耐磨修補技術論文(2)
耐磨修補技術論文
耐磨修補技術論文篇二
管線耐磨技術
摘要：疏浚行業是一個高耗能行業，特別是疏浚市場緊縮的今天，利潤空間越來越小，低成本更是現階段多數企業賴以生存的法寶。而船舶吸、排泥管線(以下簡稱船舶管線)對船舶施工和船舶效益影響極大。本文從船舶管線材質、磨耗和使用壽命分析，引進制造性價比較高的雙金屬耐磨管線，大大降低了船舶管線修理和補焊管線時間以及管線成本，提高了船舶生產效率，經濟效益顯著。耐磨管線磨損小，換言之，管線阻力較普通管線小，因此，采用耐磨管，有效降低了管路阻力，進而船舶產能增加，單船毛利得到提升。
關鍵詞：耐磨管;使用壽命;節約成本;提升質效
中圖分類號：U616 文獻標識碼：A 文章編號：1001-828X(2013)09-0-02
一、概述
挖泥船用耐磨管道包括耐磨彎頭、三通、大小頭、直管等，主要是用于氣力、泵送漿體等物料的輸送。由于輸送介質具有硬度高、流速快，流量大等特點，輸送介質長期持續對管壁產生沖擊、磨損、磨蝕等使管道產生疲勞致使漸漸被磨穿。加之，輸送管道又要承受較大的壓力。為了使用安全，優先考慮管道的韌性也是必須的，因此常常采用Q345、ZG35SiMn作為管道材料;但此類材質管道因耐磨性和耐蝕性嚴重不足而導致過早失效，會造成較大的停產檢修損失。
在連云港工地，施工土質以粘土和“姜結石”為主，難輸送，且管線磨損嚴重，船舶經常因船舶管線泄漏、補焊管線而停工，船舶非生產性停歇時間較長，嚴重制約施工生產。為提高船舶管線使用壽命，提高船舶時利率，降低施工成本，引進雙金屬復合耐磨管材，制造耐磨管線。耐磨管內層采用高強度、高抗磨性能的高鉻白口鑄鐵，外層采用優質低碳合金鋼，解決了傳統的單一材質金屬管存在的易開裂、脫落、耐磨性能差、滲漏、承壓能力低、可焊性差等缺點，大大提高了船舶管線使用壽命，降低了管線維修時間和維修采購腹板費用，較傳統敷設耐磨腹板節約了成本，較普通管線，大大降低了船舶管線修理和補焊管線時間，節能增效。
二、耐磨機理
雙金屬鑄造是指把兩種或兩種以上具有不同特征的金屬材料鑄造成為完整的工件，使工件的不同部位具有不同的性能，以滿足使用要求。對于耐磨、抗蝕工況的管件而言，抗磨基體層一般選用高鉻鑄鐵、耐蝕鑄鐵、鎳硬鑄鐵等，外部結構層采用碳素鋼，便于管道連接和承載。其澆鑄工藝采用離心鑄造，即在一定溫度下，將兩種液態金屬先后澆注到同一鑄型中去，讓其一起冷卻凝固，其工藝控制關鍵是液態金屬的溫度、澆注轉速、恰當的間隔時間、壁厚的控制及熱處理等。結構層與耐磨層形成牢固的冶金結合，致密度高，大大提高了復合管件的力學性能和使用性能，可承受持續的中度沖擊。
三、耐磨管安裝位置
天驥船于2012年2月20日將船體管線10號中間管3根進行了換新，更換的新管從船頭至船尾方向依次為6米雙金屬耐磨管1根，2.41米瀝青澆筑耐磨管1根，1.11米普通管1根，6米普通管一根，2.41米瀝青澆筑耐磨管1根，共計5根管;按材質和順序在此選擇連續3節船舶管線為研究對象，依次編號為1號、2號、3號管，便于分析、說明。
四、測厚記錄
從2012年2月20日換管開始施工至2012年4月19日，天驥船施工正常運轉957：45小時，共進行四次測厚工作，并填寫管線測厚記錄表，詳見下表1。
雙金屬耐磨管、瀝青澆注耐磨管(雙金屬復合管)和普通船舶管線安裝前的管壁厚度均為25mm。截止4月19日，1號管線磨損量為2.5mm，管線內壁無明顯磨損痕跡;2號管迎水面法蘭處發生磨損，肉眼可見;3號管磨損量為7.2mm，管線內壁無磨損痕跡。根據實際使用情況，三種管的使用效果分別為：1號新型管磨損量最小，2號雙金屬管無法進行測厚，但從表觀和實際使用效果，比普通管稍好，3號普通管磨損量較大，且船舶管線劃面工作困難，導致船舶管線頻繁磨漏。
五、各材質管線紋理及磨損痕跡
(一)雙金屬耐磨管
(二)瀝青澆筑耐磨管
圖- 2瀝青澆注耐磨管(磨損痕跡嚴重)
(三)普通管線(原船舶管線)
六、使用壽命分析
從2012年2月20日換管施工開始觀測，截止4月19日，天驥船施工正常運轉957：45小時，根據船舶進尺和實際浚后水深測算，船舶累計完成工程量約139.5萬方;根據測圖(只計算到設計深度，因個別區域存在超深現象，出現部分廢方)計算，累計完成工程量約108萬方。
