某多功能支持船大型犁式挖溝機(jī)的A吊基座改造

莊雪生　趙福志

摘? ? 要：本文介紹了某多功能支持船甲板新增一套可拆卸的大型犁式挖溝機(jī)系統(tǒng)，并針對(duì)其A吊的基座焊接加工過(guò)程中遇到的技術(shù)難題，提出了合理的工藝改進(jìn)方案，包括嵌入式基座的制作、焊接、基座平面的現(xiàn)場(chǎng)銑平加工、基座螺栓孔的現(xiàn)場(chǎng)定位鉆孔攻牙等。

關(guān)鍵詞：犁式挖溝機(jī);基座;焊接;銑平面;鉆孔攻牙

中圖分類(lèi)號(hào)：U664.6+ ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Modification of the A Bracket Base of Large Plough Trencher

for Multi-functional Support Ship

ZHUANG Xuesheng，? ZHAO Fuzhi

（ Yiu-lian Dockyards （Shekou）Limited， Shenzhen 518054 ）

Abstract： A new set of detachable large-scale 3 000 m deep water plough trencher system will be fitted on the deck of the multi-functional support ship. In view of the technical problems encountered in the welding process of the base of the A bracket for the plough trencher， this paper puts forward a reasonable technological improvement scheme， including the manufacture and welding of the embedded steel base， site milling of the base plane， site positioning， drilling and tapping of the base bolt holes， etc.

Key words： Plough trencher; Base; Welding; Milling plane; Drilling and tapping

1? ? ?引言

國(guó)內(nèi)某大型多功能支持船需升級(jí)改造，在主甲板新增一套可拆卸式的犁式挖溝機(jī)系統(tǒng)，包括：180 t犁式挖溝機(jī)、安全載荷為260 t的A吊、主動(dòng)升沉補(bǔ)償器及甲板滑車(chē)、臍帶纜絞車(chē)單元、空氣軟管及液壓絞車(chē)單元、HPU動(dòng)力站單元、控制間等設(shè)備。

該船具有多功能作業(yè)的特點(diǎn)，不需要挖溝作業(yè)時(shí)，新增的整套系統(tǒng)可整體拆卸吊走，恢復(fù)原主甲板平整性。為此，將該系統(tǒng)在主甲板上的各新增設(shè)備底座均設(shè)計(jì)成嵌入式基座，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)銑平上平面，配鉆孔攻牙后成為該設(shè)備安裝的新基座。針對(duì)該系統(tǒng)的關(guān)鍵部件--A吊及其油缸的新基座，提出一套浮態(tài)下基座現(xiàn)場(chǎng)定位焊接加工的方案。

2? ? ? A吊基座的安裝加工要求

（1）根據(jù)廠家的設(shè)計(jì)要求，A吊基座安放在主甲板船尾一端，以船中為中心對(duì)稱(chēng)布置，材質(zhì)采用NVA-36 Z25高強(qiáng)板， 板厚110 mm，均采用嵌入式鋼板;

（2）新鋼板下端面與原船主甲板下端面平齊，嵌入鋼板四周上部均加工有1：3的過(guò)渡斜度，再與原船主甲板對(duì)接焊接。其中：A吊基座鋼板長(zhǎng)3270mm*寬2580 mm，2件;油缸側(cè)基座鋼板長(zhǎng)3800 mm*2310 mm，2件，左右中心間距17 000 mm，前后中心間距4820 mm;

（3）A吊基座焊接完成后，基座現(xiàn)場(chǎng)銑平平面長(zhǎng)2736 mm*寬2 046 mm，2處，油缸側(cè)基座現(xiàn)場(chǎng)銑平平面長(zhǎng)3 266 mm*寬1 776 mm，2處，均預(yù)留10 mm的最大銑平余量;

（4）銑平后，左右側(cè)A吊基座面間平行度≤1：6000;平面度≤3 mm;A吊基座面與油缸端基座面平行度≤1：6 000，平面度小于1 mm;基座面上就地劃線、鉆孔、攻牙;左右側(cè)及前后側(cè)的螺栓孔中心距≤1 mm，左右側(cè)螺栓孔對(duì)角線的中心距≤2 mm。

3? ? ?A吊基座安裝加工的難點(diǎn)分析

A吊基座間的間距大、加工面積大，基座現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整焊接及加工余量?jī)H10 mm，焊接難度及加工精度要求高：

