4 200 m3開體耙吸挖泥船主油缸安裝方法

何 勇

(江蘇海新船務(wù)重工有限公司，江蘇 南通 226100)

4 200 m3開體耙吸挖泥船(以下簡稱本船)是目前世界上已建成的大型對開式耙吸挖泥船之一，適用于沿海港口、航道的疏浚、吹填工程，并兼作沿海維護(hù)工程。

本船主船體部分由左右2個片體組成，2個片體通過泥艙兩端的甲板鉸鏈和主油缸連接、開合。浮動甲板室設(shè)在艉部升高甲板上，通過4個甲板室鉸鏈與左右片體的主甲板相連，保證2片體對開時，甲板室始終保持水平狀態(tài)。主油缸是船體開啟和閉合的關(guān)鍵構(gòu)件，主油缸的安裝至關(guān)重要。

1 本船泥艙介紹

1)泥艙結(jié)構(gòu)。本船泥艙容量為4 200 m3，滿載泥漿容重為1.40 t/m3時，可裝載泥漿約5 880 t。

船體的2個片體中部為裝載泥艙，卸泥時，2個片體沿縱中位置繞鉸鏈方向向外打開。2個片體的啟閉動作由液壓系統(tǒng)控制，泥艙的最大開度約為19°。

2)泥艙啟閉動作。泥艙啟閉系統(tǒng)有5個動作：加壓(主油缸將2個片體拉緊)、松鉤、開啟、閉合(至拉緊位置)、鎖鉤。全開時間不大于150 s，全閉時間約為300 s。泥艙啟閉和鎖鉤開合均由設(shè)置在駕駛室內(nèi)駕控臺控制板上的電液遙控系統(tǒng)完成，自動控制的啟閉時間間隔和片體開啟角度能根據(jù)施工要求隨時調(diào)整?？刂葡到y(tǒng)有可靠的聯(lián)鎖和指示裝置。

3)甲板鉸鏈。甲板主鉸鏈中心設(shè)置于船中線上，甲板主鉸鏈有2個，一個位于39#肋位，一個位于124#肋位，兩者對稱。甲板主鉸鏈?zhǔn)疽鈭D見圖1。

圖1 甲板主鉸鏈?zhǔn)疽鈭D

2 主油缸及液壓動力裝置

1)工作原理。泥艙左右2個片體的開啟和閉合由液壓開閉裝置來完成。開閉系統(tǒng)由電動液壓泵站、開閉油缸、控制閥件、操縱裝置、顯示及報警裝置、安全保護(hù)裝置和應(yīng)急開閉系統(tǒng)等組成。本船在泥艙艏艉端的油缸艙內(nèi)各設(shè)置了1只主液壓油缸。電動液壓泵站設(shè)置在機(jī)艙內(nèi)，采用電機(jī)泵組為液壓系統(tǒng)提供動力油源，主電機(jī)泵組提供主油缸油源，副電機(jī)泵組用于保壓、鎖緊油缸動力油源。操縱及顯示、報警裝置設(shè)置在駕駛室內(nèi)。電動液壓泵站的壓力油通過駕駛室電-液遙控操縱提供給主油缸，主油缸的動作活塞在壓力油的作用下實(shí)現(xiàn)左右移動、推動2個片體的啟閉。

2)主油缸布置。本船共有2對主油缸及絞點(diǎn)裝置，沿船中對稱布置，分別布置在艏部122#肋位、艉部41#肋位，主油缸布置示意圖見圖2。主油缸絞點(diǎn)裝置結(jié)構(gòu)示意圖見圖3。

圖2 主油缸布置示意圖

圖3 主油缸絞點(diǎn)裝置結(jié)構(gòu)示意圖

3)主油缸參數(shù)。主油缸活塞桿涂層采用高速火焰噴涂形成的鎳基金屬陶瓷涂層。主油缸的主要參數(shù)：油缸內(nèi)徑約1 000 mm，活塞桿直徑約450 mm，油缸行程約3 750 mm，桿腔最大額定壓力37.5 MPa，油缸伸出速度25.0 mm/s，油缸縮回速度12.5 mm/s。

4)主油缸開啟行程。片體閉合狀態(tài)下，主油缸軸心示意圖見圖4，油缸軸心尺寸為7 350 mm。片體開啟狀態(tài)下，主油缸軸心示意圖見圖5，主油缸軸心尺寸為11 052 mm。因此，主油缸的開啟行程為3 702 mm。

圖4 片體閉合狀態(tài)下，主油缸軸心示意圖

圖5 片體開啟狀態(tài)下，主油缸軸心示意圖

3 主油缸安裝

1)主油缸眼板和銷軸的材料要求。主油缸眼板是本船的受力核心部件，采用鍛鋼件合金鋼，其化學(xué)成分和材料力學(xué)性能應(yīng)滿足CCS《材料與焊接規(guī)范》要求，并取得CCS證書。

