Valves and pipelines
The various pipe systems for commercial ships must comply with any applicable rules of the responsible government department and those of the designated classification society. Guidance is provided in government and classification society publications and it is required that plans for principal systems are submitted for approval. The safety and reliability of critical individual fittings is ensured by a requirement that they are made to specification by an approved manufacturer. Materials are tested, welds are inspected, major fittings are tested and marked, systems are pressure tested by or in the presence of a representative of the appropriate authority. Every effort is made to ensure safety and reliability. Replacement components for pipe systems must be of the same standard and obtained if necessary, from an approved maker. Some accidents have been the result of replacement valves and other components being of inferior quality.
Materials - corrosion - erosion
Galvanic corrosion is a major challenge for any pipes which carry sea water. Rust is a particular corrosion problem for steel pipes exposed to contact with sea water or moisture generally and air. Pipe runs along tank tops or on deck, are examples of the latter. Steel pipes in these areas require external as well as internal protection.
Sea water is an electrolyte and therefore a conductor of electricity, because the molecules of its dissolved salts split into positive and negative ions which are available as current carriers. Electrolytic action can result if there are different metals or even differences in the same metal in a pipeline. Galvanic corrosion can occur if the different metals are connected electrically and mutually in contact with the sea water. A corrosion cell formed between steel and brass in contact with sea water results in wastage of the less noble steel. A list is given in the galvanic series, in which the more noble metals are placed in order after the less noble thus: zinc, aluminium, carbon steels, cast iron, lead-tin alloys, lead, brass, copper, bronze, gunmetal, copper-nickel iron, monel metal. A metal in contact with one occurring later in the series, as with steel and brass, may corrode rapidly in sea water. Because the action is galvanic, less noble sacrificial anodes can give protection.
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Steel
Steel being subject not only to galvanic corrosion but also to rusting, appears to be a poor material to select for sea water pipes or for installation in tank top or deck areas. Mild steel pipes for sea water are protected by being galvanized or rubber lined. Welding and pipe bending should be completed before galvanizing or application of a lining, so that weld spatter and deposits from manufacture can be removed. The mild steel, electric resistance welded (ERW) or hot rolled pipes are galvanized by hot dipping. Inadequate protection of steel, results if there are pinholes or discontinuities in protective linings. Linings should always be carried over the flange faces. Mild steel welded fabrications, similarly lined, are also used for large ship side fittings.
Seamless mild steel is used for steam, high pressure air, feed discharges and all oil fuel pressure piping. Its strength reduces however, at about 460°C and above this figure, steels require small additions of alloying materials such as molybdenum and chromium. Flanges are secured to steel pipes by fusion welding or by screwing and expanding.
Cast iron
Cast iron has poor corrosion resistance in sea water, being especially vulnerable to graphitization. This form of attack gradually removes the iron from the surface in contact with sea water to leave soft, black graphite. The weakness of ordinary grey cast iron in tension and under shock loading limits its use to low pressure applications, and the brittle nature of ordinary grey cast iron excludes its use for side shell fittings where failure could result in flooding of the machinery space. Ease of casting makes the material ideal for the production of fittings and fortunately techniques for improving strength have been developed. Spheroidal graphite cast iron (SG iron) and meehanite are examples of high strength versions of the material. These are suitable for use in ship side valves if made to specification by an approved manufacturer. SG iron may be used for high pressure services and for steam below 461°C.
Cast iron with its high carbon content and consequent low melting temperature is ideal for the production of fittings by casting.
Copper
Copper pipes are suitable for moderate pressures and temperatures. Flanges are secured to copper and its alloys by brazing or sweating.
Non-ferrous alloys
Basically, brass is an alloy of copper and zinc; bronze an alloy of copper and tin. In both cases there may be additions of other metals and there is some
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confusion of nomenclature; some high-tensile brasses are called #39;bronze#39; and the practice has prevailed for so long as to be accepted.
