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        船舶尾軸螺栓損壞的四個原因及對策

        時間:2018/1/26 13:13:35 點擊:

          內容提示:實例說明塢期間,拆卸艉軸與中間軸鏈接螺栓的過程,操作要點,關鍵數據,以及損壞后的選材、加工和安裝鏈接螺栓的關鍵操作。...
        0.引言
        船舶進塢后,對于需要拆中間軸、拉艉軸的船舶,就必須把艉軸與中間軸鏈接法蘭上的螺栓全部拆出。該螺栓與法蘭孔是“過盈”配合,俗稱“過盈螺栓”,又稱“鉸制孔螺栓”。
        根據業內不完全統計,在首次拉艉軸作業的船舶中,有不少于70%的船舶,在拆艉軸與中間軸法蘭鏈接螺栓時,會造成螺栓及法蘭孔的損壞。對于部分輕微損傷的,可在現場做簡單的打磨修復后,完成最后的裝配;但對于嚴重損傷的,螺栓報廢需新做,法蘭需鏜孔處理。這將嚴重影響船舶修期,造成大量預算外開支,給塢修工作帶來極大麻煩。
        1.拆卸艉軸與中間軸鏈接螺栓案例
        某52000T載重噸的散裝船,國內某船廠2012年制造出廠。2017年第一次塢修,在塢內進行拉艉軸作業,就遇到艉軸與中間軸鏈接螺栓拆不出來的情況。雖然采用了多種方法,還是造成了多個螺栓的損壞,耽誤了一定的船期。
        (1)過盈螺栓常規拆卸法
        該輪中間軸軸徑φ420 mm,兩端法蘭直徑φ900 mm,分別與艉軸和主機飛輪相聯接。螺栓孔直徑為46mm。每對法蘭配備12個過盈螺栓,整個軸系配有24個過盈螺栓。
        正常情況下,拆卸該螺栓的方法是由人工使用重錘敲打出來,但該船的鏈接螺栓在長時間、反復敲擊后,均無法拆出。
        (2)過盈螺栓液壓拆卸法
        改用專用液壓工具拉螺栓,圖1所示。安裝完專業液壓工具后,逐步加壓,觀察過盈螺栓是否有向外撥出的跡象。在正常操作程序情況下,液壓壓力達到40MPa時,就能夠把該螺栓拉出,螺栓和法蘭孔均不會有大的損傷。艉軸與中間軸鏈接螺栓可重復使用,在安裝時,只要一一對應,原樣安裝即可。
        在正常拉力無法拉出螺栓的情況下,一般是逐步加壓,最多加壓到80MPa。如果在80MPa能夠拉出螺栓,螺栓和法蘭孔一般會受到輕微傷害,經過現場簡單修復后,還能夠繼續使用,影響不大。如圖2所示,輕微損壞的法蘭孔。
        如果繼續加壓,最終是一定能夠拉出艉軸與中間軸的鏈接螺栓。但是,如在二倍于正常拉力的作用下,還是無法拉出過盈螺栓,就必需停止液壓作業。否則將造成巨大的損失。
        船舶尾軸螺栓損壞的四個原因及對策
        圖1如上
        船舶尾軸螺栓損壞的四個原因及對策
        圖2如上
        2.過盈螺栓損壞的原因 
            如果采用繼續加壓方式拉出螺栓,勢必造成螺栓及法蘭孔的嚴重損壞。新船第一次進塢時,發生這種情況的幾率是非常高的。可能存在的原因是:
        (1)艉軸螺栓材料的加工工藝存在缺陷;
        (2)軸系安裝施工工藝存在缺陷;
        (3)運行過程中,軸系對中變形的缺陷;
        (4)運行中,軸系或螺旋槳受到外力的沖擊等等。
        以上一種或多種原因共同作用下,使得軸系運行中受到剪切力和拉伸力的交替作用,在螺栓局部形成交變應力。在該應力的長期作用下,螺栓和法蘭孔的接觸面,產生了金屬融著現象,使螺栓和法蘭孔之間的局部產生粘連。在拆螺栓時,就會造成螺栓與法蘭孔的損壞。俗稱“切肉”現象,如圖3和圖4所示。
        3.采用“電熔”燒毀螺栓保護法蘭的拆卸法
        我輪在螺栓拆卸時加壓到80MPa,依然有多只螺栓沒有能夠拉出來。如果強行拉出該螺栓,勢必造成螺栓和法蘭孔同時損壞。螺栓損壞,可以新做。但如果法蘭孔被大塊“切肉”,或者貫穿性的損壞,就需要對法蘭重新鏜孔、精磨,修復。再根據新的法蘭孔尺寸,適配過盈螺栓,這將造成修期和費用的極大損失。
        再者,由于中間軸本體和法蘭是整體鍛造的大件,移進車間是一件非常困難的事。因此一般只能由專業廠家,利用新型的回轉式自動車床,在現場進行鐺孔處理。這樣的施工方案,相當費時,且價格昂貴。
        船舶尾軸螺栓損壞的四個原因及對策
        圖3如上    
        船舶尾軸螺栓損壞的四個原因及對策
        圖4如上