主油缸銷軸的材料為42CrMo。其加工要求需滿足熱處理：淬火(油，850 ℃)，回火(水、油，560 ℃)。主油缸銷軸表面電鍍總厚度為0.046～0.056 mm，其中銅層為0.030～0.035 mm，鎳層為0.015～0.020 mm，鉻層為0.008～0.012 mm。主油缸銷軸的化學(xué)成分和力學(xué)性能應(yīng)符合GB/T 3077-2015《合金結(jié)構(gòu)鋼》要求。

2)主油缸眼板的安裝及精度要求。主油缸為保證左右片體的開啟效果，必須保證泥艙前后主油缸軸線為2條平行的直線，并且左右兩側(cè)必須在同一軸心線，因此需控制好主油缸眼板的安裝精度。主油缸眼板示意圖見圖6。

圖6 主油缸眼板示意圖

主油缸眼板在分段階段完成裝配工作，分段焊接時需控制好焊接變形量，眼板變形最大允許值為±2 mm。

主油缸眼板的定位至關(guān)重要，根據(jù)圖紙要求，利用經(jīng)緯儀、全站儀等精控儀器，進(jìn)行找點(diǎn)劃線，再次確認(rèn)定位尺寸符合要求后，將眼板支座移動到位置，點(diǎn)焊焊接，并調(diào)整其橫向、縱向的水平，直到符合施工要求后焊接。具體的焊接順序及方式要按照焊接工藝規(guī)程施工，必要時可增加相應(yīng)的臨時加強(qiáng)支撐防止其變形等情況。裝焊完工后對其再次進(jìn)行測量，直到符合尺寸定位要求。

左右片體主油缸艙內(nèi)眼板支座精準(zhǔn)定位安裝完工后需檢驗(yàn)是否在同一軸線上，左右片體的耳板偏差控制在±1 mm內(nèi)且不得偏向。

主油缸眼板支座在前后方向上也需精準(zhǔn)定位安裝，要求在同一軸線上。主油缸安裝后，其橫向最大允許偏差為±5 mm。

3)焊接要求。為確保焊接質(zhì)量并控制結(jié)構(gòu)變形，船廠需編制焊接工藝規(guī)程，還需進(jìn)行焊接工藝認(rèn)可試驗(yàn)。焊接材料的熔敷金屬和焊接接頭的力學(xué)性能不得低于母材的規(guī)定值，手工電弧焊應(yīng)采用低氫焊條。

焊縫應(yīng)平順光潔，沒有氣孔、夾渣、裂紋等缺陷。焊后48 h，焊縫應(yīng)進(jìn)行100%無損探傷。超聲波檢測達(dá)到CB/T 3559-2011《船舶鋼焊縫超聲波檢測工藝和質(zhì)量分級》標(biāo)準(zhǔn)的I級要求，磁粉檢測達(dá)到CB/T 3958-2004《船舶鋼焊縫磁粉檢測、滲透檢測工藝和質(zhì)量分級》標(biāo)準(zhǔn)的I級要求。抽查10%～20%進(jìn)行射線探傷，射線檢測達(dá)到CB/T 3558-2011《船舶鋼焊縫射線檢測工藝和質(zhì)量分級》標(biāo)準(zhǔn)的I級要求。

4)主油缸眼板鏜孔。左右2個片體合龍到位后，拉線檢驗(yàn)前后主油缸眼板和左右油缸眼板的精度要求在允許的范圍之內(nèi)。

精度檢驗(yàn)合格后，對主油缸眼板進(jìn)行鏜孔。由于本船主油缸銷軸的長度大于主油缸艙的空間，因此需在主油缸艙相應(yīng)的結(jié)構(gòu)上開臨時工藝孔，以便架設(shè)鏜孔用的鏜排。

5)主油缸吊裝。主油缸眼板鏜孔完成并檢驗(yàn)合格后，進(jìn)行主油缸吊裝。主油缸吊裝到位后，根據(jù)廠家的圖紙要求或在廠方的指導(dǎo)下進(jìn)行安裝固定，并將相應(yīng)的管子連接好。

6)施工注意點(diǎn)。

(1)艏艉主油缸眼板在左右片體間的間距必須保證一致。

(2)艏艉主油缸眼板在左右片體的對線校準(zhǔn)工作需同時進(jìn)行。

(3)在眼板發(fā)生不可避免但在允許值內(nèi)的變形時，必須保證左右片體和艏艉油缸眼板變形的同向，即艏艉油缸眼板在左右片體間的連線永遠(yuǎn)為平行線。

(4)艏艉主油缸眼板要保證同軸同心。

4 結(jié)束語

主油缸的安裝是決定開體船2個片體能否開啟和閉合的關(guān)鍵工程。在船舶設(shè)計階段，需要充分考慮主油缸安裝的空間要求和精度要求，施工單位需嚴(yán)格按照圖紙和工藝施工。在施工過程中，需加強(qiáng)船體和密封體的精度控制。由于前期準(zhǔn)備很充分，嚴(yán)格按照要求執(zhí)行了精度控制，4 200 m3開體耙吸挖泥船的主油缸在吊裝時一次性安裝到位，未出現(xiàn)需要修割或開刀的現(xiàn)象，為類似項目的建造積累了經(jīng)驗(yàn)。