（1）基座四周與原船主甲板對(duì)接焊接，下部側(cè)面與原船結(jié)構(gòu)焊接，如裝配或焊接順序操作不當(dāng)，極易產(chǎn)生大變形而返工;

（2）基座板厚度110 mm，盡管基座板四周均加工有1：3的過(guò)渡斜坡后與原船主甲板對(duì)接焊接，但內(nèi)部應(yīng)力大，若裝配間隙過(guò)大或焊接方法不對(duì)，極易出現(xiàn)裂紋而返工;

（3）基座安裝均為浮態(tài)下進(jìn)行，全站儀定位基準(zhǔn)水泡因船舶受水流、浪涌、風(fēng)力等波動(dòng)的影響，測(cè)量誤差大，僅利用全站儀設(shè)備對(duì)現(xiàn)場(chǎng)加工過(guò)程進(jìn)行測(cè)量難以達(dá)到設(shè)計(jì)要求，使用軟鋼尺或全站儀等對(duì)現(xiàn)場(chǎng)螺栓孔進(jìn)行測(cè)量和定位也難以達(dá)到設(shè)計(jì)要求的測(cè)量精度。

4? ? ?A吊基座安裝加工方案

4.1? ? 基座的定位、焊接

4.1.1 基座鋼板的預(yù)處理

（1）根據(jù)船東及船檢要求，先對(duì)NVA-36 Z25、板厚110 mm的高強(qiáng)新鋼板進(jìn)行100%的UT檢查，合格后方可使用;

（2）下料時(shí)做好原材料的追溯，將爐批號(hào)、零件號(hào)、坡口、加工等相應(yīng)信息記錄并標(biāo)注至對(duì)應(yīng)零件上;

（3）下料后用坡口機(jī)對(duì)基座板按照1：3斜度切割過(guò)渡正斜坡口，留根約25 mm;將基座板再上鏜床繼續(xù)按照1：3斜度，銑制過(guò)渡正斜坡口，留根13 mm，保證與原船主甲板板厚一致，避免因?qū)雍缚p高出甲板易引起應(yīng)力集中和未熔合等缺陷;

（4）基座板四周用坡口機(jī)預(yù)開(kāi)好22.5°、留根0～1mm的正向坡口，坡口打磨圓滑光順，如圖1示。

4.1.2 基座校正的基準(zhǔn)面

（1）風(fēng)平浪靜時(shí)，使用全站儀將原船F(xiàn)R0、中縱結(jié)構(gòu)理論線引至主甲板表面，劃出基準(zhǔn)線并做好樣沖標(biāo)識(shí);

（2）使用全站儀在基座板安裝區(qū)域的主甲板上選取擬合平面度最佳的三個(gè)點(diǎn)建立基準(zhǔn)面，作為A吊4塊基座板定位的輔助平面，并在每個(gè)點(diǎn)處焊接一根800 mm長(zhǎng)的角鋼標(biāo)桿，在參考平面上均量取500 mm作為建面點(diǎn)的依據(jù)。

4.1.3. 基座鋼板的定位、裝配

（1）根據(jù)基準(zhǔn)線及圖紙，在基座板對(duì)應(yīng)的甲板位置上進(jìn)行劃線;

（2）在4塊基座板的四周現(xiàn)場(chǎng)加工區(qū)域外，用角鋼焊接16根標(biāo)桿;

（3）參照基準(zhǔn)面使用全站儀勘劃出統(tǒng)一高度的輔助點(diǎn)，并拉設(shè)細(xì)鋼絲，通過(guò)測(cè)量高度值作為原船反面結(jié)構(gòu)切割、挖換以及基座板安裝定位的參考;

（4）割除舊甲板及反面結(jié)構(gòu)舊焊縫，取出舊甲板，將舊焊縫修整打磨光順;

（5）將基座板吊裝到位，根據(jù)圖紙高度調(diào)整及定位基座板，四周間隔對(duì)稱(chēng)用馬板臨時(shí)焊接固定;

（6）按照WPS要求裝配間隙6～8 mm，坡口打磨圓滑并報(bào)驗(yàn)。

4.1.4. 基座板的焊接

（1）采用低氫焊材及低氫的二氧化碳焊焊接方式，焊材為YHE71T-1焊絲，直徑1.2 mm;

