艉軸管分段預鏜孔工藝的應用

王如華，顧繼廣

(中海工業(江蘇)有限公司，江蘇 揚州 225211)

0 引言

通常艉軸管鏜孔的工作在主船體合攏后進行，為了縮短船塢建造周期，機艙分段完工后，在機艙分段上完成艉軸管的鏜孔工作。在合擾階段通過對分段基準點的確定、與總段的定位、焊接的控制等過程中的檢測與驗證，可確保達到預先設定的精度要求。

1 機艙區與貨艙區船體狀態的測量與調整

47700 t散貨船機艙E01總段由211、221P/S、231P/S、112分段組成，貨艙區H01環段由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。通過機艙E01總段與主船體H01環段、E02P/S分段及掛舵臂111分段的焊接、控制達到整個船體總組合攏的精度要求。在總段合攏前需對各個區域的狀態進行測量與調整。

1.1 機艙區船體的狀態要求

機艙E01總段設備及基座全部安裝結束，所有焊接、火工矯正、艙室密性檢測工作全部結束。

測量111掛舵臂分段大肋位合攏口及E02P/S與機艙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數據，并調整到位后，進行大肋位合攏口余量修割，使得E01總段與E02P/S合攏時無余量。同時將機艙E01總段中線在艏、艉標記出來，留待大合攏時定位所用。整個E01總段調整后的水平度控制在±4 mm，主機面板機座水平度控制在±2.5 mm之內。

1.2 貨艙區船體的狀態要求

測量貨艙區H01環段與機艙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數據，并調整到位后，進行大肋位合攏口余量修割，使得E01總段與貨艙H01環段合攏時無余量。

將貨艙區H01總段中線在艉部標記出來，留待與機艙段大合攏時定位所用。

合攏區域分段劃分如圖1所示。

圖1 合攏區域分段劃分圖

2 軸系預照光

2.1 軸系預照光的準備

預照光的工作應在不受日光曝曬及溫度無急劇變化且光線較暗的情況下進行，一般在晚間或陰雨天進行。根據船體機艙段基線向上3300 mm得出軸線理論中心線，艏基準靶點F布置在Fr31處滑油循環艙表面(凹坑內)豎立的槽鋼上，靶心位于軸線理論中心線上。艉基準靶點A點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。激光儀放在艉基準靶后適當距離(約2000 mm處)的平臺上，望光儀的中心要位于A、F基準靶所確定的直線上。確定B、C、D 3個投影靶位置，具體如圖2所示。

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

2.2 艉軸管預照光步驟

①拆除B、C 2只投影靶靶心;

②張貼A、F基準十字靶紙;

③調整望光儀，使望光儀中心點與A、F基準靶上十字靶紙的靶心重合;

④裝復B、C投影靶，并依次調整2個投影靶，使十字線靶心均與望光儀的中心點重合;

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，測量中心到軸殼內孔的尺寸，檢查鏜孔余量的對稱情況，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，測量艉軸管后端到D投影靶的長度和艉軸管的長度，并確認艉軸管前后端面的加工余量。

圖2 軸系預照光示意圖

3 艉軸管鏜孔

根據預照光時確認的加工圓和檢查圓，對艉軸管前、后軸包進行鏜孔。在鏜孔過程中由于鏜排運轉產生一定的振動，將影響鏜孔精度。為減小振動保證鏜孔質量，需對分段的胎架進行加強，并對鏜孔的進刀量、轉速、切削量進行適當控制。在最后光刀前，根據端面處的檢查圓對鏜排進行同心度的檢查，最后對艉軸管前、后平面進行加工及密封螺栓孔和油孔的配鉆，結束后對艉管的加工平面涂防銹油保護，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 船體合攏吊裝前準備

通過船體給出貨艙區船體基線，由貨艙區船體基線延伸至艉部塢墻端并向上3300 mm，定出貨艙區船體中心點并劃好十字線，此中心點作為機艙分段與貨艙區總組的高度調整標記。

4.2 船體合攏吊裝

機艙總段吊裝進塢:利用龍門吊將機艙區總段吊至塢內與貨艙區船體進行合攏定位，并對總段進行測量、調整，使總段定位水平度控制在±4 mm，主機面板機座水平度控制點在±2.5 mm之內。

①水平度調整的同時用液壓調整器將機艙E01分段的艏部中線與貨艙區H01分段艉部中線重合、E01分段艉部中線與塢內地中線重合，誤差控制在±1 mm內;

②在機艙艏基準靶的前端架Fr33處設一準直激光儀G，調整激光儀與艏靶F及D靶在同一中心。利用液壓調整器調整機艙分段，使得通過艏靶F及D靶的準直激光儀光點與塢墻上的船體中心點重合，確保機艙分段與船體分段合攏高度的要求。在高度調節過程中要考慮后續分段搭載造成機艙區基線下垂或上翹;

③總段與貨艙合攏進行裝配工作時，如出現外板和結構錯位的情況，則應調整貨艙分段，避免機艙總段動火。

按上述精度范圍調整完成后，進行支撐和定位?？偨M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船塢搭載對接縫裝配間隙控制在5～8 mm;

②外板裝配馬板原則上在構架面，馬板間距300～400 mm;

③外板搭載處對接焊縫處可在非構架面采用梳狀馬加強，間距為1.5～2 m。

5.2 焊前準備

首先對坡口間隙進行檢查，坡口附近50 mm范圍內應打磨光順，清除油污、鐵銹等;焊接采用CO2半自動單面焊接工藝，焊接材料使用相應質量等級焊絲;焊接操作人員必須具備CO2焊Ⅱ類資質。

5.3 焊接過程及控制

焊接應使用規定焊接參數，安排雙數焊工由船中向兩舷對稱焊接。先焊接殼板(內殼、外板)，再焊接縱桁、縱骨等內部結構。每焊接一段或每間隔一段時間，應復測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越小。后續相連分段(241P/S、121P/S)合攏裝配時，如有錯位，盡量調整相鄰分段，避免機艙總段動火。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 正式照光時船舶狀態

在機艙Fr35以后分段搭載完成后進行軸舵系的正式照光。照光應在夜晚或陰雨天進行，停止有干擾的一切作業并拆去機艙區域所有臨時支撐和拉撐。大型設備應吊裝到位，底部功能性單元進艙就位。

6.2 軸系正式照光

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

①通過機艙內的艏基準靶F，在塢底Fr 0向后1000 mm處設定艉基準A靶。在艉基準靶向后適當位置架設準直望遠鏡I;

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

③通過準直望遠鏡分別觀察艏、艉基準靶的靶心，即檢查軸系鏜孔后的實際中心線和理論中心線的偏差;

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

⑤檢查和記錄Fr19到艉管后端面的長度，并根據中間軸、艉軸加工的實際長度確認主機第一螺栓孔的位置;

⑥測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，與軸系照光同時進行。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。以Fr 0處激光儀為基準，調整掛舵臂上的K、L、M、N、P 5個調整靶，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記，最后進行舵孔的鏜削及舵鈕襯套的配置加工。

7 結語

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

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