船舶軸系法蘭緊配螺栓孔損傷之修復(fù)技術(shù)

趙毅瀛，萬俊天

（中船黃埔文沖船舶有限公司，廣州 510715）

1 前言

船舶軸系是船舶動力裝置的重要組成部分，其功能為將主機發(fā)出的功率傳遞給螺旋槳，再將螺旋槳產(chǎn)生的軸向推力傳遞給船體，以實現(xiàn)推動船舶航行的目的。維護保養(yǎng)好軸系，對船舶的安全航行至關(guān)重要。在檢修軸系易損件尾軸承、尾密封時，必須拆除軸系法蘭連接螺栓。本文以某57 000 DWT散貨船拆除中間軸與主機飛輪端法蘭連接的緊配螺栓時遇到了嚴重的螺孔螺栓配合面咬合、燒結(jié)現(xiàn)象為例，介紹受損緊配螺栓孔的重鏜孔修復(fù)技術(shù)。

2 緊配螺栓的拆除方法

當拆除軸系法蘭連接緊配螺栓遇到有卡阻、咬合等現(xiàn)象時，可以確定孔與螺栓的接觸面已經(jīng)損傷。是否繼續(xù)強制拉出，或采用廢除螺栓以減少軸法蘭損傷等方法，需要參考船東的意見。由于飛輪與機體間的空間狹小，安裝或拆除此端法蘭緊配螺栓時，也只能由飛輪法蘭后側(cè)裝入、拉出，這給拆除工作增加了一定難度，也易造成此端螺栓孔的損傷。對于這種緊配螺栓拆除的主要方法如下：

（1）使用液壓油缸頂壓法

在螺栓的尾部連接絲桿拉拔，或在螺栓前端用油缸頂出。螺栓的緊配過盈量一般為0.01～0.03 mm，根據(jù)經(jīng)驗如使用50 t油缸，在壓力不大于100 bar的情況下，螺栓能勻速逐漸拉出，拉出的銷/孔配合面良好；當壓力不大于300 bar，螺栓亦能勻速逐漸拉出，拉出的螺栓表面較好或有少許拉痕；當壓力快速升高，螺栓拉出變慢或停止拉出時，不可繼續(xù)拉拔或頂壓操作，此時配合面已燒結(jié)，需采用其它方法，否則易在銷孔端面處造成崩裂的缺口。

（2）鉆、鏜切削加工法

靠近法蘭面割斷螺栓頭，端面打磨平整，使用磁力鉆對準銷徑圓心鉆孔，然后用鏜機擴孔至殘余螺栓能清除。這種方法周期較長，多在螺栓卡阻嚴重、又有較長的船舶修期情況下采用。

（3）氧乙炔割槍法

割斷螺栓頭，割槍頭由銷徑中心逐漸由內(nèi)向外吹除，越接近孔邊部時要越加小心：槍頭不能長時間對正一處吹，應(yīng)反復(fù)抖動槍頭，使氧氣流輕拂吹割部位，慢慢融掉螺栓。這種方法受操作人員的技能水平影響較大，對供氣壓力要求較高，氧氣流在盲孔中易造成回火而加劇損壞槍頭。如果在法蘭前后兩端都有良好的施工空間且操作良好時，施工周期較短，效果可控。

（4）液氮冷凍法

在螺栓的銷徑中心位置，鉆出一個足夠大和深的孔，孔端部攻牙，使牙紋連接管，將液氮灌入孔內(nèi)，數(shù)分鐘后移除工裝管，將絲桿旋入孔牙內(nèi)，借助液壓油頂拉拔。這種方法受銷孔配合面有無咬合、咬合損傷程度的影響，如若配合面有不可預(yù)知的咬合起瘤效果就不太好，施工周期較長。

3 緊配螺栓孔損傷的幾種因素

拆裝螺栓時造成緊配螺栓孔損傷的原因是多種多樣的，主要有以下幾種：

（1）螺栓加工刃邊角未倒鈍

螺栓加工完未對銷徑端部刃邊作倒鈍/拋順處理，致使刃邊存在。當螺栓在過盈配合的孔內(nèi)拉出時，刃邊直接鏟傷孔面。

（2）冷凍安裝螺栓時配合面不干凈

冷凍安裝螺栓時配合面不干凈，混入了臟物，或加入了不當?shù)臐櫥瑒ㄈ纾憾蚧f）。當螺栓在過盈配合的孔內(nèi)拉出時，雜物直接損傷配合面。

（3）螺栓受額外的沖擊力而變形

螺栓因受額外的沖擊力而變形，拆裝時拔不出,從而損傷配合面。

（4）直接使用氧乙炔割槍割除螺栓，損傷了螺孔內(nèi)表面。

這個過程中施工人員稍有不慎會割傷孔內(nèi)表面。

此外，還有一些其他原因亦會造成連接螺栓拔不出或拔出時有拉毛現(xiàn)象，這里不再詳述。

4 重鏜孔修復(fù)技術(shù)