Aluminium brass and other non-ferrous pipelines, are considered very resistant to corrosion in sea water, but concentrated galvanic corrosion can occur if some part of the pipe system has a different make up. A localized corrosion cell can be set up when a fitting, such as a thermometer pocket, is of a brass, bronze or other material which is different to the parent material. Pipe systems are ideally of the same material throughout but non-ferrous alloys are protected against corrosion by the deposition of iron ions so that use of iron or steelfittingsis beneficial. Iron ion protection can alternatively be supplied from sacrificial or dri
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阀门和管道
商业船舶的各种管道系统必须符合政府主管部门和指定船级社的所有适用规则。政府和船级社发布指导方案，并要求提交主要系统的方案以供批准。个别关键配件的安全性和可靠性会由经认可的制造商按照具体规定要求作出保证。在有关当局代表的出席下，会进行材料测试，焊缝检查，主要配件的测试和标记，以及系统的试压检测。所有的努力都是以确保安全性和可靠性为目的。管道系统部件的更换必须达到同样的标准，并且尽量在经认可的制造商那里获取。一些事故的发生正是由于替换阀门和其他部件的质量较差所致。
材料 - 腐蚀 - 侵蚀
对于任何运送海水的管道而言，电蚀是一个主要挑战。对于暴露于海水，或与湿气和空气接触的钢管而言，锈蚀是一个尤其突出的腐蚀问题。管道沿罐顶或甲板运行就是一个典型的例子。这些地区的钢管需要外部和内部的保护。
海水是一种电解质，因此是电流的导体，因为其溶解盐的分子分裂成可用作载流子的正离子和负离子。如果管道中存在不同的金属或者同一种金属存在差异，则可能导致电解作用。如果不同的金属电连接并与海水相互接触，则会发生电偶腐蚀。钢与黄铜之间形成的与海水接触的腐蚀电池导致不太贵重钢的浪费。在电镀系列中给出了一个清单，其中贵金属排列在次贵重金属后排列：锌，铝，碳钢，铸铁，铅锡合金，铅，黄铜，铜，青铜，炮铜，铜镍铁，蒙乃尔金属。与钢铁和黄铜一样，与系列后期出现的金属接触的金属可能会在海水中迅速腐蚀。由于这种行为是电镀的，所以次贵重金属牺牲阳极可以提供保护。
钢
钢铁不仅容易受到电化学腐蚀，还容易受到锈蚀，因此并不是选择海水管道或安装在罐顶或甲板区域的合适材料。用于海水的低碳钢管靠镀锌或橡胶衬里保护。焊接和管道弯曲应在镀锌或涂覆衬里之前完成，以免焊接飞溅和制造过程中的沉积物被去除。低碳钢，电阻焊（ERW）或热轧钢管通过热浸镀锌。如果在保护衬里上有针孔或不连续的话，会导致对钢管的保护不足。内衬应始终在法兰面上进行。低碳钢焊接制作类似衬里，也用于大型船舶配件。
