船用柴油機曲軸現(xiàn)場修理

臧春杰，王 磊，周克勤

(1.滬東重機有限公司，上海 200136;2.青島萬度力工程有限公司，山東 青島 266071)

船用柴油機曲軸現(xiàn)場修理

臧春杰1，王 磊1，周克勤2

(1.滬東重機有限公司，上海 200136;2.青島萬度力工程有限公司，山東 青島 266071)

文章針對87 000 t散貨船主機曲軸異常磨損現(xiàn)象，進行現(xiàn)場勘驗，確定了現(xiàn)場退火、低溫堆焊、二次退火、現(xiàn)場加工等修理工藝。順利完成了曲軸修理工作，通過試航檢驗，圓滿解決問題并通過船檢認可。

船用柴油機；曲軸修復(fù)；現(xiàn)場退火；現(xiàn)場堆焊；現(xiàn)場加工

曲軸是柴油機的最重要零部件，由于制造技術(shù)要求高，能獨立生產(chǎn)的廠家少，曲軸的造價相當(dāng)于整臺柴油機價格的三分之一。當(dāng)曲軸發(fā)生損壞時，由于其尺寸長、重量大，因此將其從機艙取出修理非常困難，不僅耗時長而且要付出極大的經(jīng)濟代價。綜合上述因素，開發(fā)曲軸現(xiàn)場修理技術(shù)尤為關(guān)鍵，也深受船東的歡迎。

1 故障分析及方案制定

1.1 故障描述

該船配置主機型號為6S60MCC，根據(jù)船東描述，該船在空載加到92.0 r/min，滿載加到93.5 r/min，主機軸向振動值會持續(xù)在4.0 mm以上。當(dāng)將主機轉(zhuǎn)速逐漸加到100.5 r/min時，主機軸向振動值超過了4.0 mm，觸發(fā)了“SLOW DOWN”警報。

根據(jù)設(shè)計要求，該型主機軸向振動值應(yīng)保持在0～2.25 mm之間。主機軸向振動值大大超出了設(shè)計要求，影響主機運行安全。針對上述故障，我公司制定了以下檢查方案。

拆檢主機軸向減震器，查看其功能是否正常；檢查主機推理軸承間隙;檢查主機機械頂部支撐;檢查二次力矩補償器角度;測量主機扭振時，增加測量主機軸向間隙。

1.2 現(xiàn)場勘驗

服務(wù)工程師登船，拆檢軸向減震器時，發(fā)現(xiàn)曲軸與軸向減震器3道油封環(huán)配合面出現(xiàn)3道不規(guī)則溝槽；軸向減震器嚴重漏油，油封環(huán)完全失效。

主機軸向振動超出設(shè)計值的原因是主機軸向減震器油封失效嚴重漏油，造成減震作用消失，曲軸與油封環(huán)配合面長期異常磨損，在曲軸表面形成3道不規(guī)則溝槽。

1.3 方案制定

根據(jù)現(xiàn)場勘驗情況，先采用焊接方法修補該缺陷，再通過現(xiàn)場加工將曲軸恢復(fù)到圖紙設(shè)計要求。根據(jù)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)可知，該曲軸損傷部位處于軸徑關(guān)鍵部位，而曲軸材料是鍛鋼S34MnV，不能直接焊接，需要在焊接前后做相應(yīng)的退火熱處理。綜上分析，初步制定修理計劃如下。

1)曲軸檢查測量，出具勘察報告，并設(shè)計、定制現(xiàn)場加工工具。

2)曲軸損傷部位退火處理，消除焊接區(qū)域應(yīng)力集中。

3)采用低熱量堆焊，填滿缺陷部位。

4)焊接部位二次退火，消除應(yīng)力、異常硬度，使表面硬度均勻。

5)曲軸現(xiàn)場加工、磨削、拋光，恢復(fù)原始尺寸。

6)測量曲軸尺寸及硬度。

7)零部件裝復(fù)，更換3道油封環(huán)，試航交付用戶。

2 現(xiàn)場修復(fù)

2.1 曲軸檢查測量

曲軸與軸向減震器3道油封環(huán)配合面的3道溝槽，從主機自由端看，第一道溝槽尺寸為寬15 mm，深5 mm；第二道溝槽尺寸為寬26 mm ，深10 mm；第三道溝槽尺寸為寬13 mm，深1 mm 。第一、三道槽處曲軸外徑為720 mm ，第二道槽處曲軸外徑為1 020 mm 。根據(jù)曲軸損傷部位的尺寸、位置，選擇焊接方式為機器焊。根據(jù)測量的曲軸加工部位尺寸及周邊空間位置，選定加工工具。選擇加工工具安裝位置，并設(shè)計、定制安裝工具。

2.2 曲軸退火及焊接

根據(jù)工藝方案，對曲軸損壞部位進行退火處理。以20 ℃/h的溫升頻率升高溫度到270 ℃，并保溫3 h，以消除焊接區(qū)域應(yīng)力集中。

當(dāng)曲軸退火部位降溫到150 ℃時，開始對損傷部位進行低熱量堆焊，填滿凹槽。堆焊結(jié)束后，對曲軸進行二次退火處理，以20 ℃/h的溫升頻率升高溫度到270 ℃，并保溫3 h，然后以20 ℃/h的溫降降溫到150 ℃，之后自然冷卻，以消除曲軸殘余應(yīng)力、降低表面硬度，以利于后續(xù)機加工。

2.3 曲軸現(xiàn)場加工

將工具吊入機艙并安裝到加工位置，對刀具進

行安裝、定位、找中，然后對曲軸進行現(xiàn)場車削加工、打磨、拋光，使其恢復(fù)圖紙設(shè)計尺寸。

加工完成后，測量3道槽任意3點a、b、c尺寸、跳動量以及橢圓度，如表1所示。

表1 加工完成后3道槽尺寸、跳動量及橢圓度 mm

位置設(shè)計尺寸尺寸跳動量橢圓度第一道槽abcD7200-0.08719.95719.94719.940.040.03第二道槽abcD10200-0.11019.941019.921019.910.030.03第三道槽abcD7200-0.08719.95719.94719.930.030.03

3 試航及提交

經(jīng)過1天試航，主機運行正常，測量軸向振動值如表2所示。

表2 試航中軸向振動值

由表2可以看出，軸向振動值標(biāo)準(zhǔn)范圍為0～2.25 mm，修理后軸向振動值在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。較修理前的振動值改善明顯，主機可以全功率正常航行。

4 結(jié)束語

本文以滬東重機有限公司承接的誠信3輪主機曲軸現(xiàn)場修理為依托，完整闡述了合理利用現(xiàn)場焊接、加工技術(shù)，成功修復(fù)了損傷的曲軸，并通過試航提交船檢通過。該技術(shù)的成功應(yīng)用不僅節(jié)約了修理時間，更為船東節(jié)省了修理成本，獲得了船東的好評。

保護地球 從你我做起

Against the abnormal abrasion of the main engine crank axle in 87 000 t bulk carrier,field inspection was done,with spot anneal ,low-temperature bead welding,the second anneal and field processing finished smoothly,which solved the problem perfectly and was approved by the ship surrey.

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臧春杰(1982-)，男，浙江慈溪人，工程師，大學(xué)本科，主要從事船用柴油機修理工作。

U672

10.13352/j.issn.1001-8328.2017.02.010

2016-11-29