管线耐磨技术

摘要：疏浚行业是一个高耗能行业，特别是疏浚市场紧缩的今天，利润空间越来越小，低成本更是现阶段多数企业赖以生存的法宝。而船舶吸、排泥管线（以下简称船舶管线）对船舶施工和船舶效益影响极大。本文从船舶管线材质、磨耗和使用寿命分析，引进制造性价比较高的双金属耐磨管线，大大降低了船舶管线修理和补焊管线时间以及管线成本，提高了船舶生产效率，经济效益显著。耐磨管线磨损小，换言之，管线阻力较普通管线小，因此，采用耐磨管，有效降低了管路阻力，进而船舶产能增加，单船毛利得到提升。

关键词：耐磨管；使用寿命；节约成本；提升质效

中图分类号：U616 文献标识码：A 文章编号：1001-828X（2013）09-0-02

一、概述

挖泥船用耐磨管道包括耐磨弯头、三通、大小头、直管等，主要是用于气力、泵送浆体等物料的输送。由于输送介质具有硬度高、流速快，流量大等特点，输送介质长期持续对管壁产生冲击、磨损、磨蚀等使管道产生疲劳致使渐渐被磨穿。加之，输送管道又要承受较大的压力。为了使用安全，优先考虑管道的韧性也是必须的，因此常常采用Q345、ZG35SiMn作为管道材料；但此类材质管道因耐磨性和耐蚀性严重不足而导致过早失效，会造成较大的停产检修损失。

在连云港工地，施工土质以粘土和“姜结石”为主，难输送，且管线磨损严重，船舶经常因船舶管线泄漏、补焊管线而停工，船舶非生产性停歇时间较长，严重制约施工生产。为提高船舶管线使用寿命，提高船舶时利率，降低施工成本，引进双金属复合耐磨管材，制造耐磨管线。耐磨管内层采用高强度、高抗磨性能的高铬白口铸铁，外层采用优质低碳合金钢，解决了传统的单一材质金属管存在的易开裂、脱落、耐磨性能差、渗漏、承压能力低、可焊性差等缺点，大大提高了船舶管线使用寿命，降低了管线维修时间和维修采购腹板费用，较传统敷设耐磨腹板节约了成本，较普通管线，大大降低了船舶管线修理和补焊管线时间，节能增效。

二、耐磨机理

双金属铸造是指把两种或两种以上具有不同特征的金属材料铸造成为完整的工件，使工件的不同部位具有不同的性能，以满足使用要求。对于耐磨、抗蚀工况的管件而言，抗磨基体层一般选用高铬铸铁、耐蚀铸铁、镍硬铸铁等，外部结构层采用碳素钢，便于管道连接和承载。其浇铸工艺采用离心铸造，即在一定温度下，将两种液态金属先后浇注到同一铸型中去，让其一起冷却凝固，其工艺控制关键是液态金属的温度、浇注转速、恰当的间隔时间、壁厚的控制及热处理等。结构层与耐磨层形成牢固的冶金结合，致密度高，大大提高了复合管件的力学性能和使用性能，可承受持续的中度冲击。

三、耐磨管安装位置

天骥船于2012年2月20日将船体管线10号中间管3根进行了换新，更换的新管从船头至船尾方向依次为6米双金属耐磨管1根，2.41米沥青浇筑耐磨管1根，1.11米普通管1根，6米普通管一根，2.41米沥青浇筑耐磨管1根，共计5根管；按材质和顺序在此选择连续3节船舶管线为研究对象，依次编号为1号、2号、3号管，便于分析、说明。

四、测厚记录

从2012年2月20日换管开始施工至2012年4月19日，天骥船施工正常运转957：45小时，共进行四次测厚工作，并填写管线测厚记录表，详见下表1。

双金属耐磨管、沥青浇注耐磨管（双金属复合管）和普通船舶管线安装前的管壁厚度均为25mm。截止4月19日，1号管线磨损量为2.5mm，管线内壁无明显磨损痕迹；2号管迎水面法兰处发生磨损，肉眼可见；3号管磨损量为7.2mm，管线内壁无磨损痕迹。根据实际使用情况，三种管的使用效果分别为：1号新型管磨损量最小，2号双金属管无法进行测厚，但从表观和实际使用效果，比普通管稍好，3号普通管磨损量较大，且船舶管线划面工作困难，导致船舶管线频繁磨漏。

表1 测厚记录表

五、各材质管线纹理及磨损痕迹

（一）双金属耐磨管

（二）沥青浇筑耐磨管

图- 2沥青浇注耐磨管（磨损痕迹严重）

（三）普通管线（原船舶管线）

六、使用寿命分析

从2012年2月20日换管施工开始观测，截止4月19日，天骥船施工正常运转957：45小时，根据船舶进尺和实际浚后水深测算，船舶累计完成工程量约139.5万方；根据测图（只计算到设计深度，因个别区域存在超深现象，出现部分废方）计算，累计完成工程量约108万方。