无缝低碳钢用于蒸汽，高压空气，进料排放和所有燃油压力管道。然而在460℃及以上温度时，其强度降低，钢材需要少量添加合金材料，如钼和铬。法兰通过熔焊或拧紧扩展固定在钢管上。
铸铁
铸铁在海水中耐腐蚀性差，特别容易石墨化。这种形式的腐蚀逐渐在与海水接触时将铁从表面移除，留下柔软的黑色石墨。普通灰铸铁在拉伸和冲击载荷下的弱点限制了其在低压应用中的使用，并且普通灰铸铁的脆性使其不能被运用于外壳配件，否则可能导致机器空间的泛滥。易于铸造使该材料成为配件生产的理想选择，并且幸运的是已经开发出了用于提高强度的技术。球墨铸铁（SG铁）和米哈奈特铸铁是高强度材料的例子。如果按照认可的制造商的规格制造，这些适用于船侧阀门。SG铁可用于高压服务和低于461°C的蒸汽。
具有高碳含量和低熔化温度的铸铁非常适合通过铸造生产配件。
铜
铜管适用于中等压力和温度。法兰通过钎焊或热熔焊固定在铜及其合金上。
有色合金
基本上看，黄铜是铜和锌的合金;青铜是铜和锡的合金。在这两种情况下都可能有其他金属的添加，并且有一些命名混淆;一些高强度黄铜被称为“青铜”，这样的惯例盛行了很长时间，已经被广泛接受了。
铝黄铜和其他有色金属管道被认为在海水中具有很强的抗腐蚀能力，但如果管道系统的某些部分有不同的组成，则会发生集中的电偶腐蚀。当配件（如袖珍温度计）采用不同于母材的黄铜，青铜或其他材料时，可以设置局部腐蚀单元。管道系统最好始终采用相同的材料，但通过铁离子的沉积，保护有色合金免受腐蚀，因此使用铁或钢铁配件会有好处。铁离子保护可以替代牺牲或驱动的铁阳极供应或通过硫酸亚铁供应。
黄铜脱锌是在海水存在下发生的特殊腐蚀类型。该腐蚀从合金中除去锌，留下柔软的多孔铜。问题的标志是黄铜中的一片铜色。通过添加极少量的砷（0.04％）或其他元素，在用于海水接触的黄铜中脱锌被抑制。有些黄铜容易发生腐蚀应力开裂，但这是一种主要与黄铜管反应的现象，这种现象通过膨胀或在未加工的状态而受到压力，并且也与腐蚀性流体（如海水）接触。分裂可能会突然发生，甚至由于应力腐蚀而剧烈开裂。
不锈钢
另一种不同的问题，是腐蚀性液体和含有硬质颗粒的液体引起，也可能会导致腐蚀。这些会导致传统金属管道或液货舱不同程度的浪费率。随着一些腐蚀性液体持续多年的缓慢的浪费，普通金属会被允许使用。昂贵的不锈钢被广泛用于运输腐蚀性强的货物的化学品船的货物管道。
侵蚀
金属的侵蚀可能是研磨剂或高速水流夹带空气，湍流和气蚀的结果。后者通常是由突起，紧密弯曲或管道横截面积的突然变化引起的。来自湍流和空化的侵蚀还通过去除保护金属表面的氧化膜来导致腐蚀（腐蚀/侵蚀）。暴露的金属表面可以与氧化膜仍然存在的相邻区域形成电化腐蚀电池。通过限制流速，避免急剧的弯曲，截面的变化和流动障碍（如错误地切割焊缝或焊缝沉积物）来降低侵蚀。铜液流速度不应大于1米/秒; 镀锌钢和铝黄铜为3米/秒; 对于90/10铜镍：gt; 3m / s：对于70/30铜镍，4m / s。
材料强度
用于管道和配件的材料强度必须足以应对系统压力和可能的超压。例如，用于承载和控制高温高压蒸汽流量的管道和阀门必须由经认可的制造商按照严苛的规格制造。
各种不同的压力和温度通常都会造成问题。大约450°C的温度会引起铁和钢的再结晶和蠕变。液化天然气的温度非常低，会导致脆性破坏。由于膨胀和收缩的压力，温度的变化也会带来问题。
术语配件包括阀门，旋塞，分支和隔壁件，减速器，过滤器和过滤器，分离器和膨胀件，简而言之，系统中除管道以外的所有部件。联轴器和联合只用于小口径管道。