管線在使用過程中，通常最多劃3次面(根據水力特性，主要磨損面約為120°扇面)，每次主要磨損面測厚約10mm時必須進行換面工作，因此，管線的最大使用壽命可以用下式估算，。
表2 萬方磨耗統計分析
綜上分析，雙金屬耐磨管使用壽命是普通管的2.67倍。
七、成本及效益分析
(一)成本構成
以天驥船直管(普通鋼管)為例，φ800的6m管線造價為15068元，耐磨管(6.8m)造價為106464元，約為普通鋼管的7倍。天驥船船舶管線長度約為118m，普通管造價約為20萬元，耐磨管造價約為184.75萬元。施工期間船舶管線使用普通鋼管的管線成本為3.33萬元/月，使用耐磨鋼管的管線成本為11.55萬元/月。
(二)效益分析
表3 天驥船船舶管線修復及覆板費用
從上表計算得出，直接發生的修費(腹板材料和人工費)合計為61.8萬元，平均每次發生修費20.6萬元。同時采用普通鋼管時，船舶因自身管線故障平均停工修復5天/月，按耐磨管使用壽命是普通管的2.67倍估算，使用耐磨管，可大幅度縮減修理時間，平均修理時間僅為1.87天/月，較采用普通鋼管平均少3.13天/月。
1.直接效益 (1)節省修理費用
修理次數減少，修費大大降低。如按磨損的2.67倍數計算，使用耐磨管施工1個月僅支出修費7.72萬元，較采用普通鋼管降低12.88萬元/月。
(2)節省固定費用支出
若天驥船船舶吸、排泥管全部采用耐磨管，在連云港項目施工時，每月船舶航修覆板時間較采用普通鋼管縮短3.13天。天驥船每天固定費用(人工工資、融資租賃費、保險費用等)支出16.18萬元，每月可少支出費用50.64萬元。
(3)管線物資成本支出
船舶管線全部采用耐磨管， 管線使用費每月將增加11.55萬元。
(4)直接效益合計
采用耐磨管后，預計天驥船每月將增加效益51.97萬元。
即51.97=12.88+50.64-11.55。
2.間接效益
天驥船在連云港項目施工，采用耐磨管后每月可多施工3.13天，按平均生產指標估算(生產率1617m3/h，時利率70.7%)，航道直吹單價24元/m3，每月可多創造產值約為：1600×16.8×3.13×24=201.92萬元。在此期間天驥船燃油消耗80.57噸，發生燃油費用70.10萬元，潤料費1.31萬元，備件費2.93萬元，耐磨管費用1.21萬元，單船成本合計發生75.55萬元。按此核算，每月天驥船將增加單船毛利約126.37萬元。
據此測算，天驥船每月可增加效益178.34萬元。
此外，因耐磨管線阻力較普通管線小，有效降低了管路阻力，進而降低了船舶油耗，船舶效益增加。
總體來講，耐磨管性價比較普通管高，對于高耗能疏浚行業，無論從節能減排還是企業效益來看，耐磨管優勢明顯，是一種發展趨勢。
八、結束語
對于疏浚企業而言，船舶吸、排泥管線對船舶施工和船舶效益影響極大。本文從船舶管線材質、磨耗和使用壽命分析，引進制造性價比較高雙金屬耐磨管線，大大降低了船舶修理和補焊船舶管線時間以及管線成本，提高了船舶生產效率，經濟效益顯著。耐磨管線磨損小，換言之，管線阻力較普通管線小，因此，采用耐磨管，有效降低了管路阻力，進而降低了萬方油耗，單船毛利得以提升。在國外，耐磨管應用較廣泛，在國內耐磨管已成為主流疏浚企業在激烈的市場競爭下提高船舶效率的主要技術手段和發展趨勢，是提升企業運營質效的重要法寶。
在連云港工地，我公司天驥船采用耐磨管，成效顯著。目前公司承建的2個項目，土質較難輸送，管線磨損較為嚴重。如大連施工項目的較堅硬粘土和碎石層以及施工區地質原貌有筍尖狀巖尖，天驊船船舶管線磨損嚴重，管線經常磨漏，現階段采用敷設耐磨腹板方式，但停船修復時間較長;綏中工地，土質以碎石為主，夾雜部分粘土，土質較難輸送，管線磨耗較大。而耐磨管技術在國內較為成熟，采用耐磨管能大幅降低管線磨耗量，延長管線使用壽命，提高船舶綜合生產效率，經濟效益顯著，因而具有廣闊的推廣應用前景。
作者簡介：高秀云(1966-)，女，天津人，中交天航濱海環保浚航工程有限公司，經濟師，從事公司經濟活動運行分析方向的研究。
任淑珍(1963-)，女，天津人，中交天航濱海環保浚航工程有限公司，工程師，從事項目投標階段的預算及成本方向的研究。
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