（2）保護(hù)氣體選用水份較少的CO2焊接用氣，氣體濃度≥99.5%;

（3）清除焊絲和焊件焊接面上的油、銹、涂料、水份及其它異物附著物，并保持表面干燥;

（4）焊前對(duì)坡口及周?chē)?5 mm范圍內(nèi)打磨出白;

（5）反面貼陶瓷襯墊時(shí)要保證背面焊縫附近的清潔及表面干燥，陶瓷與鋼板之間保證貼平貼緊，局部間隙最大不超過(guò)3 mm;

（6）焊接場(chǎng)所周?chē)脫躏L(fēng)罩遮擋，保證熔池充滿CO2氣體保護(hù);

（7）防變形控制措施：先焊對(duì)接縫，再焊結(jié)構(gòu)角焊縫;采用多層多道焊，每一層焊接完畢后再進(jìn)行下一層焊接;“T”字縫或“十”字縫處過(guò)渡口最后焊接，最大程度地釋放焊接收縮應(yīng)力;基座下部的骨材焊接采取對(duì)稱(chēng)、退焊法;焊接過(guò)程做好變形量的監(jiān)測(cè)，必要時(shí)及時(shí)調(diào)整焊接方案;

（8）防裂紋控制措施：焊接過(guò)程嚴(yán)格按照焊接工藝規(guī)范進(jìn)行，做好預(yù)熱和層間保溫控制，對(duì)焊接區(qū)域兩側(cè)75 mm范圍內(nèi)進(jìn)行烘干，電加熱預(yù)熱和保溫棉保溫溫度不小于65 ℃;焊接時(shí)，層間溫度控制在65 ℃～200 ℃;所有焊縫采用雙數(shù)焊工對(duì)稱(chēng)施焊，每焊一道都要徹底打磨干凈才能焊接下一道;如暫停施焊則需要使用保溫棉將焊接區(qū)域完全包裹起來(lái)，再次施焊時(shí)要重新預(yù)熱;藥芯焊絲盡量做到當(dāng)天一次性使用完畢;待焊接全部完成后，焊接影響區(qū)域需使用多層保溫棉保溫緩冷;

（9）所有焊縫打磨光順，目測(cè)檢查合格后做100%超聲波探傷檢查。

4.2? ? 基座上平面的就地銑平

（1）根據(jù)激光平面儀測(cè)量的原理，制作輔助工裝A和工裝B，擴(kuò)展激光平面儀在就地銑平方面的測(cè)量功能，如圖2所示;

（2）按照?qǐng)D3所示位置，在主甲板上臨時(shí)安放定位工裝A和工裝B;

（3）根據(jù)上述勘驗(yàn)的基準(zhǔn)面，先用全站儀檢查及調(diào)整工裝A和工裝B的平面，使得各工裝的上平面基本一致。此時(shí)工裝A和工裝B上的各上平面將作為現(xiàn)場(chǎng)銑床鏜正各基座的精確基準(zhǔn)面;

（4）以工裝A和工裝B上平面為基準(zhǔn)，用激光平面儀重新測(cè)量記錄各基座上平面上各點(diǎn)的平面度，確定各基座面的各點(diǎn)位的實(shí)際銑平量，確保各基座上表面銑平后均滿足基座厚度的設(shè)計(jì)要求;

（5）在基座側(cè)面上吊裝單臂就地鏜床設(shè)備，并用激光平面儀以工裝A和工裝B上平面為基準(zhǔn)，校正、固定單臂就地鏜床的兩根滑行軌道的上表面，直到兩根滑行軌道的上表面各測(cè)量點(diǎn)至基準(zhǔn)平面的高度一致為準(zhǔn)，固定好單臂就地鏜床;

（6）在就地鏜床的銑刀頭上安裝百分表，打表檢查基座的對(duì)應(yīng)位置點(diǎn)位的高低值，確認(rèn)其銑平量與激光平面儀的測(cè)量結(jié)果一致;

（7）根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)鏜床的加工能力和性能，每塊基座板均需要分2次單獨(dú)加工，每件基座第二次加工時(shí)均可以打表檢查第一次已加工好的加工面，作為第二次加工校正、固定單臂就地鏜床的基準(zhǔn);同理，用激光平面儀以工裝A和工裝B上平面為基準(zhǔn)，校正、固定單臂就地鏜床，完成剩余3個(gè)基座的銑平作業(yè);