铸铁和枪炮配件可在中等压力下自由使用小尺寸。大型配件，高压和高温配件以及高压燃油配件均采用铸钢或熔焊（制造）低碳钢或SG铁。对于高于460°C的温度，它们通常含有0.5％的钼钢。添加0.5％钼可抑制再结晶，从而抑制蠕变。
管道安装
振动是导致管道最终失效的常见原因，但支撑和夹紧来防止此问题必须允许自由膨胀和收缩。连接时必须扭曲或弯曲的管道内置应力，可能导致最终失效。应该准确地制作管道（特别是替换部分），并在被永久夹住之前使用简单的支撑进行安装。如果泵的设计和使用可以使得驱动电机或涡轮机安装在泵壳本体部分延伸，则实际上消除了由于管线应力而导致的错位的趋势。尽管如此，管道系统和重型阀箱在安装过程中分开支撑和保持是十分关键的，在正确对齐面之后，最后连接泵的法兰连接。这可以为该装置的使用寿命做出重大贡献。
卧式泵应放置在合适的轴承座上，精确安装，以确保联轴器在拆卸螺栓时正确对齐且表面平行。在拧紧固定螺栓后应检查这种对齐情况，并在管道连接好后再次检查，最好是充满液体。
颜色编码
通常通过单个系统的颜色代码来识别管道，或者通过普通颜色的管道上的间隔来确定管道。尽管有标准代码，个人或公司可能会喜欢有变化。但通常情况下，管道的着色是错误的。在使用管道系统之前，应对其进行跟踪和验证。
清洁系统
在新船上经常发现，舱底和舱底系统没有被彻底清洗，结果在最初舱底泵送后，阀门和管道内发现了木头，螺母，螺栓，碎布和其他碎屑。这些会阻塞阀箱并阻止阀门正确关闭。他们也堵塞过滤器。对舱底水系统进行测试之前进行清洁是至关重要的，以确保所有吸入管道，接头，阀门和密封管均无空气泄漏。组装前后必须清洁并检查管道是否清洁。由于未能切割金属或关节的孔洞，有时会发现堵塞。显然，在液压或气动管道系统中，异物或制造残留物会导致严重故障。
排水管
灾难性的爆炸，往往是由于柴油机空气管路中积聚的油或油蒸气在空气管路并未定期排空所引起的。当蒸汽进入含水管道时，特别是当管道从水平面轻微倾斜时，水可以有较大的自由表面积，会对“水锤”造成严重的损害。
在进入蒸汽时，在冷水表面或管道的低温部分发生冷凝，同时产生部分真空，水会沿着管道以高速移动。这种水在弯头或阀门处的影响会导致管道破裂。水锤表现为管内严重并经常反复撞击。蒸汽管道应安装排水管，以保证水不会积聚，否则在进入蒸汽之前必须打开排水管。首先打开蒸汽主阀门，或者在使用管道时彻底打开管道，直至管道彻底变暖。只有这样，阀门才能完全打开。
扩展安排
必须在管道系统中提供适应温度变化引起的长度变化，以防止管道膨胀或收缩时产生过度的应力或变形。一种类型的膨胀节（图4.1）有一个带填料函和压盖的锚固套管，连接管的延伸部分可以在限定范围内自由滑动。更简单的方案（图4.2a和4.2b）允许用直角弯曲布置或环路来改变长度。在高温高压下，对于较大管径和厚度，其他方法可能更合适。
图4.2
蒸汽线路膨胀装置（a）膨胀环向上。大口径排水口袋在装配环b膨胀水平之前配适。不锈钢波纹管膨胀节（图4.3）通常使用，因为它们会吸收一些移动或振动在多个平面，取消维护，降低摩擦和热损失。
选择波纹管时必须考虑最大和最小工作温度，波纹管必须安装成既不过度压缩也不过度延伸。它的长度必须满足温度的变化。不锈钢是温度高达500°C的常用材料。除此之外，对于严重的腐蚀性条件，还需要其他材料。
