艉軸管分段預(yù)鏜孔工藝的應(yīng)用

王如華，顧繼廣

(中海工業(yè)(江蘇)有限公司，江蘇 揚(yáng)州 225211)

0 引言

通常艉軸管鏜孔的工作在主船體合攏后進(jìn)行，為了縮短船塢建造周期，機(jī)艙分段完工后，在機(jī)艙分段上完成艉軸管的鏜孔工作。在合擾階段通過(guò)對(duì)分段基準(zhǔn)點(diǎn)的確定、與總段的定位、焊接的控制等過(guò)程中的檢測(cè)與驗(yàn)證，可確保達(dá)到預(yù)先設(shè)定的精度要求。

1 機(jī)艙區(qū)與貨艙區(qū)船體狀態(tài)的測(cè)量與調(diào)整

47700 t散貨船機(jī)艙E01總段由211、221P/S、231P/S、112分段組成，貨艙區(qū)H01環(huán)段由301P/S、302P/S、601P/S、602P/S、501 分段組成，E02P/S 總段由121P/S、241P/S分段組成。通過(guò)機(jī)艙E01總段與主船體H01環(huán)段、E02P/S分段及掛舵臂111分段的焊接、控制達(dá)到整個(gè)船體總組合攏的精度要求。在總段合攏前需對(duì)各個(gè)區(qū)域的狀態(tài)進(jìn)行測(cè)量與調(diào)整。

1.1 機(jī)艙區(qū)船體的狀態(tài)要求

機(jī)艙E01總段設(shè)備及基座全部安裝結(jié)束，所有焊接、火工矯正、艙室密性檢測(cè)工作全部結(jié)束。

測(cè)量111掛舵臂分段大肋位合攏口及E02P/S與機(jī)艙E01總段合攏口的中心線、水平、外板線型和各水線半寬值等相關(guān)數(shù)據(jù)，并調(diào)整到位后，進(jìn)行大肋位合攏口余量修割，使得E01總段與E02P/S合攏時(shí)無(wú)余量。同時(shí)將機(jī)艙E01總段中線在艏、艉標(biāo)記出來(lái)，留待大合攏時(shí)定位所用。整個(gè)E01總段調(diào)整后的水平度控制在±4 mm，主機(jī)面板機(jī)座水平度控制在±2.5 mm之內(nèi)。

1.2 貨艙區(qū)船體的狀態(tài)要求

測(cè)量貨艙區(qū)H01環(huán)段與機(jī)艙E01總段合攏口的中心線、水平、外板線型和各水線半寬值等相關(guān)數(shù)據(jù)，并調(diào)整到位后，進(jìn)行大肋位合攏口余量修割，使得E01總段與貨艙H01環(huán)段合攏時(shí)無(wú)余量。

將貨艙區(qū)H01總段中線在艉部標(biāo)記出來(lái)，留待與機(jī)艙段大合攏時(shí)定位所用。

合攏區(qū)域分段劃分如圖1所示。

圖1 合攏區(qū)域分段劃分圖

2 軸系預(yù)照光

2.1 軸系預(yù)照光的準(zhǔn)備

預(yù)照光的工作應(yīng)在不受日光曝曬及溫度無(wú)急劇變化且光線較暗的情況下進(jìn)行，一般在晚間或陰雨天進(jìn)行。根據(jù)船體機(jī)艙段基線向上3300 mm得出軸線理論中心線，艏基準(zhǔn)靶點(diǎn)F布置在Fr31處滑油循環(huán)艙表面(凹坑內(nèi))豎立的槽鋼上，靶心位于軸線理論中心線上。艉基準(zhǔn)靶點(diǎn)A點(diǎn)布置在艉軸管后端面后方(約2000 mm處)，靶心位于軸線理論中心線上。激光儀放在艉基準(zhǔn)靶后適當(dāng)距離(約2000 mm處)的平臺(tái)上，望光儀的中心要位于A、F基準(zhǔn)靶所確定的直線上。確定B、C、D 3個(gè)投影靶位置，具體如圖2所示。

B投影靶布置在后軸殼的內(nèi)孔中，靶子的平面位于后軸殼的后平面上，靶心應(yīng)位于軸殼的內(nèi)孔中心。C投影靶布置在前軸殼的內(nèi)孔中，靶子的平面位于前軸殼的前平面上，靶心應(yīng)位于軸殼的內(nèi)孔中心。D投影靶布置在Fr19處從內(nèi)底板豎立的槽鋼上，在靶心高度開(kāi)Φ50 mm的孔。

