38000T化學(xué)品船導(dǎo)流鰭的安裝工藝研究

姚銀弟　余嵐峰　莊勁松

摘 要：導(dǎo)流鰭作為現(xiàn)代船舶節(jié)能技術(shù)的一個重要開發(fā)設(shè)計裝置，已越來越受到關(guān)注，針對水動力節(jié)能技術(shù)的需求，通過安裝導(dǎo)流鰭的方式，對于螺旋槳的減震降噪、螺旋槳推進(jìn)效率的提高是一種有效的措施。本文將結(jié)合生產(chǎn)實際，詳細(xì)闡述公司在建的38000T化學(xué)品船導(dǎo)流鰭的安裝與建造相關(guān)技術(shù)要求。

關(guān)鍵詞：導(dǎo)流鰭；定位；安裝

引言

隨著船舶市場逐漸走向節(jié)能化，一些高效推進(jìn)的動力裝置越來越受到船東方的青睞，包括了雙尾鰭船型、可調(diào)式螺旋槳、節(jié)能鰭片等一些特殊推進(jìn)裝置，而導(dǎo)流鰭就屬于節(jié)能鰭片的其中一種。38000T化學(xué)品船的導(dǎo)流鰭設(shè)計在船尾槳軸區(qū)域，一共有三片，剖面形狀為翼型，三片導(dǎo)流鰭安裝都位于AB02分段的僅左舷一側(cè)，肋位在FR5-FR7之間，艉軸末端前面一點的位置，分別稱為上、中、下導(dǎo)流鰭，材質(zhì)均為鑄鋼件，其中上導(dǎo)流鰭重量為2450kg；中導(dǎo)流鰭重量為2290kg；下導(dǎo)流鰭重量為1695kg，三片導(dǎo)流鰭與AB02分段上伸出的一段鑄鋼件進(jìn)行對接（見圖1），采用熔透焊形式，焊縫質(zhì)量要進(jìn)行超聲波檢測。導(dǎo)流鰭的工作原理是通過對水流的引導(dǎo)作用，改變部分水流的流動方向和速度大小，使螺旋槳的伴流更均勻，改善螺旋槳的工作環(huán)境，從而達(dá)到節(jié)能的目的。在安裝定位導(dǎo)流鰭時，安裝精度要盡可能與設(shè)計理論尺寸一致，才能達(dá)到預(yù)期效果，因此導(dǎo)流鰭的安裝定位角度和施工質(zhì)量對于是否能顯著改善螺旋槳的推進(jìn)效率有著非常重要的作用，本文將詳細(xì)闡述導(dǎo)流鰭安裝定位的一些具體技術(shù)要求。

1 導(dǎo)流鰭安裝準(zhǔn)備

1.1 AB02分段的定位

在安裝導(dǎo)流鰭時，為保證吊裝的安全以及便于工人施工定位，AB02分段采取側(cè)態(tài)擱置的方式，固定在水平胎架上，即艉軸孔中心線垂直于大地面，并與地面預(yù)埋件剛性固定，三片導(dǎo)流鰭根據(jù)角度樣板安裝。

1.1.1 擺放AB02分段

AB02分段重量約為45.58噸，根據(jù)分段重量和重心位置布置AB02擱墩，AB02分段采取側(cè)態(tài)擱置，以FR10肋板為基面，即向艏面朝下。胎架型式采用水泥擱墩放置，減少了胎架制作的工作量，同時也保證了安全。首先測量四只擱墩的高度，調(diào)整FR10肋板水平度，并兼顧艉軸管中心線垂直于大地面；然后將AB02分段與預(yù)埋件固定或?qū)B02分段設(shè)置剛性支撐，見圖2。

1.1.2 搭設(shè)AB02腳手架

搭設(shè)腳手架平臺的高度不要超過AB02分段FR8肋位高度，在AB02分段左舷的腳手架平臺的四周圍欄，距AB02分段外板的距離必須保留足夠的空間，以便安裝導(dǎo)流鰭。