管线在使用过程中，通常最多划3次面（根据水力特性，主要磨损面约为120°扇面），每次主要磨损面测厚约10mm时必须进行换面工作，因此，管线的最大使用寿命可以用下式估算，。

表2 万方磨耗统计分析

综上分析，双金属耐磨管使用寿命是普通管的2.67倍。

七、成本及效益分析

（一）成本构成

以天骥船直管（普通钢管）为例，φ800的6m管线造价为15068元，耐磨管（6.8m）造价为106464元，约为普通钢管的7倍。天骥船船舶管线长度约为118m，普通管造价约为20万元，耐磨管造价约为184.75万元。施工期间船舶管线使用普通钢管的管线成本为3.33万元/月，使用耐磨钢管的管线成本为11.55万元/月。

（二）效益分析

表3 天骥船船舶管线修复及覆板费用

从上表计算得出，直接发生的修费（腹板材料和人工费）合计为61.8万元，平均每次发生修费20.6万元。同时采用普通钢管时，船舶因自身管线故障平均停工修复5天/月，按耐磨管使用寿命是普通管的2.67倍估算，使用耐磨管，可大幅度缩减修理时间，平均修理时间仅为1.87天/月，较采用普通钢管平均少3.13天/月。

1.直接效益

（1）节省修理费用

修理次数减少，修费大大降低。如按磨损的2.67倍数计算，使用耐磨管施工1个月仅支出修费7.72万元，较采用普通钢管降低12.88万元/月。

（2）节省固定费用支出

若天骥船船舶吸、排泥管全部采用耐磨管，在连云港项目施工时，每月船舶航修覆板时间较采用普通钢管缩短3.13天。天骥船每天固定费用（人工工资、融资租赁费、保险费用等）支出16.18万元，每月可少支出费用50.64万元。

（3）管线物资成本支出

船舶管线全部采用耐磨管， 管线使用费每月将增加11.55万元。

（4）直接效益合计

采用耐磨管后，预计天骥船每月将增加效益51.97万元。

即51.97=12.88+50.64-11.55。

2.间接效益

天骥船在连云港项目施工，采用耐磨管后每月可多施工3.13天，按平均生产指标估算（生产率1617m3/h，时利率70.7%），航道直吹单价24元/m3，每月可多创造产值约为：1600×16.8×3.13×24=201.92万元。在此期间天骥船燃油消耗80.57吨，发生燃油费用70.10万元，润料费1.31万元，备件费2.93万元，耐磨管费用1.21万元，单船成本合计发生75.55万元。按此核算，每月天骥船将增加单船毛利约126.37万元。

据此测算，天骥船每月可增加效益178.34万元。

此外，因耐磨管线阻力较普通管线小，有效降低了管路阻力，进而降低了船舶油耗，船舶效益增加。

总体来讲，耐磨管性价比较普通管高，对于高耗能疏浚行业，无论从节能减排还是企业效益来看，耐磨管优势明显，是一种发展趋势。

八、结束语

对于疏浚企业而言，船舶吸、排泥管线对船舶施工和船舶效益影响极大。本文从船舶管线材质、磨耗和使用寿命分析，引进制造性价比较高双金属耐磨管线，大大降低了船舶修理和补焊船舶管线时间以及管线成本，提高了船舶生产效率，经济效益显著。耐磨管线磨损小，换言之，管线阻力较普通管线小，因此，采用耐磨管，有效降低了管路阻力，进而降低了万方油耗，单船毛利得以提升。在国外，耐磨管应用较广泛，在国内耐磨管已成为主流疏浚企业在激烈的市场竞争下提高船舶效率的主要技术手段和发展趋势，是提升企业运营质效的重要法宝。

在连云港工地，我公司天骥船采用耐磨管，成效显著。目前公司承建的2个项目，土质较难输送，管线磨损较为严重。如大连施工项目的较坚硬粘土和碎石层以及施工区地质原貌有笋尖状岩尖，天骅船船舶管线磨损严重，管线经常磨漏，现阶段采用敷设耐磨腹板方式，但停船修复时间较长；绥中工地，土质以碎石为主，夹杂部分粘土，土质较难输送，管线磨耗较大。而耐磨管技术在国内较为成熟，采用耐磨管能大幅降低管线磨耗量，延长管线使用寿命，提高船舶综合生产效率，经济效益显著，因而具有广阔的推广应用前景。

作者简介：高秀云（1966-），女，天津人，中交天航滨海环保浚航工程有限公司，经济师，从事公司经济活动运行分析方向的研究。

任淑珍（1963-），女，天津人，中交天航滨海环保浚航工程有限公司，工程师，从事项目投标阶段的预算及成本方向的研究。