2.2 艉軸管預(yù)照光步驟

①拆除B、C 2只投影靶靶心;

②張貼A、F基準(zhǔn)十字靶紙;

③調(diào)整望光儀，使望光儀中心點(diǎn)與A、F基準(zhǔn)靶上十字靶紙的靶心重合;

④裝復(fù)B、C投影靶，并依次調(diào)整2個(gè)投影靶，使十字線靶心均與望光儀的中心點(diǎn)重合;

⑤檢查艉軸管的鏜孔余量;

⑥把B、C 2只投影靶靶心換上劃線鋼靶，以劃線靶靶心為中心，測(cè)量中心到軸殼內(nèi)孔的尺寸，檢查鏜孔余量的對(duì)稱情況，在艉軸管前后端面劃出十字線并劃出加工圓及檢查圓;

⑦檢查D投影靶的傾斜度，測(cè)量艉軸管后端到D投影靶的長(zhǎng)度和艉軸管的長(zhǎng)度，并確認(rèn)艉軸管前后端面的加工余量。

圖2 軸系預(yù)照光示意圖

3 艉軸管鏜孔

根據(jù)預(yù)照光時(shí)確認(rèn)的加工圓和檢查圓，對(duì)艉軸管前、后軸包進(jìn)行鏜孔。在鏜孔過(guò)程中由于鏜排運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生一定的振動(dòng)，將影響鏜孔精度。為減小振動(dòng)保證鏜孔質(zhì)量，需對(duì)分段的胎架進(jìn)行加強(qiáng)，并對(duì)鏜孔的進(jìn)刀量、轉(zhuǎn)速、切削量進(jìn)行適當(dāng)控制。在最后光刀前，根據(jù)端面處的檢查圓對(duì)鏜排進(jìn)行同心度的檢查，最后對(duì)艉軸管前、后平面進(jìn)行加工及密封螺栓孔和油孔的配鉆，結(jié)束后對(duì)艉管的加工平面涂防銹油保護(hù)，兩端面用悶板封閉，等待分段涂裝及搭載。

4 總段合攏定位

4.1 船體合攏吊裝前準(zhǔn)備

通過(guò)船體給出貨艙區(qū)船體基線，由貨艙區(qū)船體基線延伸至艉部塢墻端并向上3300 mm，定出貨艙區(qū)船體中心點(diǎn)并劃好十字線，此中心點(diǎn)作為機(jī)艙分段與貨艙區(qū)總組的高度調(diào)整標(biāo)記。

4.2 船體合攏吊裝

機(jī)艙總段吊裝進(jìn)塢:利用龍門吊將機(jī)艙區(qū)總段吊至塢內(nèi)與貨艙區(qū)船體進(jìn)行合攏定位，并對(duì)總段進(jìn)行測(cè)量、調(diào)整，使總段定位水平度控制在±4 mm，主機(jī)面板機(jī)座水平度控制點(diǎn)在±2.5 mm之內(nèi)。

①水平度調(diào)整的同時(shí)用液壓調(diào)整器將機(jī)艙E01分段的艏部中線與貨艙區(qū)H01分段艉部中線重合、E01分段艉部中線與塢內(nèi)地中線重合，誤差控制在±1 mm內(nèi);

②在機(jī)艙艏基準(zhǔn)靶的前端架Fr33處設(shè)一準(zhǔn)直激光儀G，調(diào)整激光儀與艏靶F及D靶在同一中心。利用液壓調(diào)整器調(diào)整機(jī)艙分段，使得通過(guò)艏靶F及D靶的準(zhǔn)直激光儀光點(diǎn)與塢墻上的船體中心點(diǎn)重合，確保機(jī)艙分段與船體分段合攏高度的要求。在高度調(diào)節(jié)過(guò)程中要考慮后續(xù)分段搭載造成機(jī)艙區(qū)基線下垂或上翹;

③總段與貨艙合攏進(jìn)行裝配工作時(shí)，如出現(xiàn)外板和結(jié)構(gòu)錯(cuò)位的情況，則應(yīng)調(diào)整貨艙分段，避免機(jī)艙總段動(dòng)火。

按上述精度范圍調(diào)整完成后，進(jìn)行支撐和定位。總組吊裝合攏示意圖如圖3所示。

圖3 總組吊裝合攏示意圖

5 總段合攏焊接

5.1 裝配要求

①船塢搭載對(duì)接縫裝配間隙控制在5～8 mm;

②外板裝配馬板原則上在構(gòu)架面，馬板間距300～400 mm;

