏科技大学船海系，江苏张家港 (215600)E-mail：abcde1231210@摘要：重点介绍了各种塑料管的产品特性、生产应用情况以及在船舶建造中的应用前景。

关键词：聚氯乙烯管(PVC) 铝塑复合管(PAP) 聚乙烯管(PE) 聚丙烯管(PP-R) 聚+j‘烯管(PB) 缠绕玻璃钢管(GRP) 产品特性船舶管路系统1、引言本世纪50年代以后，随着石油化学工业的飞速发展，行油深加T技术日趋完善，塑料制品种类多样化，产量迅速增长，使之逐步发展成为一种新型T程材料。

其中，以塑料为原料的塑料管道产品也得到了长足的发展和应用。

2、系统介绍塑料管和传统管材相比，具有重量轻，耐腐蚀，水流阻力小，节约能源，安装简便迅速，造价较低等显著优势，受到了管道工程界的青睐。

为此，许多发达国家塑料管制造商与管道工程界进行了广泛的合作，投入了大量人力、物力和财力进行了全面的开发研究，使原料合成生产、管材管件制造技术、设计理论和施工技术等方面得到了发展和完善，并积累了丰富的实践经验，促使塑料管在管道工程中占据了相当重要的位置，并形成一种势不可挡的发展趋势。

近年来，借鉴塑料管在市政、建筑给排水领域的广泛应用的经验，船舶管路系统也越来越多地采用塑料管来代替传统管路材料。

3、塑料管的主要品种及性能与传统材料的管道如钢管、铜管等相比，塑料管除具有重量轻、耐腐蚀、绝热性能好、不结垢、水流阻力小、使用寿命长等特点。

塑料管具有良好的卫生性能。

一般塑料管制管的原料属聚烯烃，其分子仅由碳、氢元素组成，原、辅料均达到食品卫生标准要求。

因此，PAP管、PE管、PP-R管不仅可用于冷热水系统，而且可用于纯净饮用水系统，可避免传统金属管道系统中常见的锈水现象。

PVC管加工过程中必须加入大量重金属铅盐稳定剂，因而卫生性能欠佳。

一般来说，塑料管安装方便、连接可靠。

安装时，不需传统金属管安装时的攻丝、缠麻以及金属焊接等工序，并且PAP管、PE-X管在拐弯处可利用其柔性弯制，PP-R管具有良好的热熔焊接性能，管材、管件可采用热熔连接和粘接，安装方便。

l、PVL管聚氯乙烯管(PVC)又分为硬质聚氯乙烯管(UPVC)和氯化聚氯乙烯管(CPVC)。

UPVC管是国内外使用最为广泛的塑料管道。

UPVC管具有较高的抗冲击性能和耐化学性能。

它可根据使用要求不同，在加工过程中可添加不同添加剂，使其具有满足不同要求的物理和化学性能o UPVC管根据结构形式不同，又分为：螺旋消声管、芯层发泡管、径向加筋管、螺旋缠绕管、双壁波纹管和单壁波纹管。

CPVC管是由过氯乙烯树脂加工而得一种耐热性好的塑料管。

具有较好的耐热、耐老化、耐化学腐蚀性能。

2、铝塑复合管(PAP)铝塑复合管道是通过挤出成型工艺而生产制造的新型复合管材，它由聚乙烯(PE)层(或交联聚乙烯PE-X)-胶粘剂层一铝层一胶粘剂层一聚乙烯层(PE)(或交联聚乙烯PE-X)，五层结构构成。

铝塑复合管根据中间铝层焊接方式不同，分为搭接焊铝塑复合管和对接焊铝塑复合管。

由于中间夹有铝层，其耐压强度比普通全塑料管有较大提高。

3、聚乙烯管(PE)聚乙烯管按密度不同分为高密度聚乙烯管(HDPE)、中密度聚乙烯管(MDPE)和低密度聚乙烯管(IDPE)o HDPE管具有较高的强度和刚度；MDPE管除了有HDPE 管昀耐压强度外，还具有良好的柔性和抗蠕变性能：LDPE管的柔性、伸长率、耐冲击性能较好，尤其是耐化学稳定性和抗高频绝缘性能良好。

