第十一章 钻井平台管线和阀门基础知识第一节 平台管系的基础知识一、平台管系的分类：平台管系按用途可分为：舱底管系、压载水管系、通风管系、消防管系、日用水管系、钻井水管系、压缩空气管系、燃油管系、滑油管系、液压传动管系、蒸汽管系、锅炉给水排污凝水管系、海水(冷却水)管系、排气管系、固控管系、泥浆管系、输灰输浆管系、冲桩管系等及其它用途管系。1、 舱底水管线：舱内有冷凝水，舱室清洁卫生，机器和管路的渗漏等均集于舱内的污水井或污水舱、机舱底部，为了及时排出这些积水以免影响机器的正常工作或出现湿损，平台上专门设有舱底水管线，平台在海上移位时发生海损船舱进水时舱底水管还担负排水任务。2、 压载水管线：用于将压载水打人压载舱及排出舱外，平台移动时为了改善平台的纵倾横倾及稳性，平台移位后升降压载。3、 空气管与测量管：1 空气管；为了使液舱（油舱、水舱、钻井水舱、压载舱等）在注人或排出液体时，舱内的空气能自由排出或进入。每一舱均要装一只空气管。2 测量管：在平台上的每一个液舱、隔离空舱、不易经常接近的污井等都设一根测量管用于测量舱内的水深。4、 消防管系:平台各舱室、甲板、生产区、生活区等的消防水.5、 日用水管系：该管线给生活区及工业区共生活淡水6、 钻井水管系：输入工业用淡水及供工业用淡水到生产及工业区各处供生产使用管线.7、 压缩空气管系：平台空气管线把平台压风机输出的压缩空气平台各舱室及生产作业区.8、 燃油管系：把柴油输入或输出、通过泵把油舱的油输到油箱及平台各用油设备的管线9、 滑油管系：把滑油输入或输出、通过泵把滑油输倒油箱及平台各用油设备的管线10、 液压传动管系：BOP 控制管线、悬臂梁及井架的液压移动装置管线。11、 蒸汽管系：平台锅炉输出蒸汽热能到各舱室甲板钻台及回水管线12、 锅炉给水排污凝水管系：13、 冷却水管系：潜水泵或深井泵把海水输送到平台各舱室、甲板、钻台等共冷却、冲洗、压载使用。14、 排气管系：锅炉及柴油机的废气排出管道。15、 固控管系：井内泥浆通过返浆槽至振动筛处理进入沉砂池后通过管系和输出泵输出泥浆进入各处净化系统的通道。16、 泥浆管系：低压泥浆管线从泥浆池到泥浆泵吸入管线。高压泥浆管线：泥浆泵排出到井内的管线17、 输灰输浆管系：将外来的散装粉料及液体泥浆及完井液等材料输到平台或将平台的这些材料输出管线。18、 冲桩管系：该管线在平台拔桩前送水到桩鞋冲桩用19、 其它用途管线：氧气、乙炔、液化石油气、固井、压井、防喷、试油、生活区下水、空调冷水管线等。为了确定适当的试验要求、连接形式以及热处理和焊接工艺规程等。对不同用途的压力管系，按其设计压力和设计温度，一般分为三级，见表 111。表 111管系等级级 级 级管系设计压力 MPa设计温度 设计压力MPa设计温度 设计压力MPa设计温度蒸汽和热油1.6 或300 1.6 和300 0.7 和170燃油 1.6 或150 1.6 和150 0.7 和60其它介质 4.0 或300 4.0 和300 1.6 和200注：1） 当管系的设计压力和设计温度中，一个参数达到表中级规定时，即定为级管系；当管系的设计压力和设计温度均达到表中级和级规定时，即定为级管系和级管系。2） 有毒和腐蚀介质、加热温度超过其闪点的可燃介质和闪点低于 60的介质、以及液化气体等一般为级管系；如设有安全保护措施以防泄漏和泄漏后产生的后果，也可为级管系，但有毒介质除外。3） 货油管系一般为级管系。4） 不受压的开式管系，如泄水管、溢流管、透气管和锅炉放汽管等为级管系。5） 其它介质指空气、水、滑油和液压油等。6） 热油指热油系统的循环油液。二、船用管子的材料、规格、特性及选用1、管子的材料、规格和特性管子是用来输送各种工作介质的通道，由于各种工作介质的压力，温度、流量及腐蚀性的不同，也就决定了管子的种类，规格的繁多及具有不同的特性。 