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1、自浮式排泥胶管的质量改进与功能延伸 广州航道局周鼎鼐 丹阳市船舶橡胶厂王仁俊 1 9 9 7 年，第1 条国产自浮式排泥胶管在江苏省丹阳船舶橡胶厂诞生了：自那时以来，随 着内河疏浚、港口建设和海洋开发的规模加大，国产自浮式排泥胶管生产也有了长足的发 展，表现在销量的增加、质量的改进和功能的延伸。 为了提高生产能力，各疏浚公司纷纷购置大型挖泥船，如上海的新海龙号、新海狮号、 广州的万顷沙号，仓容均在1 0 0 0 0 m 3 以上。同时，各疏浚公司纷纷在挖泥船安装大功率工作 泵。于是，输泥胶管的口径越来越大，承压要求越来越高。十年前，国内对排泥胶管的口径 要求，最高为7 0 0 8 0 0 m
2、m ，现在国内口径最大的排泥胶管口径为1 3 0 0 m m 。2 0 0 5 2 0 0 6 年，丹阳船舶橡胶厂已出口口径1 0 0 0 m m 、长1 1 8 m 的自浮式排泥胶管若干条管线。目前国 内各大航道局所使用的自浮式排泥胶管，一般口径为7 0 0 - - 8 5 0 m m 。E t 本国标准J I SF 3 9 9 5 ： 2 0 0 0 ( 作业船用船外排送管用橡胶套管规定，从口径2 0 0 m m 到8 6 0 m m 的排泥胶管，其最 高工作压力为0 5 M p a 1 5 M p a 。而我国各疏浚公司对自浮式排泥胶管的压力要求，一般 为1 0 1 5 M p a ，甚
3、至要2 0 M p a 以上。同样，各疏浚公司对自浮式排泥胶管的工作寿命 要求也较高。1 9 9 9 年，广州航道局要求由7 0 0 1 5 m 排泥胶管的工作寿命为排泥3 0 0 万方， 2 0 0 4 年，广州航道局要求书8 0 0 1 1 8 m 自浮式排泥胶管的工作寿命为排泥2 0 0 0 万方。 用户的期望和要求，促使生产厂组织技术力量不断改进自浮式排泥胶管的性能。工厂从 材料选择、配方技术、产品结构、生产工艺各方面进行了改进。 1 9 9 7 年生产的第l 条自浮式排泥胶管的骨架材料为尼龙帘布，线径0 6 4 m m 。为了提高 胶管耐压性能，增加了帘布的线径。但尼龙帘布伸长率高，
4、在工作状态，胶管因受压而膨胀 变形，加速了内胶层的磨损，缩短了使用寿命。后来，采用大线径聚酯帘布作骨架材料，这 种材料不仅强度高、挠性好，而且伸长率低，胶管受压变形小，减少了内胶层的磨损，延长 了胶管工作寿命。目前丹阳市船舶橡胶厂用于自浮式排泥胶管的帘布线径为1 4 r a m 。 在配方设计上，也作了种种改进，使胶管内胶层磨耗量少于0 2 c m 3 1 6 1 K i n ( 阿克隆 磨耗机) 。而H G T2 4 9 0 9 3 规定，内胶层磨耗量1 0 c m 3 1 6 1 K i n 。 在产品结构上，法兰部位焊上了加固支撑，增加法兰筒体与衬胶粘合牢度，并在法兰筒 体与橡胶本体的交
5、接部位采用增强结构，避免了因胶管的过度膨胀而造成的磨损，提高了胶 管的使用寿命。 在工艺上；要求员工精工细作，并对产品的细微缺陷及时修补，防止“病灶”漫延。 由于作了上述努力，自浮式排泥胶管的质量有了很大改进。国内天津、上海、广州三大 航道局及龙港湾集团，台湾地区及韩国、印尼、埃及、德国、比利时、荷兰等国的疏浚公司 均曾派员到丹阳市船舶橡胶厂对自浮式排泥胶管进行质量检测，他们都看到了较满意的结 果。荷兰博斯克里斯疏浚公司在使用了该厂巾8 0 0 1 1 8 m 自浮式排泥橡胶管后，出具了证 明文件，文件写道：“质量完全达到了自浮橡胶管的国际水平。”国内龙湾港集团自2 0 0 3 年 使用的该厂
6、产巾8 0 0X1 1 8 m 自浮胶管，三年多来已排泥2 0 0 0 多万方。 质量的改进，赢得了信誉，赢得了市场，2 0 0 6 年，丹阳船舶橡胶厂产值已超过亿元，其 中出口额达5 ll 万美元，大部份来自自浮式排泥胶管。在质量改进的同时，自浮式排泥胶管 的功能也有了延伸。近年来，该厂开发了艏吹管和装甲管两个新的自浮橡胶管系列。 2 0 0 3 年初，广州航道局要求丹阳市船舶橡胶厂开发艏吹管，以用于从荷兰进口的万顷沙 号自航耙吸式挖泥船。在这以前，国产自浮式排泥胶管主要用于铰吸式挖泥船，经过供求双 方的多次讨论，对该产品的技术要求达成了共识。 第一，艏吹管是一组管线，它与耙吸式挖泥船的出口
