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【船舶知识】船舶管系附件知识大全（一）

武昌造船

2019-08-12

导读：船舶管系附件知识大全（一）

◎转自丨龙de船人

管路附件的种类繁多，用途各异,按形式可分为连接附件、阀件（包括截止阀件类、自动阀件类、阀箱等）、检查和测量及液位指示附件、其他附件（包括滤器、泥箱、吸入口、空气管头、测量管头、排水口、液流观测器、管子吊架和密封材料等）。

第一节第一节连接附件

连接附件的用途是将管系中的机械、设备、仪表附件和管子等相互连接起来。船舶常用的连接形式有法兰连接、螺纹连接、焊接连接、夹布胶管连接、通舱管件及座板连接和膨胀接头连接等。

一、法兰连接

法兰连接是目前船舶管路连接的最主要的形式。它的优点是结合强度高、拆装方便、适用范围广，几乎可适用于一切管路的连接。按连接方式分，目前最常用的法兰连接采用搭焊法兰、对焊法兰和松套法兰三种形式；按法兰的材料分有钢法兰、铜法兰和不锈钢法兰等；按法兰的螺孔只数分，有四进位法兰和二进位法兰；按世界上法兰的体系分有ISO（国际）标准法兰、JIS（日本）标准法兰、ANSI（美国）标准法兰。中国标准法兰有国家标准（GB）（采用ISO标准）、行业标准（CB）（采用前苏联标准，即二进位法兰）和外贸标准（CBM）（采用JIS标准）。下文先按连接的方式和二进位法兰为例介绍常用的法兰类型。

1. 船用搭焊钢法兰（以CB/T46-1999为例）

图2.1.1为船用搭焊钢法兰。这种法兰的特点是制造简单，结合可靠，但不能承受较高的压力，适用于公称压力PN≤1.6MPa（16kgf/cm²）和工作温度t≤300℃的管路。它的公称通径DN的范围为20mm~500mm。

搭焊钢法兰的制作材料为Q235-A。法兰选用时，要注意公称通径、适用公称压力（0.6、1.0和1.6MPa）与工作温度之间的相互配合关系。在t≤200℃时，它们的最大工作压力分别0.6、1.0和1.6MPa，随温度的升高最大工作压力会下降。见表2.1.1所示，除JIS标准外几乎所有法兰标准都有这样的规律。其次是相同公称通径，但公称压力不同时，法兰的规格尺寸可能相同，也可能不同。

⑴ 公称通径DN=20~50mm时，公称压力PN为0.6、1.0和1.6MPa的法兰都是同一种规格尺寸。

⑵ 公称通径DN=65~150mm时，公称压力PN为0.6、1.0MPa的法兰是同一种规格尺寸；1.6MPa的法兰是另一种规格尺寸。

⑶ 公称通径DN=175~500mm时，公称压力PN为0.6、1.0和1.6MPa的法兰规格尺寸均不相同，即有三种规格尺寸。

法兰规格尺寸的不同，主要表现在法兰的外径D、螺孔中心圆直径D1、法兰厚度b、螺孔直径(配螺栓直径)d和螺孔的个数等方面。一般来说，随着公称压力的增大，要相应增大法兰的外圆尺寸、厚度和增加螺栓的个数和直径。例如，DN=65mm、PN= 0.6、1.0MPa的搭焊钢法兰，其外径为155mm，厚度为14mm，螺孔直径为15mm(螺栓直径为M14)，螺孔数为6只；而DN=65mm、PN= 1.6MPa的搭焊钢法兰，其相应尺寸为170mm、18mm、17mm（M16）和螺孔数8只。

此外，选用法兰时还要特别注意法兰内径与管子外径的配合，由于法兰标准上所标的管子外径与法兰内径DW一般均为适用的管子外径，实际法兰内径在法兰施工图上标明。因而当管子外径与标准中的DW不一致时，法兰的内径必须作相应的修改。本系列标准所适用的管子外径与目前民用船舶上使用的管子外径系列有很大的不同，特别要注意。

管子与法兰搭焊时，要求管子中心线与法兰端面保持垂直，偏差不得大于30ˊ。搭焊钢法兰均采用双面焊接，管子端面插入法兰的位置应距法兰面4 mm ~11mm，按标准进行选择。

