1. Элементы водопроводных судовых систем

1.1. Материалы трубопроводных систем

1.1.1. Материалы труб

В соответствии с назначением системы, характером среды, классом судна к материалам системы предъявляются различные требования. Общими требованиями, как правило, являются механическая прочность, долговечность, оптимальная стоимость и технологичность изготовления участков трубопроводов.

Прочность материала оценивается комплексом механических свойств, которые определяются по результатам испытаний образцов или отдельных труб партии в лабораторных условиях завода — изготовителя труб.

Достаточная долговечность элементов систем определяется стойкостью материала против коррозии, эрозии, старения и других видов разрушений, вызываемых воздействием рабочей и внешней среды.

Немаловажное значение в вопросе выбора материала имеют и экономические требования. Поэтому для большинства систем применяют трубы из дешевых углеродистых сталей, несмотря на то, что срок службы их невелик. В табл. 1 приведены для сравнения относительные оптовые цены на трубы двух диаметров (пересчитано из [ 9 ]).

Таблица 1.1

Относительная стоимость труб из разных материалов (за ед. массы)

Наименование	Размер трубы (хSст), мм
	38х3(Ду 32)	108х4(Ду100)
Стальные водогазопроводные (обыкновенные шовные)	1	0,98
Стальные водогазопроводные оцинкованные (обыкновенные шовные)	1.75	1,71
Стальные бесшовные	1,58	1,2
Стальные бесшовные для судостроения	3	-
Нержавеющие из стали 08Х18Н9Т	10,7	—
Биметаллические	13,6	9,1
Медные (мягкие)	7,75	7,28
Медно-никелевые МНЖ-5-1	8,8	8,94
Латунные марки Л-68 (мягкие)	6,72	6,5
Алюминиево-магниевые из сплава АМГ-6	13,44	15,89

Эта таблица не дает полного представления о затратах на трубопроводы, так как регламентированная Регистром толщина стенок медных и медно-никелевых труб в 1.5-2 раза меньше чем стальных, что сближает реальную стоимость погонного метра стальных и труб из медных сплавов.

Приведенные в таблице материалы различаются не только стоимостью, но и коррозионной стойкостью, что определяет долговечность труб и длительность межремонтного периода.

Стальные трубы-имеют наибольшее распространение в водопроводных системах. Для увеличения срока службы, например, для системы водяного пожаротушения и трюмных систем (осушительной, балластной, и пр ) используют трубы из углеродистой стали с цинковым покрытием. В ответственных системах для бесшовных труб применяется сталь 10 или 20 по ГОСТ 1050-74. В системах не ответственных (бытовое водоснабжение)– ст2сп ГОСТ 380-82.

Нержавеющая сталь- трубы обладают наибольшей стойкостью и прочностью (а также и стоимостью). Однако низкая технологичность таких трубопроводов из-за высокой трудоемкости сварки и других операций, ограничивают их применение в системах, где требуется малая масса трубопроводов, прочность, высокая надежность ( морские яхты, подводные лодки, системы ответственных агрегатов, воздуха высокого давления, топлива, масла и пр.). В общесудовых системах они используются для трубопроводов стерилизованной воды, хранящейся в цистернах из нержавеющей стали.

Биметаллические трубы - имеют тонкий (0.5-1.4мм) коррозионно-стойкий внутренний слой (нержавеющая сталь или медь) а наружный – обычная конструкционная сталь. Такие трубы применяются в системах, где требуется монтажная прочность (стойкость к силовому воздействию при монтаже соседних труб), пожарная стойкость и противостояние коррозии и эрозии под действием движущейся жидкости. Коррозия и эрозия стальных труб приводит к появлению в топливе мелких частиц металла и ржавчины, вредно влияющих на работу форсунок котлов и дизелей. Поэтому биметаллические трубы применяются в системах силовых установок для трубопроводов топлива, масла, гидроприводов и др.