7、管相连接，吹送泥沙。因此，艏吹 管也必须具备排泥胶管的基本功能，那就是耐磨耗，承受工作压力等。 第二，艏吹管的第l 、2 节管，必须有良好的弯曲性能，以完成挖泥船的刚性出口管与 主干管的柔性管道之间的平缓过度。 第三，耙吸式挖泥船排泥时，与艏吹管线相连，排送完毕，必须卸下管线，才能驶入作 业地点挖泥。此时，管线端部的接头应部分漂浮，否则，便不易捞取。也就不易与挖泥船出 i z l 连接。 第四，艏吹管在非工作状态，与挖泥船分离；工作时，被挖泥船吊起，然后与挖泥船排 出管连接。在连接过程中，存在着整条管线的被拖拽，因此，艏吹管线的每一节管，特别是 前几节管，必须能承受一定的拉伸力。 生产厂进行了
8、多方面的探索和试验，对配方、工艺和产品结构作了许多改进，以便艏吹 管适应工作需要。 首先，对胶管的配方作了改进，以提高其耐磨耗性能。对增强层除了加大帘子布线径， 在按编织角度缠绕若干层后，再以一定角度又缠绕若干层，以减少胶管膨胀。这样，大大提 高了胶管的耐压性。2 0 0 4 年8 月，广州航道局鉴定的检测报告显示，在3 O M p a 的试验压力 下，艏吹管长度变化率为3 4 4 O ，远低于标准规定的1 5 ，径向变化率为一1 O 一 + 1 2 ，远低于标准规定的7 。 第二，对艏吹管的首节管作了重大改进。以前从国外进口的艏吹管，首节管不具浮力。 与挖泥船出口相接的快速接头，安装在一根2
9、 8 米长的钢质短管上，钢质短管上附加浮体。 这带浮体的钢质短管与首节管相连。这样，首节管具有较好的挠性。但由于带大型浮体的钢 质短管的存在，增加了安装和起吊的难度。为改善艏吹管的弯曲性能，又能使首节管在非工 作状态连同接头部分浮出，丹阳船舶橡胶厂技术部门经过计算和试验，并与上海航道局有关 专家充分讨论，决定去掉艏吹管的首节管与挖泥船的开I ：1 管之间钢质短管及附加浮体的结 构，采用一种锥形自浮橡胶管作首节管，这种首节管自身具有漂浮能力。 安装在上海航道局新海狮号的艏吹管首节管是渐进式艏吹管。它在非工作状态能连同接 头部分浮出，在工作状态能充分弯曲以适应挖泥船刚性出口管与主管道的柔性管道之间
10、平缓 过度。新海狮号的艏吹管已正常工作了两年。 但是，这种艏吹管用于天津航道局的通力号挖泥船，曲挠性能显得不能适应。 原来，这两条船的高度不同，新海狮号挖泥船仓容为1 2 0 0 0 m 3 ，满载时出口管与水面距 离约9 米l 通力号挖泥船仓容为6 5 0 0 m 3 ，满载时出1 3 管与水面距离为6 米，而自浮管长度为 1 1 8 m ，首节管在离法兰6 米处，由于内衬浮体材料，管壁较厚，难以曲挠。 在发现这一问题后，丹阳船舶橡胶厂技术部门经与天津航道局有关专家讨论，决定把首 节管改成锐进式锥形管。即，仅在胶管近船的一端具有漂浮能力，其余的大部分长度不具漂 浮能力。这样，离水面高度6 米
11、处能很好弯曲。后来的使用结果，证明这一项改进是成功的。 第三，为改善艏吹管的拉伸性能，技术部门对艏吹管的拉断力进行了理论上的探索。对 艏吹管的结构进行了设计。 如图： 以下列公式计算胶管的拉断力： F = C 3 C 3 F 胶管拉断力K 西 K R 帘布强度K 酊c m 0 平衡角5 4 。4 4 7 D ；+ 胶管计算直径c m i 帘布层数 C7 综合修正系数 C ，胶管爆破时，骨架材料伸长率变化的影响 工厂用与制造艏吹管的质地和规格完全相同的骨架材料制造一根样品。根据理论计算对 样品进行拉伸试验。然后，按照一定的安全系数，设计艏吹管的拉断力。对于艏吹管的首节 管，设定安全系数为5 。例
12、如万顷沙号，用户要求其工作状态能承受5 7 吨拉力，设计时，其 理论拉力为3 0 0 吨。胶管拉断力公式的C7 和C 3 等参数与骨架层材料的质地和制造质量 有着密切关系，需通过试验来认定。在丹阳船舶橡胶厂，进行了多次胶管拉伸试验，其中， 对1 节内径8 5 0 r a m ，长2 5 m 的胶管以2 7 0 吨拉力拉伸，胶管未曾破坏，从而验证了所取技 术参数的可靠性。为防止法兰脱头，在法兰与埋在橡胶内的连接短筒接头处增加了若干加固 。结构。 经过几年的试验和使用证明，国产的艏吹管完全能满足使用的需要。这就使国产自浮式 排泥橡胶管的使用范围，从铰吸式挖泥船延伸到耙吸式挖泥船。 而自浮式装甲胶管
13、的开发，使自浮式排泥橡胶管的功能得到进一步延伸。 这种胶管里面含多个镶嵌于橡胶中的高硬度耐磨钢环。高强度的纤维增强层依然存在。 这种具有漂浮能力装甲胶管，除了具有优异的耐磨性能，还具有既能承受正压力又能承受负 压力的双重性能。这种胶管，可输送一般泥沙，也可输送珊瑚、岩石等磨蚀性大的、棱角锋 利的物料。可作排送胶管，也可作吸引胶管，既可用于疏浚工程，也可用于海洋采矿等工程。 丹阳船舶橡胶厂已向国外提供了多条装甲胶管，国内客户如天津航道局也提出了订购要求。 结束语 随着疏滩施工和海洋开发的不断深入，对水上运输工具自浮式排泥橡胶管的技术要求必 然不断提高。产品的供应方与使用方的通力合作，将使技术开发日新月异，以满足使用要求。
