船舶管系的压力要求不是单一数值，而是根据其服务的系统功能、介质特性、所处位置以及相关船级社规范来确定的一系列复杂规定。
下面我将从几个关键维度详细解读船舶管系的压力要求。
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核心决定因素
管系的压力主要由以下几个因素决定：
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系统功能:
- 高压系统： 如高压燃油管系、液压管系、压缩空气启动管系等,这些系统需要巨大的压力来驱动设备。
- 中压系统： 如锅炉给水管系、冷却水管系、货油/压载水管系等,这些是船舶动力和营运的核心系统。
- 低压系统： 如低压燃油管系、测量管系、泄放管系、日用水管系等，压力较低,主要用于辅助功能或输送。
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介质特性:
- 易燃易爆介质： 如燃油、滑油，一旦泄漏，极易引发火灾爆炸，其管系的压力等级、材料、连接方式、密封要求都极为严格。
- 高温介质： 如锅炉蒸汽、高温冷却水，对材料的高温强度、抗蠕变性有要求。
- 腐蚀性介质： 如海水、化学品,对材料的耐腐蚀性有特殊要求。
- 有毒介质：**如某些特定化学品。** 要求极高的密封性,防止泄漏污染环境和危害健康。
- 有压空气/气体： 如压缩空气、仪表空气，属于压力容器范畴,需遵循压力容器规范。
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设计压力与设计温度:
（图片来源网络，侵删）- 设计压力: 这是计算管壁厚度、选择阀门和法兰等级的基准压力，它通常不是系统正常运行的压力，而是考虑到泵的关闭扬程、安全阀的设定值、水击效应等最严苛工况下的预期最高压力,设计压力必须高于系统的最大工作压力。
- 设计温度: 与设计压力相对应，是选择材料牌号的重要依据，高温下的碳钢强度会下降,需要选用更高级别的材料。
主要压力等级分类
在工程实践中，管系根据其压力等级被划分为不同的类别，以便于标准化设计、采购和施工,常见的分类方式如下：
按公称压力划分
这是最常用的一种分类方法，尤其在阀门、管件和法兰的选型上，公称压力是一个用于参考的、标准化的压力数值,并不直接等于实际工作压力。
| 公称压力 | 常用系统举例 | 备注 |
|---|---|---|
| PN 16 (Bar) | 低压燃油、滑油、冷却水、压载水、舱底水等 | 船舶上最常见的压力等级之一 |
| PN 25 (Bar) | 中高压燃油、滑油、液压系统、锅炉给水 | 用于对压力要求较高的系统 |
| PN 40 (Bar) | 高压液压、压缩空气启动、某些特殊液压系统 | 通常用于甲板机械、舵机等 |
| PN 64 (Bar) 及以上 | 超高压系统，如某些特殊试验管路 | 相对少见，用于特定高压设备 |
注意： 1 Bar ≈ 1 kgf/cm² ≈ 0.1 MPa，在图纸和技术文件中，会明确标注管系的 PN 等级。
按危险等级划分 (基于SOLAS和船级社规范)
国际海事公约和各国船级社（如CCS、ABS、DNV、LR等）会根据管系所输送介质的危险性和泄漏后果，将其划分为不同的安全等级，这直接影响到材料、焊接工艺、检验和无损检测的要求。
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Grade I (一级管系):
- 定义： 输送危险介质，一旦泄漏会立即导致火灾、爆炸、严重中毒或船舶结构失效的管系。
- 示例：
- 高压燃油管系（> 0.18 bar，闪点 ≤ 60°C）
- 货油管系（油轮）
- 锅炉蒸汽管系
- 液压舵机管系
- 要求： 最严格的材料标准、焊接工艺和无损检测（如100%射线探伤）。
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Grade II (二级管系):
- 定义： 输送危险介质，但泄漏后果相对较轻，或输送非危险介质，但对船舶安全或重要功能至关重要的管系。
- 示例：
- 低压燃油管系（≤ 0.18 bar，闪点 ≤ 60°C）
- 滑油管系
- 冷却水管系（主、副机）
- 压载水管系
- 舱底水管系
- 要求： 严格的材料和工艺标准,但检测比例可能低于一级管系。
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Grade III (三级管系):
- 定义： 输送无害介质（如海水、淡水、压缩空气）或泄漏后影响很小的管系。
- 示例：
- 海水冷却管系（通常为舷外吸入）
- 低压压缩空气管系
- 日用水管系
- 测量管系
- 要求： 相对宽松,但必须保证基本的强度和密封性。
关键压力相关概念
除了设计压力,还需要理解以下几个概念：
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试验压力:
- 这是管系安装完成后，进行强度试验时所使用的压力。
- 目的： 检验管系的结构强度和密封性,确保其在设计压力下是安全的。
- 计算： 试验压力通常为设计压力的 5倍（或根据船级社规范有特定规定），但会根据介质温度进行调整，对于高温系统，试验压力可能低于1.5倍设计压力,以防止材料在高温下过度屈服。
- 类型：
- 液压试验: 最常用，用水作为介质，优点是安全性高,一旦泄漏易于发现。
- 气压试验: 用于不适宜用液压试验的场合（如仪表管路），危险性高,需要更严格的安全措施。
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安全阀设定压力:
- 每个承压系统（如锅炉、空气瓶、压力容器）都必须装有安全阀。
- 设定压力： 安全阀开始起跳、排放介质的压力，它必须高于系统的设计压力，但不能超过法规或规范允许的最高压力（通常为设计压力的1.05-1.1倍）。
- 作用： 防止系统因异常（如温控失灵、阀门误关）导致压力持续升高,引发灾难性事故。
总结与实例
船舶管系的压力要求是一个综合性的工程问题，其核心在于：
根据系统功能、介质特性和风险评估，确定一个合理的设计压力，基于设计压力，选择符合PN等级的管子、阀门、法兰等部件，并按照其危险等级（Grade I/II/III）执行相应的建造和检验标准，通过高于设计压力的试验压力来验证整个系统的安全可靠性。
实例分析：
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主机的低压燃油管系:
- 功能： 为主机燃烧提供燃油。
- 介质： 重油或柴油,易燃。
- 压力等级： 通常为 PN 16 或 PN 25。
- 危险等级： Grade I (因为压力>0.18 bar且闪点低)。
- 要求： 必须使用无缝钢管，焊接接头需进行100%射线或超声波探伤,管壁厚度需严格计算。
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主机的海水冷却管系:
- 功能： 冷却主机滑油和淡水。
- 介质： 海水，腐蚀性,但本身无害。
- 压力等级： 通常为 PN 10 或 PN 16。
- 危险等级： Grade III。
- 要求： 可使用无缝钢管或焊接钢管，焊接检测要求较低,可能只做外观检查和局部抽检。
当谈论船舶管系的压力要求时，必须明确是在问哪个系统、输送什么介质，以及遵循哪个规范,才能给出准确的答案。