另外还有交联聚乙烯管(PE-X)，交联聚乙烯是通过化学方法或物理方法将聚乙烯分子的平面链状结构改变为三维网状结构，使其具有优良的物理化性能。

4、三型聚丙烯管(PP-R)三型聚丙烯是第三代改性聚丙烯，即采用气相共聚法使PE在PP分子链中随机地均匀聚合，使其具有较好抗冲击性能、耐温性能和抗蠕变性能。

5、聚丁烯管(PB)聚丁烯塑料管又称塑料黄金，PB管为聚丁烯塑料C4H8单体聚合而成。

原料及产品生产过程中不添加添加剂，是无毒、无味、性能稳定的高分子聚合物。

可耐大多数无机溶剂，室温下能耐酸、碱、溶剂、蜡、轻油、洗涤剂及各种化学药品。

聚丁烯管具有独特的抗蠕变性能，能长期承受高负荷而不变形，化学稳定性好，可在-20℃～95℃之间安全使用。

6、缠绕玻璃钢管(GRP)缠绕玻璃钢管的制造原理是将浸渍过的通用型不饱和聚酯树脂或环氧树脂的连续玻璃纤维桔一常拥德缠绕存芯模（或内衬）上，层叠成所需厚度，固化后脱模（或不脱模，将内衬留下）而得到制品。

1)具有优良的物理性能，玻璃钢管材的比重为1.8-2.1，约为钢的1/4，比钢、铸铁和塑料的比强度高，玻璃钢管道的重量一般不大于同规格钢管的1/3，物理力学性能优异，此外，玻璃钢管的膨胀系数与钢大体相当，热传导系数只有钢的0.5070，是一种很好的热和电的绝缘体。

2)耐化学腐蚀、使用寿命长，适合输送各种酸、碱、盐及有机溶剂等不同介质。

3)流体压头损失小，可以选用较小管径或功率较小的输送泵，从而减少管线工程初期投资、节省电能、降低运行成本。

玻璃钢内表面相当光滑，一般表面粗糙率可取0.008，几乎可以认为是¨水力学光滑管¨，在运行中，钢管、铸铁管、水泥管等的内表面，经常发生局部腐蚀，变得越来越粗糙，而玻璃钢始终保持着新生管的表面光滑状态。

4)安装、维护费用低，一般来说，玻璃钢管耐腐蚀，不需要特殊的防腐处理；绝热性能好，保温层可以减薄，甚至可不做保温处理；管道比较轻，吊装设备吨位小，功率消耗少。

5)设计灵活性大，改型周期短。

可以通过改变树脂系统、采用不同的增强材料或缠绕方式来调整玻璃钢管的各项物理和化学性能，制成不同压力等级或具有某种特殊性能的玻璃钢管，以适应不同介质和工作条件。

4、塑料管在船舶管路系统中的应用前景l、船舶建造规范对塑料管应用的要求中国船级社《钢质海船入级与建造规范》2001第三篇轮机部分第二章附录I：船用塑料管的生产与应用，针对塑料管在船舶管路系统中的应用提出了要求。

1)强度：内压Pnint<短期液压试验爆破压力／4或Pnint<长期液压试验爆破压力/2.5;破损压力应不小于0.3Mpa;轴向强度及耐冲击性也应满足相关要求。

2)温度：允许工作温度应低于材料最低受热变形温度20℃；最低受热变形温度应不低于80℃o3)耐火性：对船舶安全有重大影响的管子和连接件，应符合IMO A．753 (18)决议附件l或附件2的最低耐火要求。

按照该要求，管子可相应分为L1（规定温度下干燥状态1小时耐火试验不损坏完整性）、L2（规定温度下干燥状态30分钟耐火试验不损坏完整性）、L3（规定温度下充水30分钟耐火试验不损坏完整性）三个级别。