通常情况下，波纹管有一个内部套筒，以提供平稳的流动，起隔热作用并防止腐蚀。如果暴露于外部有损坏的可能性，它应该有一个盖子。在通常的船舶应用中，波纹管接头的设计和安装只能适应直线轴向移动，相关的管道需要适当的锚栓和导向装置以防止错位。显而易见的是，在某些情况下，端部连接将作为锚点充分发挥作用，而精心设计的原型将成为有效的指导。
图4.3波纹管式膨胀接头
轴向波纹管膨胀节可以压缩和延伸，通常表示为加或减X毫米，即它将从其初始的自由长度压缩或延伸X毫米。最重要的是装置安装在正确的长度上，因为在规定范围外延伸或压缩会导致过早疲劳。
水密舱壁
使用特殊配件（图4.4）将管道穿过水密舱壁，以避免损坏其完整性。 配件的大法兰覆盖舱壁上的必要间隙。
接头
法兰之间的接头应该不受流体损坏的影响，并且有多种材料可以满足不同的要求。例如橡胶，有或没有棉花插入，适用于水但不适用于油。高压会迫使接头脱离法兰，所以在最高压力下使用最薄的接头。一些连接物用铜或不锈钢护套，可以在其中轻轻地开槽。
图4.4当管道穿过水密舱壁时使用的隔板
靠近管道孔的区域。大多数材料会随着时间和温度的变化而变差，因此可能需要定期更换。石墨化合物有助于伸缩性。配合法兰应平行并精确加工。螺栓应该合理安装，并有良好的螺纹。
闸门和阀门
闸门和阀门的设计，以控制或中断流量。通过旋塞完成，并且在通过降低，提高或旋转在阀座表面的盘或通过控制球的运动的阀。这些接头具有带法兰或螺纹端部（或通过焊接制成的端部）用于连接到接合管道的主体。
闸门
根据管道系统中的情况，闸门可能是直通式，直角式或底部开放式。它的塞子可以是锥形的或平行的，通过研磨或通过弹性填料（图4.5）实现的密封性通常以现成的套筒形式实现。
在机舱内，用于燃料或润滑油箱的短测深管，必须配备具有平行旋塞而非锥形插头。 这与加权手柄的要求一样，在释放时会自动关闭旋塞，这是为了安全。锥形塞子在拧紧时将闸门打开用来听声音然后忘记关，当油溢出时会引发火灾。
船壳上的锅炉排污旋塞的结构使得只有在旋塞关闭时才能移除手柄。
截止阀
球形阀（图4.6）有一个球形阀体，内装一个阀座和一个与管道轴线成直角布置的旋塞或圆盘。对于所示的阀门，阀座和阀盘面都是刚性的并且几乎坚不可摧。或者，阀座可以更换并拧到阀门箱上，或者采用轻微的过盈配合，并用平头螺钉固定。阀座可以是平坦的或更一般地倾斜。主轴或阀杆可能在填料函的下方或上方有一个V形或方形螺纹。如果是后者，它将在可拆卸或整体式桥（阀盖）中工作。
主轴可以通过所示的螺母保持在阀盘（或盖）中，或者按钮可以位于简单的马蹄形中。通过填充箱防止沿着阀杆的泄漏，填充适当的材料和压盖。如果方向发生变化，如在舱底吸水中，则该阀称为角阀。流量来自阀座下方，以免封函盖受到影响。
图4.5套管闸门的例子（Richard Klinger Ltd）
当阀门关闭时可以达到更高的静压。盘必须由下侧的翼或杆进行定位，或通过如图所示的活塞进行导向。
与安装在主轴盘的类型的阀是螺杆升力型。当盘不连接到主轴（插图图4.6）它是一个旋入式止回（SDNR）阀，作为用于舱底系统，以防止回溢流。它们也用作进料检查和锅炉截止阀。 盘需要导向叶片或杆，以便在打开时与座位保持同心。要求的最大升力是内径的四分之一; 导轨必须比长。
如果管道距离船侧比船舶宽度的五分之一更远，则在舱底吸水管线上安装一个自由提升止回阀（图4.7）。这样的阀门旨在防止发生碰撞损坏时舱室的水淹。
图4.6截止阀（插图）细节的截止阀布置为螺旋式止回（SDNR）装置（Hattersley Ne
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