Медные трубы - имеют более низкую стоимость, могут применяться в перечисленных выше системах, однако они имеют и низкую монтажную прочность и пожарную стойкость. Применяются в системах топлива, масла охлаждающей воды для трубопроводов малого диаметра (до Ду 32).

Трубы из медных сплавов – их использование обусловлено высокой стои­мостью нержавеющих и биметаллических труб и малой стойкостью медных. Они обладают высокой огневой и коррозионной стойкостью. Трубы из медно- никелевых сплавов (например, из сплава марки МНЖ5-1 ГОСТ 17217-79), мо­гут применяться во всех водопроводных системах. Их применение ограничено существенно большей стоимостью материала. Однако следует учитывать, что такие трубы могут иметь почти вдвое меньшую массу погонного метра (см. за­мечание под таблицей 1.3), а допускаемая скорость жидкости для сплава CuNi 30 Fe на 40% больше чем для стали. Это также позволяет уменьшить диаметр труб и их массу еще на 20%. Латунные трубы имеют такие же свойства, но ме­нее стойки к морской воде и применяются для пресной воды (на судах внут­реннего плавания).

Пластмассовые трубы – обладают наименьшей стоимостью, массой, вы­сокой коррозионной стойкостью. они .высокотехнологичны в изготовлении элементов и монтаже. Главный недостаток – низкая огневая стойкость. Правилами Регистра определены области применения труб из пластмассы, ограниченные значительным количеством условий возможности их использования.

Несмотря на возможности огнестойкого исполнения таких трубопроводов и применения различных дорогостоящих конструктивных мер предотвращающих нежелательные последствия, можно рекомендовать ограничиваться их применением для неответственных систем (водоснабжения, сточных, вентиляции) только в пределах отсека, ограниченного непроницаемыми и противопожарными переборками, при условии, что трубопроводы не проходят сквозь них.

Серый чугун. Большое внимание в Правилах РМРС и РРР уделено трубам и арматуре из серого чугуна. Несмотря на явную огнестойкость этого материала, его применение связано с большим рядом ограничений, обусловленных хрупкостью, малой сопротивляемостью гидравлическим ударам, падающими со снижением температуры (<-15⁰C). Это заставляет увеличивать толщину стенок трубопроводов, увеличивая массу систем. Главным достоинством чугуна по сравнению со сталью является его коррозионная стойкость, поэтому его целесообразно применять для грузовых систем танкеров, перевозящих сырую нефть, обладающую большой агрессивностью. Можно с уверенностью утверждать, что чугун в настоящее время в общесудовых системах не применяется.

Выбор материала труб той или иной системы является стратегическим вопросом для Главного конструктора проекта судна. Дешевый материал уменьшает строительную стоимость судна, однако увеличивает эксплуатационные расходы, главным образом за счет текущего и капитального ремонта. Поэтому когда заказчиком судна является его постоянный владелец, выбор, как правило, делается в пользу дорогих долговечных материалов, что является рациональным вложением средств. Когда судно заказывается с целью его последующей продажи, главным является максимально возможное снижение строительной стоимости и, как следствие, производится выбор недолговечных материалов.

На выбор материала трубопроводов может влиять и уровень местной прочности корпуса судна. Когда обшивка и набор корпуса имеют повышенную толщину (например, дл судов ледового плавания) и длительно могут противостоять коррозии, ремонт корпуса сводится к замене участков наружной обшивки. Это не требует значительного демонтажа трубопроводов. Поэтому в данном случае рационален выбор долговечных коррозионно - стойких материалов трубопроводов. У судов имеющих минимальные толщины связей корпуса и малый межремонтный период можно рекомендовать применение также и трубопроводов из недолговечных материалов труб.

Также при выборе материала труб следует учитывать, что масса стальных трубопроводов на современном крупном судне водоизмещением 5-10 тыс. тонн может составлять 200- 400 т. Замена стали на медно-никелевый сплав может увеличить дедвейт судна на 50 -100 т, что существенно для экономических показателей быстроходных судов с высокой оборачиваемостью.