本标准法兰的密封面上都有2~3道三角形的环形槽（法兰线），其作用是当一对法兰连接时，法兰间的垫片就被压入槽内，从面提高了法兰的密封性。连接螺栓旋紧时，要按“十字交叉法”顺序进行，以便垫片各处受力均匀，保证其密封性。固紧后的螺栓露出螺母的长度应为0~0.5螺栓直径，最好为3牙。

2. 船用对焊钢法兰（以CB/T47-1999为例）

船用对焊钢法兰所用的材料为Q235-A（PN为 2.5MPa）或Q255-A（PN为 4.0 MPa和6.4MPa）制造。亦允许用铸钢毛坯，并经锻造和热处理后制成。

船用对焊钢法兰有两种结构形式，图2.1.2（a）为公称压力是2.5MPa的对焊钢法兰，其密封面采用三角形密封槽（法兰线）形式，公称通径为DN20mm ~400mm；而图2.1.2（b）为公称压力是4.0MPa和6.4MPa带凸肩的对焊钢法兰，其密封面采用具有定中心和密封作用的凹凸密封形式，所以能承受更高的压力。公称压力为PN4.0 MPa的法兰，公称通径为20mm~350mm，而PN6.4MPa的法兰，公称通径为20 mm ~300mm。本标准法兰的最大工作温度为400℃。对焊钢法兰主要用于蒸汽、压缩空气和液压等的高压、高温管路上。

由于法兰与管子采用对接的形式，所以管子的内外径应与法兰的内径及焊缝处的外径要一致，内径的允许偏差：当管子外径DW≤219mm时为0~ -0.5mm，当管子外径DW>219mm时为0~ -1mm。同时管子与法兰对接处要求平整，确保间隙均匀，管端一般均应开有焊接坡口，确保焊透。如有条件，应先用氩弧焊或CO2焊作为打底焊。内场加工时，要注意法兰的形式，特别是凹凸法兰不能用错。

3. 船用松套法兰（以CB/T49-1999~CB/T52-1999为例）

松套法兰的形式也有好几种，主要有船用搭焊钢环松套钢法兰、船用对焊钢环松套钢法兰、船用焊接铜环松套钢法兰、船用铜管折边松套钢法兰等。图2.1.3所示的松套法兰就是常用的三种形式。

图2.1.3（a）所示的为CB/T49-1999船用搭焊钢环松套钢法兰，适用于公称压力不大于1.6 MPa，工作温度不高于300℃的船舶管路；而（b）所示的为CB/T50-1999船用对焊钢环松套钢法兰中压力等级为2.5MPa的形式，压力为4.0MPa或6.4MPa的对焊松套法兰的密封面形式同图2.1.2。最大工作温度可达400℃；CB/T51-1999为船用焊接铜环松套钢法兰，适用于工作压力0.6MPa~2.5 MPa、工作温度300℃铜管。结构形式与CB/T49-1999相同，但铜环材料为ZCuZn16Si4（硅黄铜）或H90；而（c）所示的为CB/T52-1999船用铜管折边松套钢法兰，其松套为由紫铜管、铝黄铜管或白铜管挤压成型或机加工成型。与管子的连接方式也有区别，可以套接和对接，适用于相应的有色金属管。

松套法兰的特点是，管子内场制造时不必考虑法兰的螺孔位置；管子为有色金属时，仅松套为铜质，法兰为钢质，节约了有色金属，但又具有有色金属的耐腐蚀性，降低了成本。但产生了新的问题，即由于材料的不同，使电位差腐蚀的情况严重。目前在民用船舶上使用不多，在军用船舶上使用较广泛，同时要采取消除电位差腐蚀的措施。

4. 法兰标准

⑴ 二进位法兰

前面介绍的CB标准为船舶行业标准。它特点是法兰的螺孔为二进制，即法兰的螺孔最少为四只，然后随法兰通径的增大其螺孔每二只二只增加，所以法兰的螺孔有四只、六只、八只、十只……等。主要的CB法兰标准有：

CB/T46-1999 船用搭焊钢法兰

CB/T47-1999 船用对焊钢法兰

CB/T48-1999 船用焊接铜法兰

CB/T49-1999 船用搭焊钢环松套钢法兰

CB/T50-1999 船用对焊钢环松套钢法兰

CB/T51-1999 船用焊接铜环松套钢法兰

CB/T52-1999 船用铜管折边松套钢法兰

以上法兰的适用范围及规格除了CB/T48-1999船用焊接铜法兰外，在前面已经进行了介绍。CB/T48-1999标准适用于必须用铜法兰的地方，以上标准目前仅在军船上使用。