③外板搭載處對(duì)接焊縫處可在非構(gòu)架面采用梳狀馬加強(qiáng)，間距為1.5～2 m。

5.2 焊前準(zhǔn)備

首先對(duì)坡口間隙進(jìn)行檢查，坡口附近50 mm范圍內(nèi)應(yīng)打磨光順，清除油污、鐵銹等;焊接采用CO2半自動(dòng)單面焊接工藝，焊接材料使用相應(yīng)質(zhì)量等級(jí)焊絲;焊接操作人員必須具備CO2焊Ⅱ類資質(zhì)。

5.3 焊接過(guò)程及控制

焊接應(yīng)使用規(guī)定焊接參數(shù)，安排雙數(shù)焊工由船中向兩舷對(duì)稱焊接。先焊接殼板(內(nèi)殼、外板)，再焊接縱桁、縱骨等內(nèi)部結(jié)構(gòu)。每焊接一段或每間隔一段時(shí)間，應(yīng)復(fù)測(cè)檢查軸系中心線的偏差值，并制定下一段的焊接方案，使得中心線的偏差越來(lái)越小。后續(xù)相連分段(241P/S、121P/S)合攏裝配時(shí)，如有錯(cuò)位，盡量調(diào)整相鄰分段，避免機(jī)艙總段動(dòng)火。主要焊順序如圖4所示。圖中①～⑤為焊接順序。

圖4 焊接順序示意圖

6 軸、舵系正式照光

6.1 正式照光時(shí)船舶狀態(tài)

在機(jī)艙Fr35以后分段搭載完成后進(jìn)行軸舵系的正式照光。照光應(yīng)在夜晚或陰雨天進(jìn)行，停止有干擾的一切作業(yè)并拆去機(jī)艙區(qū)域所有臨時(shí)支撐和拉撐。大型設(shè)備應(yīng)吊裝到位，底部功能性單元進(jìn)艙就位。

6.2 軸系正式照光

軸系正式照光采用準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡，艏、艉基準(zhǔn)靶及照光儀的布置如圖5所示。軸系照光程序如下:

①通過(guò)機(jī)艙內(nèi)的艏基準(zhǔn)靶F，在塢底Fr 0向后1000 mm處設(shè)定艉基準(zhǔn)A靶。在艉基準(zhǔn)靶向后適當(dāng)位置架設(shè)準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡I;

②在艉軸管的前后端面安裝內(nèi)徑定心照光靶B和C，調(diào)整其靶心與艉軸管實(shí)際中心重合(百分表讀數(shù)之差≤0.10 mm/Dia)。調(diào)整準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡使其與艉軸管前、后端面的照光靶心重合，此為軸系鏜孔后的實(shí)際中心線;

③通過(guò)準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡分別觀察艏、艉基準(zhǔn)靶的靶心，即檢查軸系鏜孔后的實(shí)際中心線和理論中心線的偏差;

④以軸系鏜孔后的實(shí)際中心線為基準(zhǔn)，用丁字尺檢查主機(jī)各部位的墊片厚度并作記錄，同時(shí)確定主機(jī)底腳螺栓孔的中心線;

⑤檢查和記錄Fr19到艉管后端面的長(zhǎng)度，并根據(jù)中間軸、艉軸加工的實(shí)際長(zhǎng)度確認(rèn)主機(jī)第一螺栓孔的位置;

⑥測(cè)量艉軸管尺寸并加工襯套。

圖5 軸舵系正式照光示意圖

6.3 舵系正式照光

舵系照光采用激光儀，與軸系照光同時(shí)進(jìn)行。如圖5所示在舵孔下Fr 0處放置激光儀，并打出一條垂直線，此即為舵系的理論中心線，確保軸系中心線與舵系理論中心線的偏差值在范圍內(nèi)。以Fr 0處激光儀為基準(zhǔn)，調(diào)整掛舵臂上的K、L、M、N、P 5個(gè)調(diào)整靶，使靶子的中心與激光中心完全重合后劃出舵孔加工圓、檢查圓并打出烊沖標(biāo)記，最后進(jìn)行舵孔的鏜削及舵鈕襯套的配置加工。

7 結(jié)語(yǔ)

此工藝的應(yīng)用，使得機(jī)艙分段建造完成后即可進(jìn)行艉軸管的鏜孔工作，將船塢周期縮短約一周，對(duì)現(xiàn)代造船的單元化、模塊化的要求也起到積極的作用。該工藝的應(yīng)用對(duì)船體分段的精度以及合攏焊接提出了更高的要求，但隨著無(wú)余量、精度化造船技術(shù)的發(fā)展，這些要求完全控制在有效范圍之內(nèi)。

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