李 娟，莊瑞民

（廣東中遠(yuǎn)海運(yùn)重工有限公司，東莞 523146）

1 前言

我司建造的15 000 m3挖泥船, 采用雙機(jī)雙槳,從尾至首依次布置可調(diào)槳、螺旋槳軸、推進(jìn)齒輪箱，通過高彈聯(lián)接主機(jī)；左、右舷主機(jī)基本一致，除了都在尾部通過減速齒輪箱帶動(dòng)發(fā)電機(jī)軸系外（一拖二），左舷軸系還在主機(jī)首部通過泥泵齒輪箱帶動(dòng)泥泵運(yùn)轉(zhuǎn)（一拖三）。圖1 為該船機(jī)艙布置平面圖。

本船是我司制造最大且推進(jìn)系統(tǒng)復(fù)雜的船舶，其關(guān)鍵技術(shù)之一是主機(jī)進(jìn)艙時(shí)機(jī)及船體建造中軸舵系精度控制。由于該船主機(jī)在機(jī)艙底部，其上布置多層平臺(tái)，無主機(jī)吊入口，無法如其他船舶一樣在尾部機(jī)艙成型后進(jìn)行軸舵系報(bào)驗(yàn)后吊裝主機(jī)。

該挖泥船是我司首制項(xiàng)目，機(jī)艙結(jié)構(gòu)復(fù)雜，主機(jī)安裝時(shí)機(jī)不僅關(guān)系到機(jī)艙搭載周期，還影響到軸舵系的精度控制。以前建造的船舶都是在機(jī)艙區(qū)有主機(jī)吊裝開孔，主機(jī)可在尾部成型后吊裝主機(jī)，而該船主機(jī)頂有多層平臺(tái)及設(shè)備，不便于在結(jié)構(gòu)上開主機(jī)安裝孔，因此如何確保主機(jī)安裝和軸舵系精度控制及搭載周期，需對(duì)主機(jī)安裝時(shí)機(jī)及工藝方案進(jìn)行研究。

圖1 機(jī)艙平面布置圖

該船軸系連接設(shè)備復(fù)雜，多點(diǎn)的對(duì)中直接關(guān)系到施工進(jìn)度，特別是影響泥艙合攏管及下水工程。為了確保該船的主機(jī)安裝和軸舵系精度控制，以滿足提前在內(nèi)底搭載后進(jìn)主機(jī)安裝的目標(biāo)，我們制定了主機(jī)安裝施工工藝和軸舵系特殊結(jié)構(gòu)分段建造精度控制方案，并在建造過程進(jìn)行跟蹤和改進(jìn)，最終形成完善的工藝方案，指導(dǎo)主機(jī)安裝及軸舵系精度控制工作。

2 步驟和方法

2.1 方案設(shè)計(jì)及標(biāo)準(zhǔn)確定

通過詳細(xì)分析船體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和建造工藝流程，策劃主機(jī)提前進(jìn)艙，以實(shí)際經(jīng)驗(yàn)為依據(jù)，合理設(shè)計(jì)收縮量和余量。

在制定詳細(xì)工藝方案前，組織項(xiàng)目攻關(guān)人員進(jìn)行調(diào)研，梳理軸舵系精度控制關(guān)鍵點(diǎn)及主機(jī)安裝技術(shù)要求，確定相關(guān)施工原則和精度控制標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 分段建造工藝和精度控制

2.2.1 分段建造工藝

對(duì)軸舵系的分段制作、重大基座裝焊等進(jìn)行建造工藝研究。主要分段包括：機(jī)艙底分段、尾軸分段、軸套管、導(dǎo)流罩、舵桿圍井等。確定分段制作方案、分段組立流程及精度控制方案，對(duì)分段精度進(jìn)行全程跟蹤檢驗(yàn)，并固化形成作業(yè)基準(zhǔn)。

2.2.2 分段精度控制

軸舵系分段精度控制滿足要求，是搭載精度可控及提早吊裝主機(jī)并安裝的必要條件，其主要難點(diǎn)在尾軸管前后段組裝焊接精度控制和主機(jī)基座分段精度控制。

尾軸管分前后兩段加工，如圖2 所示：接頭厚度為70 mm，材質(zhì)為C22.8 鍛鋼，左右舷各1 套。

圖2 尾軸管前后段結(jié)構(gòu)示意圖

（1）尾軸管裝配工藝

設(shè)正造胎架正組，以尾軸管后段為定位段、以軸孔中心線為定位基準(zhǔn)的正態(tài)組立的形式組裝，見圖3 所示。

圖3 尾軸管結(jié)構(gòu)示意圖

尾軸管精度要求：長度6 770 mm（0、+2），軸孔中心線偏差＜2 mm；

工藝要求：注意尾軸管各類開孔的位置及方向；尾軸管前后端面的垂直度測量；尾軸管不要隨意點(diǎn)焊及引弧損傷管體；焊接接頭定位焊焊前需要預(yù)熱150℃，定位焊間距300 mm、長度不小于100 mm。