⑵ 四进位法兰

ISO、JIS、ANSI和我国的CBM法兰标准均为四进位的法兰标准。其中CBM标准是船舶行业的外贸标准，是二十世纪八十年代初我国刚开始建造出口船舶时引进的JIS和ISO两套不同的标准体系，并进行了中国化工作。为了有所区别，CBM999以下的与ISO标准等同，CBM1000以上的与JIS标准等同。ISO标准基本上与DIN标准相同。经过二十多年实践，为了进一步理顺法兰的标准体系，国家标准化委员会于二十世纪八十年代末重新对法兰标准进行整理。主要是取消了CBM标准中与ISO标准等同的标准，将其升级为GB标准系列。因而目前我国的四进位法兰标准体系是国家标准GB和船舶外贸标准CBM（JIS标准）。

以下是一些主要的四进位法兰标准：

符合ISO标准的法兰有：

GB/T2501-1989 船用法兰连接尺寸和密封面（四进位）

GB/T2506-1989 船用搭焊钢法兰（四进位）

GB/T2508-1989 船用搭焊钢环松套钢法兰（四进位）

GB/T10746-1989 船用对焊钢法兰（四进位）

GB/T10747-1989 船用对焊钢环松套钢法兰（四进位）

GB/T10748-1989 船用焊接铜环松套钢法兰（四进位）

GB/T10749-1989 船用铜管折边松套钢法兰（四进位）

符合JIS标准的法兰有：

CBM1012-81 PN0.5MPa搭焊钢法兰

CBM1013-81 PN1.0MPa搭焊钢法兰

CBM1014-81 PN1.6MPa搭焊钢法兰

CBM1015-81 PN2.0MPa搭焊钢法兰

CBM1016-81 PN3.0MPa搭焊钢法兰

CBM1017-81 PN3.0MPa对焊钢法兰

CBM1018-81 PN4.0MPa对焊钢法兰

CBM1019-81 PN6.3MPa对焊钢法兰

由于80年代我国开始建造出口船时大量引进的是日本标准体系，所以目前符合JIS标准的CBM标准使用得很广泛，而且现在世界上正在运行的由日本建造的船舶也占大多数，故JIS标准仍是世界上通用的标准。但从国家整个标准体系来说CBM标准应是一个过渡的标准，应逐渐取消。

另外，根据2004年国家标准化委员会的要求，船用法兰标准将有较大的变化，主要是在二到三年内把目前的15个关于法兰的国家标准整合为6-7个标准，因而在实际工作中要注意这些变化。

JIS标准与ISO标准体系的区别主要体现在：

压力分级不一样： ISO标准为 0.2、0.6、1.0、1.6、2.5、4.0、6.4MPa；

JIS标准为 0.25、0.5、1.0、1.6、2.0、3.0、4.0、6.3 MPa。

标准系列不一样： ISO标准为每种材料每种结构不同的压力级组合成一个标准；

JIS标准为每一个压力级每种材料每种结构为一个标准。

常温下法兰的最大工作压力也有些不同。例如钢法兰的使用温度大于200℃时，两种标准的最大工作压力均随温度升高而降低；但JIS标准规定工作温度小于200℃时，允许最大工作压力随温度降低而升高。

