船舶轴系法兰紧配螺栓孔损伤之修复技术

赵毅瀛，万俊天

（中船黄埔文冲船舶有限公司，广州 510715）

1 前言

船舶轴系是船舶动力装置的重要组成部分，其功能为将主机发出的功率传递给螺旋桨，再将螺旋桨产生的轴向推力传递给船体，以实现推动船舶航行的目的。维护保养好轴系，对船舶的安全航行至关重要。在检修轴系易损件尾轴承、尾密封时，必须拆除轴系法兰连接螺栓。本文以某57 000 DWT散货船拆除中间轴与主机飞轮端法兰连接的紧配螺栓时遇到了严重的螺孔螺栓配合面咬合、烧结现象为例，介绍受损紧配螺栓孔的重镗孔修复技术。

2 紧配螺栓的拆除方法

当拆除轴系法兰连接紧配螺栓遇到有卡阻、咬合等现象时，可以确定孔与螺栓的接触面已经损伤。是否继续强制拉出，或采用废除螺栓以减少轴法兰损伤等方法，需要参考船东的意见。由于飞轮与机体间的空间狭小，安装或拆除此端法兰紧配螺栓时，也只能由飞轮法兰后侧装入、拉出，这给拆除工作增加了一定难度，也易造成此端螺栓孔的损伤。对于这种紧配螺栓拆除的主要方法如下：

（1）使用液压油缸顶压法

在螺栓的尾部连接丝杆拉拔，或在螺栓前端用油缸顶出。螺栓的紧配过盈量一般为0.01～0.03 mm，根据经验如使用50 t油缸，在压力不大于100 bar的情况下，螺栓能匀速逐渐拉出，拉出的销/孔配合面良好；当压力不大于300 bar，螺栓亦能匀速逐渐拉出，拉出的螺栓表面较好或有少许拉痕；当压力快速升高，螺栓拉出变慢或停止拉出时，不可继续拉拔或顶压操作，此时配合面已烧结，需采用其它方法，否则易在销孔端面处造成崩裂的缺口。

（2）钻、镗切削加工法

靠近法兰面割断螺栓头，端面打磨平整，使用磁力钻对准销径圆心钻孔，然后用镗机扩孔至残余螺栓能清除。这种方法周期较长，多在螺栓卡阻严重、又有较长的船舶修期情况下采用。

（3）氧乙炔割枪法

割断螺栓头，割枪头由销径中心逐渐由内向外吹除，越接近孔边部时要越加小心：枪头不能长时间对正一处吹，应反复抖动枪头，使氧气流轻拂吹割部位，慢慢融掉螺栓。这种方法受操作人员的技能水平影响较大，对供气压力要求较高，氧气流在盲孔中易造成回火而加剧损坏枪头。如果在法兰前后两端都有良好的施工空间且操作良好时，施工周期较短，效果可控。

（4）液氮冷冻法

在螺栓的销径中心位置，钻出一个足够大和深的孔，孔端部攻牙，使牙纹连接管，将液氮灌入孔内，数分钟后移除工装管，将丝杆旋入孔牙内，借助液压油顶拉拔。这种方法受销孔配合面有无咬合、咬合损伤程度的影响，如若配合面有不可预知的咬合起瘤效果就不太好，施工周期较长。