（8）加工完畢后，用激光平面儀以工裝A和工裝B上平面為基準(zhǔn)，全部激光檢查、測(cè)量各基座上平面銑平后的平面度和平行度，滿足設(shè)計(jì)精度要求。

4.3? ? 基座的定位螺栓孔配孔

（1）制作輔助工裝C（銷(xiāo)軸）和工裝D（中心樣沖），擴(kuò)展激光測(cè)距儀在螺栓孔測(cè)量方面的功能，如圖4所示;

（2） 根據(jù)底座螺栓孔的直徑，銷(xiāo)軸和中心樣沖的加工直徑略比螺栓孔小0.15～0.20 mm;

（3）根據(jù)底座的安裝定位尺寸，用墨線和軟鋼尺等工具劃出基座的大致中心線;

（4）根據(jù)上述的中心線，分別吊裝2個(gè)底座到位;

（5）在底座的前后末端螺栓孔處，分別插入定位銷(xiāo)軸，如圖5所示;

（6）用細(xì)鋼線拉直檢查，并用馬板及螺紋頂配合調(diào)整兩側(cè)基座的前后端，確保基座的前后端定位銷(xiāo)軸頭部邊緣的四點(diǎn)均緊貼鋼絲線;

（7）用細(xì)鋼線拉直檢查兩側(cè)基座內(nèi)側(cè)孔銷(xiāo)軸頭部邊緣，使得定位銷(xiāo)軸頭部側(cè)面平面分別與細(xì)鋼線緊貼;

（8）用手持式激光測(cè)距儀分別測(cè)量?jī)蓚€(gè)基座間的銷(xiāo)軸頭部側(cè)面間距離，用馬板及螺紋頂配合調(diào)整基座間間距，使得基座間螺栓孔的間距與圖紙要求一致;

（9）用細(xì)鋼線拉直重復(fù)檢查基座前后方向的定位銷(xiāo)軸頭部，確保四點(diǎn)均緊貼鋼絲線，直至基座前后及左右方向與圖紙一致;

（10）用手持式激光測(cè)距儀測(cè)量基座內(nèi)側(cè)前后末端的螺栓孔的銷(xiāo)軸頭部，檢查螺栓孔對(duì)角線中心距是否與圖紙一致。同理，核對(duì)基座內(nèi)側(cè)中部螺栓孔的銷(xiāo)軸頭部，檢查螺栓孔對(duì)角線中心距是否與圖紙一致;

（11）用手持式激光測(cè)距儀測(cè)量和核對(duì)底座上部關(guān)節(jié)大銷(xiāo)軸孔間的開(kāi)檔值，與組裝后的開(kāi)檔值對(duì)比，如不一致則重新調(diào)整底座，直到各檢查測(cè)量數(shù)據(jù)均分別滿足圖紙尺寸要求;

（12）底座臨時(shí)定位完畢，分別用新制工裝D（中心樣沖）就地配孔，在基座面上全部打出底座的所有螺栓孔的中心點(diǎn);

（13）底座吊離甲板，檢查所有螺栓孔的樣沖中心點(diǎn)情況，如有必要重新樣沖加深，并劃出螺栓孔鉆孔用的檢查圓;

（14）按照?qǐng)D紙要求現(xiàn)場(chǎng)安裝鉆床，根據(jù)上述樣沖點(diǎn)檢查圓逐一鉆孔Ф37.5、深90 mm，攻牙M42*牙深80 mm，并報(bào)驗(yàn)。

5? ? ?結(jié)語(yǔ)

本文針對(duì)A吊嵌入式基座在甲板上改裝過(guò)程中的難點(diǎn)分析，通過(guò)控制基座焊接變形及焊縫質(zhì)量，并制作輔助工裝，擴(kuò)展全站儀、激光檢測(cè)設(shè)備的應(yīng)用功能等工藝改進(jìn)方案，有效地避免了基座的焊接變形及浮態(tài)下基座現(xiàn)場(chǎng)加工精度的影響，提高了焊接質(zhì)量和裝配精度。同理，也適用于指導(dǎo)該系統(tǒng)其它設(shè)備嵌入式基座的改造加工，對(duì)類(lèi)似其他工程項(xiàng)目的方案實(shí)施具有一定的借鑒意義。

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