根据管子的用途或／和使用部位的要求，必须选用相应耐火等级的管子材料。

另外，船舶规范还针对塑料管的播焰性、防火涂层、导电性、制造过程中材料的认可和质量控制、安装及检验等做出了规定。

2、限制塑料管在船舶管路系统中应用的主要因素限制塑科管在船舶管路系统中应用的因素主要是强度和耐火性。

一般塑料管（除缠绕玻璃钢管以外）允许工作压力不超过1.6Mpa，因此塑料管不能使用在压力较高的I、II级管路系统中，如高压压缩空气系统及液压系统等。

耐火性能是限制塑料管使用的关键因素，PVC、PAP、PE、PP-R、PB塑料管的材料为碳氢化合物——聚合烯烃树脂，缠绕玻璃钢管中除了纤维成分以外为环氧树脂。

树脂为可燃有机物，大约在120～150℃之间开始软化，在空气中可用6000C火焰点燃，在足氧条件下可剧烈燃烧。

因此塑料管的耐火性能很差，一般的全塑料管在没有防火涂层或套管等防火措施的情况下达不到最低的耐火级别L3级，只有少数缠绕玻璃钢管的耐火级别能达L3级。

对照规范基于SOLAS公约对于管子耐火性能及其使用处所做出的规定（参见《钢质海船入级与建造规范》2001，第三篇1.4.3及其表格），人体可以看出，塑料管只能使用在非机器处所中的某些非重要管路系统中。

另外，考虑到管子材料应用的一致性，最好一个管路系统使用尽量少种类的管子材料，以便节省采购成本、降低施工难度。

3、现阶段塑料管的允许应用范围综合以上因素，目前可以大量采用塑料管的主要有以下管路系统：1) 居住处所、开敞甲板区域内的日用淡水管系；2) 居住处所、开敞甲板区域内的日用海水管系；3) 居住处所的饮用水管系；4) A类机器处所以外的空调循环水管系；5) 卫生泄水（内部）管系；6) 机器处所以外的甲板疏排水管系；7) 达到L3耐火级别的管子，可用于机器处所的冷却水（海水、淡水）管系；8) 达到L3耐火级别的管子，可用丁机器处所的压载水管系：9) 达到L3耐火级别的管子，可用于机器处所的冷凝回水管系；10)干燥处所的空气、测深管；11) 日用压缩空气管系（非重要用途）；12)其它非重要管系；5、塑料管应用实用性分析除了因为塑料管本身的特性，船舶建造规范限制其使用部位及系统之外，决定塑料管在管路系统中应用的还有以下主要因素：1) 重量塑料管的显著特点是重量轻。

缠绕玻璃钢管道的重量一般不大于同规格钢管的1/3，其他塑料管的这个比值一般不大于1/40 PAP管因使用金属接头，重量稍重，但比值仍不超过1/3 0因此，塑料管的在运输和加工过程中的起运很方便，成品厚壁钢管需要动用起重设备，而同样规格的塑料管人力搬运即可。

塑料管在高速客船上的应用具有很大优势，可以显著减轻船舶管路系统重量，间接提高航速。

减下来的亘量也可以用来增加燃料容量，增加船舶的航程。

尤其是小水线面双体船( SWATH)对重量、重心敏感，重量控制要求很高，必须考虑各方面的因素，尽量减轻重量。

塑料管重量轻的特性正好应对了这个要求。

2) 制管、安装工艺性各种塑料管的产品规格不同。

PAP管采用采用金属接头夹紧连接，大管径金属接头重量重，工艺复杂，成本高。

，因此随着新型塑料管的出现，大管径的PAP 管逐渐被取代。

目前PAP管的规格是1620～4050较多。

缠绕玻璃钢管由于受到制造工艺限制，产品最小管径一般做到DN500其余塑料管的规格基本上能涵盖船舶管系常用规格。

外释25mm及以下的PAP管、PE管、PP-R管、PB管均可手T弯曲，操作方便。

PAP管采用采用金属接头夹紧连接，制管安装时只需要简单的切割工具和拧紧扳手即可，制作安装工艺最简单。

PVC管采用粘接方法，制管也很简便。

PE管、PP-R管、PB管在非活接处采用热熔连接。

需要可拆的接点处则使用活接头或法兰连接，活接头、法兰与管子的连接也采用热熔连接。

一次性配备热熔设备以后，即可长期使用。

GRP管较普遍的是采用法兰或带0型圈套筒连接。

法兰与管子的连接一般使用不饱和环氧树脂混合剂粘合；也可使用不饱和聚酯树脂或环氧树脂的玻璃纤维包敷对接。