1.1.3 在AB02分段外板劃制參考線

在AB02分段艉軸后端面架設(shè)水平角鐵，根據(jù)AB02分段艉軸孔后端面位置（即FR5+278）在AB02分段外板上駁劃出FR6+400肋檢線。

1.2 導(dǎo)流鰭定位前的準(zhǔn)備工作

（1）對三片導(dǎo)流鰭進(jìn)行編號。根據(jù)三片導(dǎo)流鰭在坡口端的傾斜程度不同，對導(dǎo)流鰭按照上、中、下進(jìn)行編號。

（2）劃制導(dǎo)流鰭參考線。根據(jù)導(dǎo)流鰭上的洋沖眼標(biāo)記，劃出三片導(dǎo)流鰭上FR6+400的肋檢線（正反兩面均需駁劃出）。

（3）安裝導(dǎo)流鰭上的吊環(huán)眼板。

（4）安裝導(dǎo)流鰭與AB02分段焊接處的焊接鋼襯墊。導(dǎo)流鰭與AB02接縫的中間區(qū)域需使用鋼襯墊，規(guī)格為：FB30*12 A長度約為1.3m每根，共需6根。采用火工彎曲使其線型與導(dǎo)流鰭坡口處一致，以良好的貼合在坡口反面。將火工彎曲后的樣板條安裝在導(dǎo)流鰭上。

2 導(dǎo)流鰭定位

（1）安裝導(dǎo)流鰭樣板。將FR6+400處的安裝角度樣板對齊AB02分段外板上的FR6+400肋檢線，并用水平尺保證樣板的水平度。

（2） 吊裝導(dǎo)流鰭。先將中導(dǎo)流鰭葉片吊裝到對應(yīng)的AB02安裝處的大致位置，再根據(jù)樣板線型，將導(dǎo)流鰭調(diào)整到位。導(dǎo)流鰭與AB02對接坡口間隙在靠中區(qū)域控制在7-10mm，對接坡口間隙在兩端區(qū)域控制在5-7mm。導(dǎo)流鰭與樣板的貼合度必須保證在3mm以內(nèi)。

（3）燒制松鉤約束焊。定位好中導(dǎo)流鰭后，燒松鉤約束焊，正反兩面各燒焊兩段，每段長度約300mm。確認(rèn)好約束焊質(zhì)量無任何問題后，吊車即可松鉤。

（4）按照以上步驟，分別安裝另外兩片上、下導(dǎo)流鰭。

（5）待三片導(dǎo)流鰭全部定位好后，在它們之間用角鋼連接并焊接固定。

3 導(dǎo)流鰭焊接

為了較好的控制焊接產(chǎn)生的變形，導(dǎo)流鰭的焊接需制定嚴(yán)格合理的焊接工藝，并且需要全程監(jiān)測跟蹤，焊接過程中不斷用導(dǎo)流鰭樣板對其進(jìn)行檢測，根據(jù)檢測結(jié)果調(diào)整施焊位置以減少焊接變形，確保焊接變形在可控制的范圍內(nèi)。

首先需要確保進(jìn)行焊接的焊工，必須取得相應(yīng)的焊工合格證。焊接方法可采用手工電弧焊或CO2氣體保護(hù)半自動焊，焊接過程中要注意防風(fēng)。根據(jù)船用鑄鋼件焊接工藝要求，裝配點焊和正式焊接前都要對焊接區(qū)域進(jìn)行預(yù)熱，為了保證預(yù)熱效果，采用三片電加熱片分段使三片導(dǎo)流鰭焊接區(qū)域加熱至170-200℃，然后對單個導(dǎo)流鰭進(jìn)行對稱施焊，溫度在150℃以上時方可進(jìn)行焊接。焊前應(yīng)仔細(xì)檢查，對缺陷處進(jìn)行打磨，仔細(xì)清除焊接坡口兩側(cè)30mm-50mm內(nèi)的油污、銹蝕及水等雜物。焊接時先用直徑為3.2mm 的J507焊條在坡口內(nèi)進(jìn)行一次打底焊，以形成較為平順的焊接坡口，然后采用直徑1.2mm的GFL-71焊絲進(jìn)行多層多道焊，且每層焊縫厚度應(yīng)不超過3mm。焊接時要嚴(yán)格遵守鑄鋼件焊接WPS，焊接電流在160-240A，焊接電壓在20-30V，焊接速度控制在20-40cm/min。每層焊縫焊后必須清除焊渣等有害物質(zhì)，在確定無缺陷情況下才能繼續(xù)下層焊接，并且層間溫度應(yīng)控制在150℃-250℃，電加熱片在焊接時可移至另一側(cè)對AB02分段本體繼續(xù)進(jìn)行加熱。