        因此,為防止螺栓和法蘭孔雙雙損壞,在無法使用常規拉力拉出螺栓時,就停止了盲目拉螺栓。
        正確的做法是:使用“電熔”法破壞性地把螺栓燒掉,螺栓在大電流的作用下,瞬間熔化,而法蘭孔絲毫不傷,從而起到保護法蘭孔的目的。
        4.艉軸與中間軸鏈接螺栓的材質與加工
        采用“電熔”法燒毀螺栓后,馬上在市場上尋找加工艉軸與中間軸鏈接螺栓的毛坯材料。該螺栓的毛坯材料由42CrMo合金鋼鍛造而成,需對鍛件進行“調制”處理,包括淬火和回火處理,回火溫度不低于550℃,以達到如下機械性能:抗拉強度為880 N/mm2。布氏硬度255-311 HB。
        經船級社檢驗合格的毛坯材料,經初加工、精加工、質檢等步驟,做成合格的艉軸螺栓,才能安裝使用。
        過盈螺栓的過盈量一般在1-3絲。由于艉軸或中間軸這樣的大件加工難道比較高,在出廠時,一般會造成每個法蘭孔的尺寸略有差異。
        為了控制好過盈量,艉軸螺栓的精加工是根據具體的每個法蘭孔尺寸,進行精磨加工的。也就是說,過盈螺栓和法蘭孔是一一對應的,不能互換。新配螺栓,需要精密測量法蘭孔的尺寸,以過盈2絲的標準去加工新的螺栓,最終以達到每個螺栓和法蘭孔的配對過盈量在1-3絲的范圍內。
        5.艉軸與中間軸鏈接螺栓加工步驟
        (1)毛坯材料42CrMo合金鋼鍛在車間,進行切割斷料,上車床,初加工,形成螺栓的初步形狀。
        (2)初加工成型的螺栓,上冼床,加工螺栓頭方塊,先形成毛坯螺栓,并多加工幾只,存船備用。
        (3)毛坯螺栓再上車床進行精加工,達到預定的尺寸。一般比標準尺寸預留3-5絲的余量,以備下一步精磨時有足夠的余量。
        (4)精加工處理后的螺栓,再上磨床,對螺栓進行精磨處理,確保合理的過盈量,以及合適的表面光潔度。
            經過以上步驟,最終完成螺栓的精加工。每個螺栓上都有標號,和法蘭孔一一對應,確保有1-3絲的過盈量。見圖5和圖6所示。
        船舶尾軸螺栓損壞的四個原因及對策
        圖5 如上
        船舶尾軸螺栓損壞的四個原因及對策
        圖6 如上

        6.艉軸(中間軸)螺栓最后安裝
        加工好的艉軸與中間軸鏈接螺栓,在現場安裝前,將螺栓埋入干冰中,經干冰速凍半小時左右,取出,立即進行安裝,只需使用小錘,輕輕敲擊,即可安裝到位。如果非常輕松、或難以安裝到位,說明螺栓的過盈量可能存在問題,必需重新進行測量加工。
        經歷了一系列曲折的過程,耽誤二天的船期,最終全部完成了本次“艉軸螺栓損壞故障”的處理。

        作者:張云龍 來源:機務之家

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