（2）尾軸管焊接工藝

采用兩半圓雙人對(duì)稱分段退焊法的焊接順序。焊接流程為：焊前坡口100%MT—→預(yù)熱—→焊接—→緩冷—→熱處理；焊前預(yù)熱采用電瓷片加熱，預(yù)熱溫度150 ℃，預(yù)熱范圍為坡口兩側(cè)各100 mm 范圍；焊后熱處理溫度570 ℃并保溫3 小時(shí)；焊接過程中隨時(shí)檢測軸孔中心線的變化情況，及時(shí)調(diào)整焊接順序及雙焊工的焊接速度。

尾軸管前后段組裝焊接精度，直接關(guān)系到尾軸管安裝質(zhì)量的好壞，對(duì)軸系安裝起著至關(guān)重要的作用。合理的確定正態(tài)組立的組裝形式，并對(duì)焊接嚴(yán)格控制，保證了精度要求，施工也非常順利。

2.2.3 基座制作及安裝工藝

（1）主機(jī)基座與齒輪箱機(jī)座制作工藝

主機(jī)基座所在分段，外板線形變化大，內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，底部空間狹小且密閉，其施工難點(diǎn): ① 外板線形加工精度和分段焊接變形等精度控制；② 主機(jī)基座安裝和焊接精度控制。

圖4 所示為左舷主機(jī)座分段：分段制作前需做好基座中心地樣線、高度基準(zhǔn)標(biāo)桿、分段檢驗(yàn)線等，并報(bào)驗(yàn)合格后再施工；根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及精度控制，將分段主要結(jié)構(gòu)劃分為幾個(gè)中組立； -ET1A 與-ET2A 為主機(jī)座面板及縱桁組立；-DK2B 與-DK2C 為平臺(tái)組立，-ET3A 為齒輪箱組立；中組立件-ET1A 與-ET2A先行中組，各縱桁先與肋板進(jìn)行小組，之后以機(jī)座縱桁為基面采用側(cè)臥方式進(jìn)行中組立(如圖5 所示)。先行中組立的劃分，有效的提高了分段制作效率，也保證了基座精度控制。

圖4 主機(jī)座分段（左舷）

圖5 主機(jī)座中組件組立方式

（2）主機(jī)座安裝

按順序依次吊裝平臺(tái)、主機(jī)座組立、齒輪箱組立，安裝精度控制主要為主機(jī)座面板的水平度、機(jī)座縱桁半寬、機(jī)座高度；焊前按精度要求檢驗(yàn)合格后，在主機(jī)槽縱桁間設(shè)置臨時(shí)加強(qiáng)；主機(jī)基座分段精度控制:主機(jī)基座、齒輪箱基座、軸帶發(fā)電機(jī)基座中心線距舯值：精度標(biāo)準(zhǔn)為±2 mm、極限±3 mm)；主機(jī)基座、齒輪箱基座、軸帶發(fā)電機(jī)基座縱桁板間距、直線度精度標(biāo)準(zhǔn)為±3 mm、極限±5 mm；主機(jī)基座、齒輪箱基座、軸帶發(fā)電機(jī)基座面板平整度、高度精度標(biāo)準(zhǔn)為±2 mm、極限±3 mm。

（3）軸帶發(fā)電機(jī)基座制作

軸帶發(fā)電機(jī)基座處于主機(jī)和尾推中間，與3 600平臺(tái)預(yù)制成小組立：小組立制作過程需重點(diǎn)控制基座面板平整度及基座之間的間距；軸帶發(fā)電機(jī)基座焊接順序：以基座面板為胎架面，將基座面板、腹板、橫隔板組合成組立，最后將組立翻身與3 600 平臺(tái)組合成小組立；為保證基座面板平整度，其焊接順序如圖6所示：① 橫隔板腹板與面板焊接；② 橫隔腹板與基座腹板焊接；③ 橫隔板腹板與基座面板焊接；④ 基座腹板與基座面板焊接；⑤ 基座腹板與平臺(tái)板焊接；⑥ 基座橫隔板與平臺(tái)板焊接。

基座焊接完畢，復(fù)查基座上表面平整度、基座中心線定位及平臺(tái)板水平度，若有偏差需調(diào)至符合要求方可轉(zhuǎn)入下道工序；基座預(yù)制完畢，首舯尾三檔強(qiáng)框架位置增加防變形加強(qiáng)槽鋼。

圖6 軸帶發(fā)電機(jī)座焊接順序

2.3 總組及搭載精度控制

2.3.1 總組及搭載策劃

軸舵系結(jié)構(gòu)分段總組和搭載，是軸舵系精度控制和主機(jī)進(jìn)艙方案實(shí)施的關(guān)鍵。軸舵系總組搭載的精度，主要圍繞控制主機(jī)進(jìn)艙前和主機(jī)進(jìn)艙后的軸系水平度、長度、高度、直線度、距中值等及舵線距中值、垂直度和與槳葉距離等進(jìn)行控制，完成分段總組搭載流程、大合攏工藝、精度測量方法和測量表、導(dǎo)流罩安裝工藝、舵葉安裝工藝、軸舵系照光工藝等。圖7 為尾部及機(jī)艙區(qū)域搭載流程，以機(jī)艙底部10 A 總組段為定位段，分別向上、向后搭載定位，搭載過程嚴(yán)格控制軸舵系中心線，確保軸舵系中心線精度要求。