法兰的结构尺寸不一样：法兰的外径、厚度、螺孔的大小和数量、螺孔中心节圆的直径、密封面形式等可能都会有不同。

四进位法兰与二进位法兰相比其最大的优点是有利于管子的生产设计和内场校管工作。

另外，在JIS标准中，同一压力级的钢法兰可能有不同的结构形式；不同压力级的钢法兰的结构形式可能是相同的也可能是不同的。见表2.1.2。

5. 法兰标准的标记

船用法兰一般均为标准产品。按照目前大部分标准的规定，法兰的标记组成如下：

名称+压力等级+通径+标准号

其中压力等级和通径用数字表示，通径用三位数字表示，不足三位的加0，超过1000mm的通径用四位数表示；压力用放大10倍的MPa数值表示。

例如：压力等级PN=0.5MPa、公称通径DN=100mm、CBM1012标准法兰，其标记为：

搭焊钢法兰 5100 CBM1012-81

压力等级PN=1.6 MPa、公称通径DN=50mm、GB2506标准法兰，其标记为：

船用搭焊钢法兰 16050 GB 2506-1989

但新标准对法兰标记的规定有了变化，即将压力等级和通径移到了标准号的后面。

6. 法兰连接螺栓的选用

船用法兰的连接螺栓一般都使用Ⅰ级精度普通粗牙螺纹。螺栓和螺母的材料为优质碳素钢，为了避免由于旋紧后螺栓受到损伤，钢制螺栓的机械性能等级一般都大于螺母的等级。例如用4.8级螺栓时，可用4级螺母。螺母的强度等级一般有4、5、6、8、9、10、12，螺栓的机械性能等级一般有3.6、4.6、4.8、5.6、5.8、6.8、8.8、9.8、10.9、12.9。螺母的等级和螺栓等级的整数均表示材料抗拉强度的1/100。

除了螺栓材料的选用外,还要考虑选用合适的螺栓直径M和长度L。螺栓直径M一般比法兰螺孔直径d小1~2mm。螺栓的长度应为法兰旋紧后露出螺母0~0.5螺栓直径，具体计算公式为：

由于螺栓的长度已标准化，计算出的理论长度L0为一范围，可在此范围内选择符合标准的螺栓长度L。螺栓的标准长度如下：20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、90、100、110、120、130、140、150、160、180、200、240、260、280、300mm等。如果标准长度不能满足需要时，可以提出特殊的订货要求，长度间隔一般为5mm。

而常用连接螺栓的螺距t和螺母的厚度H也是已知的，见表2.1.3 。

例：已知一对法兰（16065 CB/T46-1999）使用非石棉橡胶垫片连接时，应选用连接螺栓的规格如何？

根据所采用的法兰标准，查阅有关资料可以知道法兰厚度b=18mm，螺孔直径d=17mm。

已知：b=18mm d=17mm δ=3mm

求： M 和L

解： M=d—(1~2)=17—(1~2)=15~16

故M取16mm

根据表2.1.3可知M16螺栓的螺距t=2，螺母的厚度 H=13

l= 2b+H+δ+(0~0. 5)M=218+13+3+(0~0. 5 )16=52~60mm

L取55mm。从计算结果看，也可取60mm，但已露出螺母4牙，故不合适。

答：所取螺栓的规格为M1655mm。

二、螺纹连接

当管子与管子及管子与机械、设备、附件之间是利用螺纹进行连接时，这种连接方式称为螺纹连接。螺纹连接主要有低压管子螺纹接头、高压管子螺纹接头、锥面螺纹接头、卡套接头和由任接头等，其中由任接头主要用于带螺纹的水煤气管，船舶上很少使用。螺纹连接方式的优点是拆装方便，占用空间位置小、布置紧凑。

1.低压管子螺纹接头

低压管子螺纹接头的标准主要有CB*56-83 管子平肩螺纹接头和CB*821-84 低压管子螺纹接头。CB*56-83 管子平肩螺纹接头适用于PN为1.6 MPa -10.0MPa，DN3mm-32mm的油类、水和空气管路；CB*821-84 低压管子螺纹接头适用于PN<1.57MPa，DN3mm-32mm的船舶管路。除了适用范围不同外，两种接头与管子的连接方法也不同，CB*56-83均采用搭焊，而CB*821-84采用对接焊。其他结构形式基本相似。下面以CB*56-83标准为例进行介绍。

管子平肩螺纹接头的分类：A型为搭焊中间平肩螺纹接头、B型为搭焊旋入平肩螺纹接头、C型为搭焊支管平肩螺纹接头、D型为搭焊外套平肩螺纹接头、E型为搭焊异径外套平肩螺纹接头。其中最常用的为A型和B型。

搭焊中间平肩螺纹接头如图2.1.4（a）所示。它由中间螺纹接头、垫片、平肩接头和外套螺母组成。用于管路中两段管子的连接；当支管的直径远小于总管的直径时，也可以直接焊在总管上作开支管之用。