焊接結(jié)束后，需要用保溫棉將焊接部位包裹起來，以使其緩慢冷卻，從而保證焊接質(zhì)量，最后要對焊縫進(jìn)行100%MT無損探傷檢測，以確保焊接質(zhì)量達(dá)到要求。

4 導(dǎo)流鰭完工精度檢測及返修

由于導(dǎo)流鰭為鑄鋼件，表面會存在表面凹凸不平及線型貼合度可能與設(shè)計有偏差的缺陷，這樣就需要制作導(dǎo)流鰭線型樣板用來檢驗導(dǎo)流鰭正、反表面線型。根據(jù)導(dǎo)流鰭的放樣型值表，每片導(dǎo)流鰭分別在FR6、FR6+400、FR7三個肋位的正、反兩面各制作一塊樣板，即共六塊線型樣板。檢驗時，根據(jù)各個線型樣板與導(dǎo)流鰭本體之間的表面貼合度。

4.1 線型檢驗樣板的制作

為了檢驗導(dǎo)流鰭的線型情況，根據(jù)導(dǎo)流鰭上原有的樣沖點標(biāo)記，以通過截取導(dǎo)流鰭上FR6、FR6+400、FR7三處肋位的橫剖面，得到該處導(dǎo)流鰭上、下表面的線型，因此上、中、下每片導(dǎo)流鰭正、反面各制作3塊樣板，如下圖表3、4、5所示：

4.2 線型檢驗樣板的測量方法

使用樣板檢驗導(dǎo)流鰭線型時，樣板線型邊對準(zhǔn)三組樣沖點，未削斜的端頭對準(zhǔn)導(dǎo)流鰭與艉軸管焊縫靠導(dǎo)流鰭的焊腳交界處，由于樣板線型是通過截取導(dǎo)流鰭橫剖面而得，故測量時樣板需平行于肋位放置。然后用塞尺測量樣板與導(dǎo)流鰭之間間隙的大小并記錄數(shù)據(jù)，間隙控制在5mm以內(nèi)即為達(dá)到要求，在未達(dá)到要求的區(qū)域用粉筆標(biāo)出誤差值。

4.3 精度要求及表面質(zhì)量處理

檢驗時，根據(jù)各個線型樣板與導(dǎo)流鰭本體之間的表面貼合度，對于局部高出的地方，用砂輪機(jī)進(jìn)行表面打磨處理，使其貼合度達(dá)到檢驗要求；對于局部有凹坑的地方，采用電焊修補(bǔ)并磨平，并確保樣板貼合度和表面光順度。另外導(dǎo)流鰭端部需圓滑過渡，不得出現(xiàn)尖角。導(dǎo)流鰭與AB02結(jié)構(gòu)連接端焊縫處若存在凹坑，也需進(jìn)行補(bǔ)焊并打磨光順。直到所有樣板檢驗貼合度達(dá)到檢驗要求后，經(jīng)船東方驗收合格后，并將導(dǎo)流鰭表面鋼印需打磨干凈后，最后進(jìn)涂裝廠房打磨噴漆。

表面沙眼的處理，要求先打磨至50mm范圍以上，然后進(jìn)行補(bǔ)焊，補(bǔ)焊前需進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱溫度要在150℃以上，最后打磨光順；表面焊接飛濺要求打磨干凈；表面凹坑深度大于2mm時修補(bǔ)方式如下：凹坑直徑小于50mm時，需將凹坑周圍打磨光順，然后進(jìn)行補(bǔ)焊并打磨光順；凹坑直徑在50-100mm時，直接進(jìn)行補(bǔ)焊并打磨光順；凹坑直徑大于100mm時，打磨光順無需補(bǔ)焊。

5 結(jié)語

38000T化學(xué)品船導(dǎo)流鰭的安裝定位，在該船舶建造中得到船東方的高度重視，并派高級專家進(jìn)行了全程監(jiān)督，尤其對導(dǎo)流鰭表面的缺陷處理提出了近乎苛刻的要求，給施工方帶來了極大的困難。隨著船廠對上文所述工藝要求的逐漸熟悉和掌握，目前已順利完成了該系列船導(dǎo)流鰭的安裝工作。

參考文獻(xiàn)：

[1] 黃勝，郭春雨. 船舶推進(jìn)節(jié)能技術(shù)研究與進(jìn)展. 艦船科學(xué)技術(shù)，2007（01）.