在各类船舶上常用的管子主要有三大类别、即钢管、铜管、塑料管。1）钢管钢管按制造工艺分为有缝钢管和无缝钢管两类，钢管的材料有普通碳素钢、优质碳素钢、合金钢和不锈钢等，主要用于级和级管系的管子。（1） 无缝钢管制造无缝钢管的材料牌号一般为 10 号、20 号、30 号等优质碳素钢，及 A2，A3、A4等普通碳素钢，合金钢则为 10Mn2、09Mn2V、16Mn、15MnV、12Mnov 等，不锈钢多为OCrl8Ni9Ti、ICrl8Ni、10Ti、1Crl8Nil0Ti 等。无缝钢管是由圆坯加热后，经穿管机穿孔轧制（热轧）而成，或者经过冷拔成为外径较小的管子。由于无缝钢管具有足够的强度，良好的延伸率和工艺性(即可冷弯、也可以热弯和良好的焊接性)，所以在船舶各管系中应用得最为广泛。例如：蒸汽管、燃油管、滑油管、压缩空气管、冷却水管、消防管等，规格见表 112。表 112钢管外径与最小公称壁厚外径 （mm）最小公称壁厚 （mm）一般用管与船体结构有关的舱柜的空气管、溢流管和测量管舱底、压载水管和一般海水管通过压载舱和燃油舱的舱底水管、空气管、溢流管和测量管，通过燃油舱的压载管和通过压载舱的燃油管10.21213.517.2201.61.82.021.32526.933.73844.52.02.02.0 4.53.23.23.6 6.348.35163.5702.32.32.64.54.54.53.64.04.06.36.36.376.182.588.9105114.31272.62.93.24.54.54.54.54.54.56.37.18.0133139.7152.4168.3177.83.64.04.54.54.55.04.54.55.08.08.88.8193.7219.1244.52734.54.55.05.45.96.35.45.46.38.88.88.8298.5368406.44575.66.36.36.36.36.38.88.8注：具有有效防腐蚀措施的管子，其最小壁厚可适当减薄，但减薄最多不超过1mm；除液货闪点小于 60的液货舱测量管外，表列测量管的最小壁厚系适用于液舱外部的测量管；对于允许采用的螺纹管最小壁厚应自螺纹根部量起；焊接钢管和无缝钢管的外径和壁厚的数值取自 ISO 的推荐文件336，若按其它标准选取管子壁厚可允许适当减小；通过深舱的舱底水管和压载水管的最小壁厚应另行考虑；直径较大的管子的最小壁厚另行考虑；舱底、测量、空气和溢流管的最小内径应为：舱底管： d=50mm，测量管：d=32mm，空气和溢流管： d=50mm；本表所列的最小壁厚一般是指公称壁厚，因此不必考虑负公差和弯曲减薄余量；排气管的最小壁厚另行考虑；货油管的最小壁厚应另行考虑。不锈钢管也属于无缝钢管的范畴，它除具备一般无缝钢管的特性外，还具有耐腐蚀性强，在高温下不易被氧化，不结皮，并保持较高的机械性能的特点，但是这种管子不宜热弯，在大量的含有氯离子介质中易产生应力腐蚀，它除用于潜艇中高温，高压，高清洁度，工作介质的腐蚀性大的特殊系统外，一般船舶不宜采用，规格见表 113。表 113不锈钢管外径与最小公称壁厚管子外径 (mm) 最小公称壁厚 （mm）10 1.01118 1.51983 2.084169 2.5170246 3.0247340 3.5341426 4.0427511 4.5512597 5.0（2） 有缝钢管这类钢管是由钢板卷曲后经焊接而成，根据表面颜色又分两种，其中之一是为了提高钢管的抗腐蚀能力，在管子表面镀上一层耐腐蚀的锌层，由于镀锌后的管壁内外表面呈银白色，人们习惯称为白铁管，而没有镀锌的有缝钢管统称为黑铁管。制造这类管子的材料牌号有 A2、A3、B2、B3 等，A 类钢多用于船舶。