搭焊旋入平肩螺纹接头如图2.1.4（b）所示。它由旋入螺纹接头、内外垫圈、平肩接头和外套螺母组成。用于管子与机械设备、附件间的连接。由图可以知道这两种接头的区别仅在于旋入接头的一端为外螺纹，可以直接旋入到设备或附件的内螺纹中。本标准的旋入接头两端的螺纹相同，均为公制细牙螺纹M18×1.5~M56×2。但CB*821-84标准中旋入接头的两端螺纹不相同，与外套螺母相接的螺纹为M16×1.5~M48×2，而旋入端为M10×1~M42×2；另外还有市场品的旋入接头，它与外套连接的螺纹不变，另一端为圆柱或圆锥管螺纹G~G1 或Rc~Rc1 。选用时为特别注意，不要搞错。

搭焊平肩螺纹接头的材料主要为优质碳素钢，其平肩接头和螺纹接头还可按要求采用镍铬钛钢（1Cr18Ni9Ti）、锰黄铜（HMn 58-2）或铝青铜（QAl9-2），外套螺母还可用铅黄铜（HPb59-1）制成。内外垫圈应按介质要求选用，但必须是无石棉的垫圈。旋入螺纹采用圆锥管螺纹时，没有垫圈，但螺纹上应缠有聚氯乙烯密封带（生料带）。

2. 高压管子螺纹接头

主要的标准有CB*822-84，它适用于公称压力PN大于9.8MPa，至24.5MPa的船舶管路。它有8种不同的型式，分两大类四种。两大类为A、B、C和D型为搭焊接头，E、F、G和H为对焊接头，相应接头的其他结构均相同。四种为中间螺纹接头、旋入螺纹接头、外套螺纹接头和异径螺纹接头。图2.1.5所示为搭焊（对焊）中间螺纹接头。基本结构与低压接头相同，主要的区别在平肩接头与中间接头相配合面处的结构不同。低压螺纹接头的垫圈是套在中间接头上的，而高压螺纹接头的垫圈是置于平肩接头的凹坑内。这一改动使接口处垫圈不容易产生泄漏，提高了密封性，使它能承受高压。

3. 锥面螺纹接头

锥面螺纹接头的密封形式与平肩螺纹接头的形式完全不一样，平肩螺纹接头的密封是一个平面，通过软垫圈压缩后形成密封。而锥面螺纹接头的密封靠外套螺母将一个锥面与一个球面紧密接触而保证其密封性能，两个零件之间没有垫圈，理论上它们接触的是一条线，实际上是一条很窄的环形球面。因而是硬密封。

图2.1.6所示为钢管用锥面螺纹接头，它由乳形接头、锥面中间接头和外套螺母组成。常用的锥面螺纹接头标准有CBM1117-82 铜管用乳形接头和CBM1118-82 钢管用乳形接头。前者的适用范围为最大工作压力2.0MPa的空气、油和水；或最大工作压力1.6MPa、工作温度小于205℃的蒸汽。后者的适用范围为最大工作压力4.0MPa的空气、油和水；或最大工作压力3.2MPa、工作温度小于205℃的蒸汽。公称通径范围为DN6mm~DN25mm。

铜管用乳形接头中乳形接头和锥面中间接头的材料为锰黄铜（HMn58-2），外套螺母材料为铅黄铜（HPb59-1）。而钢管用乳形接头中乳形接头和锥面中间接头的材料为25号钢，外套螺母材料为15号钢。全部采用公制细牙螺纹（M22×1.5~M48×2）连接，主要用于柴油机高压燃油管路上。

螺纹接头用气焊与管子焊接时，必须先将接头拆开后单独焊接，否则会发生接头“咬死”而拆不开的现象。但对接接头管子与平肩焊接时，外套螺母必须位于平肩上。

4. 卡套接头

卡套接头是一种先进的管路连接件，属于非焊接式管件。卡套接头的优点为连接牢靠，密封性能好，外形美观，管路安装时不需焊接，可用于防火、防爆的施工场所。

图2.1.7为卡套接头结构示意图，由接头1、卡套2和螺母3组成。旋紧螺母时，接头相当于挤压模具，在螺母的推动下，卡套外侧遇到接头内锥面的作用而使卡套前部径向收缩变形，外侧与接头内锥面形成锥面密封；而卡套内侧相当于刀具，在卡套变形过程中，迫使刃口咬入钢管起到了密封作用，这样就实现了接头与连接钢管之间的密封和紧固连接作用。