轴系紧配螺栓孔损伤机理及镗孔修复工艺

董文辉　邹沛

摘要：船舶维修轴系时，在拆除中间轴法兰连接螺栓时因各种因素造成螺栓孔的拉伤、崩口等缺陷，尤其在与主机飞轮端法兰连接的紧配螺栓出现损伤的概率更甚。改变配合件的原设计配合尺寸是船舶零件修复工艺的一项基本原则。在不降低轴系设计的强度范围内，采用扩孔法修复损伤的螺栓孔精度，是船东易于接受的方法。

关键词：中间轴法兰；紧配螺栓；镗孔

1.前言

船舶轴系是船舶动力装置中的重要组成部分。船舶特检检验轴系时拆除中间轴法兰连接紧配螺栓是必须操作步骤。拆除螺栓时经常会出现螺栓孔的拉伤、崩口等现象。本文以我司拆装轴系法兰紧配螺栓的典型案例为例，描述受损紧配螺栓孔的损伤机理及镗孔修复工艺。

2.螺栓孔损伤的几种因素

拆装螺栓时会造成紧配螺栓孔的原因是多种多样的。现对四种典型因素做简要分析。

2.1加工件刃边角未倒钝

某散货轮中间轴飞轮端法兰连接螺栓，拉出后螺栓体损伤状况。该螺栓加工完成后，未对螺栓端部刃边作倒钝/抛顺处理，致使刃边存在。当螺栓在过盈配合的孔内拉出动作时，刃边刮伤孔面，继续拉出时，接触面起瘤、划痕等，如下图1所示。

2.2安装螺栓时，配合面混入了脏物或未清洁干净

当使用冷缩法冷冻螺栓安装时，空气在冰冷的螺栓表面易出现凝霜，此时使用手套拿装螺栓时，手套上附带的颗粒状脏物易随结凝霜附着在螺栓表面，一旦清洁不干净，很可能将杂质带进紧配面内，造成下次拆卸的损伤。所以务必使用干净的皮手套，且作数次抖动去除粘附物。推人螺栓前要再次检查确认螺栓表面干净无杂物。

2.3螺栓安装时采用二硫化钼作润滑剂

二硫化钼是重要的固体润滑剂，通常施工人员在安装冷冻的螺栓前喷人二硫化钼，而拉出时常常会有损伤，如图2所示。实际上轴系螺栓是过盈配合尺寸，常温下拆除螺栓时，过盈配合的螺栓与孔配合面中间夹杂的二硫化钼会起到反作用“增摩”效果。在“GB50231-2009机械设备安装工程施工及验收通用规范第五节‘装配第5.2.10项：具有过盈的配合件装配时，强调“配合面涂一薄层不含二硫化钼添加剂的润滑油”。图2中损伤的销和孔配合面残留大量的曾冷冻前喷涂的二硫化钼。

2.4螺栓受额外的冲击力而变形，拆检时拔不出

2014年来我司检修一艘有10多年船龄的散货船“欧米伽”轮中间轴前法兰及其联接螺栓。船员反馈在航程发现中轴与飞轮端法兰连接螺栓螺母有松动现象。后打紧螺母，航次结束后拆检，用油顶外拉拔除时，发现有多颗螺栓横面断裂，如图3所示。螺母的松动造成螺栓在传递力偶时受到了额外的剪切，拉伸/挤压等冲击力，未及时发现并处理，再加上主机侧的震动，长时间造成了螺栓磨损、变形，产生内应力等，也就有了检修时螺栓直接拉断的现象。所以对于运营中的船舶，要定期檢查螺母的紧固情况。

3.镗孔修复工艺

中间轴材料多为锻件，有着优异的机械性能，其法兰螺栓孔承受着传递力偶的重要作用。在不降低原设计最低适用强度的前提下，重新镗孑L修复损伤的紧配螺栓孔是直接有效的修复方法，也是船东船检易于接受并认可的首选方法。

3.1镗孔孔径及偏心量的确定

镗孔前主要根据下述三项要求来定镗孔的孔径及位置：（1）紧配螺栓的直径d不小于设计强度的最小计算值df。（2）通过轴系强度计算书确认最大的孔径。（3）根据“CB/T 3417-1992，CSCS，‘船舶轴系、螺旋桨和舵系的修理技术标准之‘船舶尾轴、中间轴、推力轴及联轴器修理技术要求，第21页，第6.1项：‘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，第6.2币.‘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直径，及重镗孔是否采偏心镗孔法等。

3.2镗孔步骤

（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，如图4；

（4）校中镗杆：在镗杆端安装百分表，（同心圆法镗孔）测孔的端面跳动和内圆跳动（如图4左上角）；

（5）粗镗孔后更换浮动铰刀精车，完工测量数据并报验。

4.结束语

现在新船轴系螺栓在加工时普遍给予0.01～0.02mm的过盈量，但笔者根据多年的生产实践，建议采用0～0.01 mm的过渡配合，这样在安装和拆卸时都可以降低螺栓损伤的程度，当轴系热态时，其间隙量会随着金属的热膨胀减小，对轴系的运行是没有影响的。