圖7 尾部及機(jī)艙區(qū)域搭載流程圖

2.3.2 分段總組搭載方案

尾部及機(jī)艙軸系分段總組搭載策劃和工藝方案（模擬搭載、反變形方案、裝焊順序等）一次報(bào)驗(yàn)合格。

主機(jī)基座總段搭載精度控制:（1）主機(jī)基座縱向定位(以地樣線為基準(zhǔn))精度標(biāo)準(zhǔn)為±2 mm、 極限±3 mm；（2）主機(jī)基座寬度方向定位(以基座中心線為基準(zhǔn))精度標(biāo)準(zhǔn)為±2 mm、極限±3 mm；（3）主機(jī)基座水平度精度標(biāo)準(zhǔn)為±3 mm、極限±5 mm；（4）主機(jī)基座高度(以高度標(biāo)桿為基準(zhǔn))精度標(biāo)準(zhǔn)為±3 mm、極限±5 mm。

2.4 主機(jī)安裝工藝

設(shè)計(jì)優(yōu)化及編制詳細(xì)的工藝控制措施，使得主機(jī)及其他推進(jìn)設(shè)備的安裝有序方便，安裝精度可控且滿足要求，軸系校中及軸承負(fù)荷計(jì)算滿足要求，通過了船檢得到船東高度認(rèn)可，積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)。

2.4.1 主機(jī)安裝工藝

圖8 為主機(jī)布置圖：主機(jī)布置在機(jī)艙底部，雙機(jī)雙槳，主機(jī)前面布置泥泵齒輪箱和泥泵，后面布置齒輪箱、軸帶發(fā)電機(jī)等設(shè)備。

圖8 主機(jī)布置圖

（1）安裝流程

機(jī)艙底部分段搭載及劃線→主機(jī)齒輪箱安裝→粗拉線及主機(jī)吊裝→尾部分段搭載及裝焊→尾管安裝。

（2）主機(jī)基座測量及加工流程

測量船體中心線、基線等，確定左右舷軸系中心線；測量主機(jī)基座及齒輪箱基座的平面度；根據(jù)測量數(shù)據(jù)對(duì)主機(jī)基座進(jìn)行打磨加工。

（3）主機(jī)吊裝流程

主機(jī)基座測量及處理后，用船臺(tái)吊車進(jìn)行主機(jī)吊裝及粗定位。

（4）主機(jī)定位流程

根據(jù)測量數(shù)據(jù)對(duì)主機(jī)和齒輪箱進(jìn)行精定位。主機(jī)定位前，預(yù)裝主機(jī)精定位工裝；利用千斤頂進(jìn)行高度精定位；利用安裝碼板及螺栓進(jìn)行左右精定位；定位主要基準(zhǔn)為預(yù)測量的軸系中心線，控制主機(jī)、齒輪箱、泥泵齒輪箱等設(shè)備對(duì)中。

2.4.2 主機(jī)安裝效果

主機(jī)在機(jī)艙底部總段搭載后提前進(jìn)艙安裝，減少了開設(shè)工藝孔，縮減搭載周期；主機(jī)基座分段施工現(xiàn)場精度控制滿足精度要求；軸舵系分段、總段搭載裝焊工藝及施工現(xiàn)場精度控制滿足要求；軸舵系精度監(jiān)控、軸舵系照光報(bào)驗(yàn)完全符合技術(shù)文件要求，軸舵系報(bào)驗(yàn)數(shù)據(jù)滿足精度要求。

3 結(jié)語

15 000 m3挖泥船軸舵系結(jié)構(gòu)分段精度造船及主機(jī)安裝工藝的研究、實(shí)施，積累了先進(jìn)的主機(jī)安裝工藝經(jīng)驗(yàn)，給后續(xù)船舶尤其是挖泥船這類主機(jī)安裝提供借鑒，主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)：（1）先進(jìn)的軸舵系特殊分段裝焊和精度控制工藝；（2）先進(jìn)的主機(jī)提前安裝工藝；（3）先進(jìn)的軸舵系精度方案設(shè)計(jì)和施工控制措施。

按照此工藝方案，主機(jī)在機(jī)艙底部分段搭載完后就吊裝主機(jī)，對(duì)后續(xù)搭載進(jìn)行嚴(yán)格按工藝施工及控制軸舵系精度，保障軸舵系整體精度合格；主機(jī)提前吊裝，提高完整性；主機(jī)提前進(jìn)艙安裝工藝，縮減搭載周期，避免開設(shè)主機(jī)進(jìn)艙工藝孔等，節(jié)約施工成本；軸舵系照光拉線檢驗(yàn)合格，積累了重要的數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)，為后續(xù)船舶建造打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，尤其是為挖泥船復(fù)雜的軸舵系及主機(jī)提前安裝提供重要依據(jù)。