3 紧配螺栓孔损伤的几种因素

拆装螺栓时造成紧配螺栓孔损伤的原因是多种多样的，主要有以下几种：

（1）螺栓加工刃边角未倒钝

螺栓加工完未对销径端部刃边作倒钝/抛顺处理，致使刃边存在。当螺栓在过盈配合的孔内拉出时，刃边直接铲伤孔面。

（2）冷冻安装螺栓时配合面不干净

冷冻安装螺栓时配合面不干净，混入了脏物，或加入了不当的润滑剂（如：二硫化钼）。当螺栓在过盈配合的孔内拉出时，杂物直接损伤配合面。

（3）螺栓受额外的冲击力而变形

螺栓因受额外的冲击力而变形，拆装时拔不出,从而损伤配合面。

（4）直接使用氧乙炔割枪割除螺栓，损伤了螺孔内表面。

这个过程中施工人员稍有不慎会割伤孔内表面。

此外，还有一些其他原因亦会造成连接螺栓拔不出或拔出时有拉毛现象，这里不再详述。

4 重镗孔修复技术

船舶零件的修复有多种方法，而中间轴材料多为锻钢件，机械性能优异，其法兰螺栓孔承受着传递力偶的重要作用。在不降低原设计强度的前提下，重新镗孔修复损伤的紧配螺栓孔，保持原有内孔精度（含不圆度、圆柱度、光洁度）是直接有效的方法，也是船东船检易于接受并认可的首选方法。镗孔是将原配孔的尺寸加大，以消除表层缺陷，恢复内孔表面的精度等级，重新加工紧配螺栓的机加工方法。

4.1 重镗孔孔径的确定

根据CB/T 3417-1992：经加工修理后的船轴，连接法兰的螺栓孔边缘至法兰外圆的厚度不小于连接螺栓直径的0.3倍；对于连接螺栓本体上不大的擦伤或刮痕、联接法兰螺孔内表面少量的刮痕，其斑痕面积不超过总面积的25%时，允许修刮后继续使用。但螺孔内损伤严重时，应铰孔或扩孔并更换连接螺栓。

根据以上规范，结合螺栓孔损伤的原因（如：拉伤、割伤）和损伤缺陷的大小深度，并参考船东、船检的意见来确定镗孔的目标值大小D：

D/2＋0.3D ≤960/2-835/2

其中：法兰外径960 mm；螺栓孔分度圆外径835 mm。

D≤78（ mm）。

4.2 重镗孔技术要求

4.2.1 对中要求

（1）各轴托轴架支撑要牢固，位置要适当；

（2）对中时两端部法兰外圆尽量同心，其偏移值和平面曲折值≤0.03 mm；

（3）打紧临时螺栓后，两端部法兰接触紧密，用0.05mm塞尺检查，确保两端部法兰面平行；

（4）校中合格后用临时螺栓紧固，如托轴架位置较高引起临时螺栓紧固时法兰外圆偏移值较大时，可在法兰外圆装四个轴向锁紧螺栓以减小法兰外圆偏移值的变化。在镗孔时保持6个螺孔处于临时螺栓紧固状态，其中的4个螺孔尽量处于等分圆周对称位置；

（5）对中后向船东报验，并当场打紧临时螺栓。

4.2.2 法兰连接孔加工要求

（1）孔加工尺寸为Φ64.0+0.5 mm，白钢刀应控制为Φ63.5 mm之内，当浮刀用到约Φ64 mm镗孔后，不管孔的情况如何应通知船东检查；

（2）圆度和圆锥度≤0.01 mm, 圆锥度方向必须和紧配螺栓安装方向一致；

（3）孔内表面粗糙度约1.6；

（4）连接孔端面铰平Φ110、深度约0.2 mm，以刚刚形成平面即可；

（5）第一批孔（最多6个）错孔加工后，先用两只临时螺栓上紧定位，再松换其他孔铰孔。松换其他孔必须依次进行，即松一个换孔上紧后再松另一个。换临时螺栓应有船东在场，确保质量；

（6）加工完每个孔后，在孔端刮2X45°工艺倒角；

（7）加工完毕应经报检合格，法兰孔应清洁涂油保养。

4.3 重镗孔工艺步骤

（1）检查并确认轴系实际校中值符合规范要求；

（2）安装并打紧法兰工装螺栓，确保镗孔过程中轴系中线不变动；

（3）安装镗机；

（4）校中镗杆：在镗杆端安装百分表，测量孔的端面跳动和内圆跳动，粗镗孔后更换浮动铰刀精拂，完工测量数据并报验。

5 结束语

依据上述方法，对某5 700 DWT散货船拆除轴飞轮端法兰连接螺栓时，在遇到严重卡阻咬合现象的情况下，通过采用舍弃螺栓保轴的原则，将螺栓钻孔、镗削去除了螺栓，对于拉伤的孔内表面采用重新镗孔保持了原有内孔精度，含不圆度、圆柱度、光洁度，为船东船检接受并认可，特别是配制好紧配螺栓安装后，经航行试验，在轴系推进系统满负荷工况下运转正常，从而验证了上述修复船舶轴系法兰紧配螺栓孔损伤之重镗孔技术的正确性和实用性。