抓斗式挖泥船回轉支承變形原因分析及修復

陳磊

（上海振華重工（集團）股份有限公司，上海 200125）

抓斗式挖泥船廣泛應用于一些特定的疏浚工程，分為非自航船舶和自航船舶兩種。施工作業過程中，船上的抓機抓起河床底部的淤泥、沙土、石塊等雜物，轉卸至泥駁，然后通過泥駁進行轉卸至指定區域，從而實現航道、湖泊、港池、港口、近岸海域的疏浚整治工作。抓斗式挖泥船的抓機通過回轉支承進行360度順時針和逆時針回轉，使抓機將海底或是江底挖掘起的雜物轉卸至泥駁上，在回轉過程中，由于抓取的雜物重量往往超過額定最大載荷，或者抓斗抓取未完全與河底脫離的巖石，導致抓機往往在回轉支承的局部受力，造成偏載。長期偏載作業造成回轉支承結構扭曲變形，受力不均直至開裂。本文介紹了27方抓斗挖泥船“金雄”號，為了排除隱患，延長抓機的使用壽命，對回轉支承進行全面的檢測。根據檢測的結果，提出修復方案。

1 回轉支承結構剛性測試

檢測的目的在于定量掌握挖泥船回轉支承下部和上部結構剛性情況，尤其是挖泥船回轉支承結構左右側剛性是否一致。在挖泥船回轉支承結構上下面圓周上各均勻布置32個測點（全站儀反射片）；在回轉支承以上結構圓周上均勻布置16個測點（全站儀反射片或棱鏡）。

根據測試的要求，現場測試工況的設置如下：

測試準備（TC1）：設計計算書中回轉以上重心和回轉中心重合的工況。

空載工況（TC2）：挖泥船臂架俯仰至載荷表要求各工況并回轉。

重載工況（TC3）：挖泥船臂架俯仰至載荷表要求各工況并吊載、回轉。

將挖泥船回轉滾輪單個拆除后放置一千斤頂，千斤頂緩慢加力將挖泥船回轉支承上部結構緩慢頂起，然后用全站儀測量各測點坐標。通過測定挖泥船回轉支承上部結構圓周變形分析其剛度變化。

通過上下部測量點測試結果，找到回轉支承結構圓周變形致使結果不平整，出現短路和部分導向滾輪磨損過快。

2 回轉下軌道支承結構的拆卸和重新裝配

回轉下軌道支承結構拆卸和重新裝配工作是整機檢查修復的重要部分。將下軌道在拆除需要重新安裝的零部件時，應做好標記，依次拆除，最后，再依次裝配復位，防止漏裝、錯裝；拆除的零部件應做好保護措施，以免搬運或保存不當而造成損壞；回轉下軌道支承結構吊裝時，在起吊位置離地面(或胎架)約100mm時，停留10～15分鐘，檢查各環節的安全，確認安全可靠后才可以繼續起吊，如果實際重心位置與理論重心位置相差較大時，吊裝鋼絲繩的長度需要重新調整；依照設計圖紙依次拆除回轉機構、反滾輪裝置、冷卻水槽、回轉中心軸承裝配、梯子平臺等部件；拆除并吊走機器房、底盤裝配；拆除回轉滾輪裝置、回轉齒圈的附屬設備；拆除原來的回轉下軌道支承結構的固定螺栓；拆除吊走原來的回轉下軌道支承結構。復核重新制作的回轉下軌道支承結構與相關連接部件的連接尺寸，確保相關尺寸一致；吊裝定位并將重新制作的下軌道支承結構裝配到位；按照工藝依次擰緊下軌道支承結構的裝配螺栓；檢查并修復下軌道相關尺寸精度以滿足圖紙要求；根據下軌道相關尺寸精度來定位安裝回轉中心軸，并按照工藝擰緊裝配螺栓；依次排裝相關連接部件（回轉齒圈、回轉滾輪裝置等）；檢查復核回轉齒圈、回轉滾輪裝置的排裝精度需滿足圖紙設計要求和標準。