由于有缝钢管所选用的材料无严格要求，故其机械性能也相对较差。白铁管只适用于常温和工作压力 P0.1MPa 以下的日用水，卫生水、舱底水等系统，黑铁管可用于输送低温低压的水和油等工作介质，有时也可用于低压的废气和蒸汽系统。2） 铜管常用的有紫铜管和黄铜管两种，紫铜管由含铜量 99.5以上的纯铜拉制和挤制而成；黄铜管由铜基合金制成，两者相比较紫铜管的韧性稍高一些，黄铜管的强度稍高一些。（1） 紫铜管紫铜管经退火后，质地柔软，工艺性好，具有很高的塑性和耐蚀性，它不适用于高温、高压系统，再加之价格较贵，在一般的船舶上，只用于压力表管或直径 14mm 的液压油类管，但在舰艇上得到广泛应用，如海水系统，液压系统，滑油系统等。常用的紫铜管材料牌号有 T1、T2、T3、T4、TUP 等，由制造厂供应的紫铜管均末退火，故在加工过程中，首先应对弯曲部位进行退火，退火温度一般为 550650之间。规格见表 114。表 114铜和铜合金管外径与最小公称壁厚最小公称壁厚 （mm）外径 （mm）铜 铜合金810 1.0 0.81220 1.2 1.02544.5 1.5 1.25076.1 2.0 1.588.9108 2.5 2.0133159 3.0 2.5193.7267 3.5 3.0273470 4.0 3.5508 4.5 4.0注：外径和壁厚的数值取自 ISO 标准；若按其它标准选取管径，管子壁厚可允许适当减小。（2） 黄铜管黄铜管的特点是抗海水及空气的腐蚀能力很强，而且有很好的导热率，但由于冶炼困难产量少，价格较贵，一般只用于热交换器的管束及通话管。黄锅管系由 H62、H68、锡黄铜 HSn701、HSn621、铅黄铜 HPb591、铁黄铜HFe59ll 等拉制或挤制而成，黄铜管在加工过程中也均应首先进行退火处理。3） 双金属管所谓的双金属管是指管壁由两层不同的金属组合而成的管子，即外层为 10 号优质碳素钢，内层镀有 0.6 0.8 mm 厚的 T4 号铜制成, 管子的外径 D 为 6 70mm，壁厚 为 1.56mm，管长 L 为 37m。这种管子具备了钢管和紫铜管的双重特点，即有较高的机械强度，又有较强的耐腐蚀能力，因此，它一般专用于高压空气管路，常用于舰艇上。这种管子加工较困难，因钢和铜的溶点、机械性能都不同，所以最好采用冷弯工艺。4） 铝管铝管是拉制或挤制而成的无缝管，一般船舶铝管由硬铝合金拉制而成。主要优点是重量轻、耐腐蚀、塑性好、易加工，常为一般轻型快艇所采用。由于其机械性能不及铜管，只适用于低温、低压的场合，如燃油管、滑油管、冷却水管路等。常用的铝管牌号有 LF2M 防锈合金铝、LF2、LF21、LYll、LYl2 等。这种管子即可冷弯、也可热弯、冷弯前需经退火处理。5） 塑料管塑料管一般由耐冲击聚氯乙烯制成，它具有重量轻，比目前船上常用的任何一种金属管都轻，耐腐蚀性能强，还具有摩阻小、绝缘、隔音、吸振、耐磨、绝热和不需油漆，加工与安装工艺较简便等优越特性，但是也存在着强度低、耐热、防火性能差、膨胀系数大，易老化，破损不易修补，焊接温度不易控制等缺陷。所以，目前这种管子仅用于工作温度在060，工作压力小于 0.6MPa 的管系中，如甲板排水、污水、洗涤水、空气管等。随着塑料管的材料性能不断改进，制造工艺的不断完善，必将会获得广泛的应用。6） 钛合金管钛合金是问世不久的新型材料，用这种材料制造的管子优于无缝钢管和紫铜管所具备的特性，且又克服了无缝钢管耐腐蚀性差、紫铜管强度低的问题，但由于其价格昂贵、规格较少，所以，它目前的应用只局限于舰艇上某些特殊的场合。2、管子的选用原则管子的选用主要应遵循保证使用要求、工艺要求及降低成本等三个方面的原则。1）使用要求使用要求主要是指管系对管子的机械强度、刚度、尺寸大小、重量、抗腐蚀能力，耐热性等。不同系统中的管子除