船舶零件的修復(fù)有多種方法，而中間軸材料多為鍛鋼件，機械性能優(yōu)異，其法蘭螺栓孔承受著傳遞力偶的重要作用。在不降低原設(shè)計強度的前提下，重新鏜孔修復(fù)損傷的緊配螺栓孔，保持原有內(nèi)孔精度（含不圓度、圓柱度、光潔度）是直接有效的方法，也是船東船檢易于接受并認可的首選方法。鏜孔是將原配孔的尺寸加大，以消除表層缺陷，恢復(fù)內(nèi)孔表面的精度等級，重新加工緊配螺栓的機加工方法。

4.1 重鏜孔孔徑的確定

根據(jù)CB/T 3417-1992：經(jīng)加工修理后的船軸，連接法蘭的螺栓孔邊緣至法蘭外圓的厚度不小于連接螺栓直徑的0.3倍；對于連接螺栓本體上不大的擦傷或刮痕、聯(lián)接法蘭螺孔內(nèi)表面少量的刮痕，其斑痕面積不超過總面積的25%時，允許修刮后繼續(xù)使用。但螺孔內(nèi)損傷嚴重時，應(yīng)鉸孔或擴孔并更換連接螺栓。

根據(jù)以上規(guī)范，結(jié)合螺栓孔損傷的原因（如：拉傷、割傷）和損傷缺陷的大小深度，并參考船東、船檢的意見來確定鏜孔的目標值大小D：

D/2＋0.3D ≤960/2-835/2

其中：法蘭外徑960 mm；螺栓孔分度圓外徑835 mm。

D≤78（ mm）。

4.2 重鏜孔技術(shù)要求

4.2.1 對中要求

（1）各軸托軸架支撐要牢固，位置要適當；

（2）對中時兩端部法蘭外圓盡量同心，其偏移值和平面曲折值≤0.03 mm；

（3）打緊臨時螺栓后，兩端部法蘭接觸緊密，用0.05mm塞尺檢查，確保兩端部法蘭面平行；

（4）校中合格后用臨時螺栓緊固，如托軸架位置較高引起臨時螺栓緊固時法蘭外圓偏移值較大時，可在法蘭外圓裝四個軸向鎖緊螺栓以減小法蘭外圓偏移值的變化。在鏜孔時保持6個螺孔處于臨時螺栓緊固狀態(tài)，其中的4個螺孔盡量處于等分圓周對稱位置；

（5）對中后向船東報驗，并當場打緊臨時螺栓。

4.2.2 法蘭連接孔加工要求

（1）孔加工尺寸為Φ64.0+0.5 mm，白鋼刀應(yīng)控制為Φ63.5 mm之內(nèi)，當浮刀用到約Φ64 mm鏜孔后，不管孔的情況如何應(yīng)通知船東檢查；

（2）圓度和圓錐度≤0.01 mm, 圓錐度方向必須和緊配螺栓安裝方向一致；

（3）孔內(nèi)表面粗糙度約1.6；

（4）連接孔端面鉸平Φ110、深度約0.2 mm，以剛剛形成平面即可；

（5）第一批孔（最多6個）錯孔加工后，先用兩只臨時螺栓上緊定位，再松換其他孔鉸孔。松換其他孔必須依次進行，即松一個換孔上緊后再松另一個。換臨時螺栓應(yīng)有船東在場，確保質(zhì)量；

（6）加工完每個孔后，在孔端刮2X45°工藝倒角；

（7）加工完畢應(yīng)經(jīng)報檢合格，法蘭孔應(yīng)清潔涂油保養(yǎng)。

4.3 重鏜孔工藝步驟

（1）檢查并確認軸系實際校中值符合規(guī)范要求；

（2）安裝并打緊法蘭工裝螺栓，確保鏜孔過程中軸系中線不變動；

（3）安裝鏜機；

（4）校中鏜桿：在鏜桿端安裝百分表，測量孔的端面跳動和內(nèi)圓跳動，粗鏜孔后更換浮動鉸刀精拂，完工測量數(shù)據(jù)并報驗。

5 結(jié)束語

依據(jù)上述方法，對某5 700 DWT散貨船拆除軸飛輪端法蘭連接螺栓時，在遇到嚴重卡阻咬合現(xiàn)象的情況下，通過采用舍棄螺栓保軸的原則，將螺栓鉆孔、鏜削去除了螺栓，對于拉傷的孔內(nèi)表面采用重新鏜孔保持了原有內(nèi)孔精度，含不圓度、圓柱度、光潔度，為船東船檢接受并認可，特別是配制好緊配螺栓安裝后，經(jīng)航行試驗，在軸系推進系統(tǒng)滿負荷工況下運轉(zhuǎn)正常，從而驗證了上述修復(fù)船舶軸系法蘭緊配螺栓孔損傷之重鏜孔技術(shù)的正確性和實用性。