3 回轉軌道支承的修復要求

回轉軌道支承修復要求按照原起重機設計及制造標準。

3．1 引用標準

JIS B 0419-1991日本標準：一般公差；

ANSI/AWS D1.1.2006美國鋼結構焊接規范；

ANSI/AASHTO/AWS D1.5M/D1.5.2002美國橋梁焊接規；

QJ/ZHG.01.97 ZPMC 起重機鋼結構制造技術標準；

JT.5018.86起重機技術條件；

ZPMC/GY-204-02-2014《焊接結構件修理打磨通用工藝技術要求》；

JQ/GJD 03.01～03.02.92 上海港機廠焊接結構件制造與驗收標準；

2010年7月版《安全操作規程匯編》（上海振華重工(集團)股份有限公司）；QJ/GJ.026-D.006-01～006.02-93《港口機械裝配通用技術條件和驗收》；

設計圖紙以及相關工藝技術文件等。

3．2 焊接要求

（1）主要采用三種焊接方法：手工電弧焊（SMAW）、埋弧焊（SAW）、CO2氣體保護焊（FCAW）。

（2）嚴格按AWS規范及相關焊接工藝要求（WPS）進行，焊工必須持證上崗，工件必須在裝配工序以及產品按要求驗證合格后方可施焊，必須做好焊接前工件預熱、工件焊后保溫等措施。

（3）焊縫應按圖紙要求進行無損探傷，如圖紙未作要求，應按本工藝要求作無損探傷。

（4）焊接過程中，處理臨時焊縫必須按相關通用工藝規定要求執行，清除臨時焊縫時不得傷及母材，焊縫清除后必須打磨平整并作100%磁粉探傷檢查。

（5）焊接材料：①焊接材料均應符合圖紙、工藝文件及相應標準，低氫型焊條和焊劑必須按AWSD1.1/D1.1M:2008、鋼結構焊接規范第5.3.2和5.3.3款規定烘焙后使用。②領用焊材必須按 AWS D1.1規范及焊接工藝守則進行，具體操作方法可參照“起重機鋼結構制造技術標準”中相關內容。

4 修復前的準備工作

返修前，清潔修復區域的表面。采用打磨的方式去除焊縫裂紋大概區域附近的油漆，并通過MT或者PT探傷的方法，來確定焊縫裂紋的范圍以及附近母材是否也存在裂紋。采用打磨或碳刨的方式去除焊縫裂紋及可能存在的母材上的裂紋，并超出裂紋端部約20～50mm長的完好焊縫或母材。對碳刨區域進行打磨，去除油污、飛濺等雜質，要求表面光滑明亮，目測確定缺陷完全清除。確定裂紋是否徹底清除，采用滲透或磁粉探傷方法（注：對比相同條件下正常焊接的預熱溫度，碳刨前以及焊接后返修的預熱溫度需要提高30～60℃）。嚴格按照相應的WPS焊接工藝規程規定進行補焊，采用手工耀皮焊條電弧焊（SMAW）焊縫進行補焊修復。

5 回轉軌道支承的修復

回轉軌道支承的修復采用表面機械精度加工的磨光機（2800轉）、萊卡全站儀、角向磨光機等。

圖1

在底盤下表面回轉軌道附近的承載接觸面經過找平檢驗，以保證回轉軌道的承軌梁表面基本平齊，滿足軌道修復的加工和精度測量的工藝支撐和工藝空間等施工要求；機房底盤回轉上軌道的修復工作應該在機器房及底盤整體吊裝固定在船上以后進行；檢查上軌道表面磨損情；核查上軌道相關尺寸精度是否滿足圖紙要求；根據檢查結果確定回轉上軌道的機械加工數據；拆掉底盤上的一個輥輪，按圖將磨光機用固定塊安裝在被拆掉的輥輪處，調整好磨光機的研磨角度且做好位置標記；轉動機器房，磨光機將依照一定角速度（等于機器房角速度減去輥輪角速度）研磨上軌道，在研磨過程注意百分表的誤差變化，若誤差較大，則停止機器房，重新調整好磨光機的研磨角度；每研磨一圈上軌道后，檢查上軌道的精度，如有需要調整好磨光機的研磨角度，直至整個上軌道被修復；復核檢查上軌道相關尺寸精度是否滿足圖紙要求；如果軌道表面有較大損傷，精磨前可按照修復工藝進行人工補焊、打磨，尺寸達到公差要求范圍后再行精磨；軌道平面檢驗合格后，按照原樣裝復臨時拆卸的輥輪及附件。

6 結語

本文通過檢測分析“金雄號”回轉支承變形損傷，制定了修復工藝，最后完成修復，修復后經過檢測并評審，修復質量達到了預期的效果。