軸系緊配螺栓孔損傷機理及鏜孔修復工藝

董文輝　鄒沛

摘要：船舶維修軸系時，在拆除中間軸法蘭連接螺栓時因各種因素造成螺栓孔的拉傷、崩口等缺陷，尤其在與主機飛輪端法蘭連接的緊配螺栓出現損傷的概率更甚。改變配合件的原設計配合尺寸是船舶零件修復工藝的一項基本原則。在不降低軸系設計的強度范圍內，采用擴孔法修復損傷的螺栓孔精度，是船東易于接受的方法。

關鍵詞：中間軸法蘭；緊配螺栓；鏜孔

1.前言

船舶軸系是船舶動力裝置中的重要組成部分。船舶特檢檢驗軸系時拆除中間軸法蘭連接緊配螺栓是必須操作步驟。拆除螺栓時經常會出現螺栓孔的拉傷、崩口等現象。本文以我司拆裝軸系法蘭緊配螺栓的典型案例為例，描述受損緊配螺栓孔的損傷機理及鏜孔修復工藝。

2.螺栓孔損傷的幾種因素

拆裝螺栓時會造成緊配螺栓孔的原因是多種多樣的。現對四種典型因素做簡要分析。

2.1加工件刃邊角未倒鈍

某散貨輪中間軸飛輪端法蘭連接螺栓，拉出后螺栓體損傷狀況。該螺栓加工完成后，未對螺栓端部刃邊作倒鈍/拋順處理，致使刃邊存在。當螺栓在過盈配合的孔內拉出動作時，刃邊刮傷孔面，繼續拉出時，接觸面起瘤、劃痕等，如下圖1所示。

2.2安裝螺栓時，配合面混入了臟物或未清潔干凈

當使用冷縮法冷凍螺栓安裝時，空氣在冰冷的螺栓表面易出現凝霜，此時使用手套拿裝螺栓時，手套上附帶的顆粒狀臟物易隨結凝霜附著在螺栓表面，一旦清潔不干凈，很可能將雜質帶進緊配面內，造成下次拆卸的損傷。所以務必使用干凈的皮手套，且作數次抖動去除粘附物。推人螺栓前要再次檢查確認螺栓表面干凈無雜物。

2.3螺栓安裝時采用二硫化鉬作潤滑劑

二硫化鉬是重要的固體潤滑劑，通常施工人員在安裝冷凍的螺栓前噴人二硫化鉬，而拉出時常常會有損傷，如圖2所示。實際上軸系螺栓是過盈配合尺寸，常溫下拆除螺栓時，過盈配合的螺栓與孔配合面中間夾雜的二硫化鉬會起到反作用“增摩”效果。在“GB50231-2009機械設備安裝工程施工及驗收通用規范第五節‘裝配第5.2.10項：具有過盈的配合件裝配時，強調“配合面涂一薄層不含二硫化鉬添加劑的潤滑油”。圖2中損傷的銷和孔配合面殘留大量的曾冷凍前噴涂的二硫化鉬。

2.4螺栓受額外的沖擊力而變形，拆檢時拔不出

2014年來我司檢修一艘有10多年船齡的散貨船“歐米伽”輪中間軸前法蘭及其聯接螺栓。船員反饋在航程發現中軸與飛輪端法蘭連接螺栓螺母有松動現象。后打緊螺母，航次結束后拆檢，用油頂外拉拔除時，發現有多顆螺栓橫面斷裂，如圖3所示。螺母的松動造成螺栓在傳遞力偶時受到了額外的剪切，拉伸/擠壓等沖擊力，未及時發現并處理，再加上主機側的震動，長時間造成了螺栓磨損、變形，產生內應力等，也就有了檢修時螺栓直接拉斷的現象。所以對于運營中的船舶，要定期檢查螺母的緊固情況。

3.鏜孔修復工藝

中間軸材料多為鍛件，有著優異的機械性能，其法蘭螺栓孔承受著傳遞力偶的重要作用。在不降低原設計最低適用強度的前提下，重新鏜孑L修復損傷的緊配螺栓孔是直接有效的修復方法，也是船東船檢易于接受并認可的首選方法。

3.1鏜孔孔徑及偏心量的確定

鏜孔前主要根據下述三項要求來定鏜孔的孔徑及位置：（1）緊配螺栓的直徑d不小于設計強度的最小計算值df。（2）通過軸系強度計算書確認最大的孔徑。（3）根據“CB/T 3417-1992，CSCS，‘船舶軸系、螺旋槳和舵系的修理技術標準之‘船舶尾軸、中間軸、推力軸及聯軸器修理技術要求，第21頁，第6.1項：‘經加工修理后的船軸，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，第6.2幣.‘對于連接螺栓本體上不大的擦傷或刮痕、聯接法蘭螺孔內表面少量的刮痕，其斑痕面積不超過總面積的25%時，允許修刮后繼續使用。但螺孔內損傷嚴重時，應鉸孔或擴孔并更換連接螺栓。”

根據以上規范，結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直徑，及重鏜孔是否采偏心鏜孔法等。

3.2鏜孔步驟

（1）檢查并確認軸系實際校中值符合規范要求；

（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，如圖4；

（4）校中鏜桿：在鏜桿端安裝百分表，（同心圓法鏜孔）測孔的端面跳動和內圓跳動（如圖4左上角）；

（5）粗鏜孔后更換浮動鉸刀精車，完工測量數據并報驗。

4.結束語

現在新船軸系螺栓在加工時普遍給予0.01～0.02mm的過盈量，但筆者根據多年的生產實踐，建議采用0～0.01 mm的過渡配合，這樣在安裝和拆卸時都可以降低螺栓損傷的程度，當軸系熱態時，其間隙量會隨著金屬的熱膨脹減小，對軸系的運行是沒有影響的。