舵葉海損變形修復

方玉川,萬希海,王永華

(舟山萬邦永躍船舶修造有限公司,浙江舟山 316100)

1 工程簡介

2009年 2月,我公司承接了一艘挪威籍輪海損舵葉的修理工作,舵葉屬于半懸掛舵,高 19.2 m;寬約 4.7m,質量約 28 t。該輪航行時發現舵葉在轉動時,舵系發出很響、不正常的聲音,嚴重影響船舶的航行安全,于是決定進廠修理。2009年 2月 3日,該輪進塢后發現舵葉受到很大的海損破壞,從舵銷向下向右彎曲變形非常明顯,不能正常工作。

從舵葉的變形狀況來看,該舵葉的修復具有相當大的難度和風險性,主要體現在以下幾個方面。

1)公司之前沒有修理過類似的海損舵葉工程,沒有任何經驗借鑒和參考,如果對修理中可能出現的不確定因素分析不到位,就有可能造成舵葉修復不成功,甚至報廢。

2)該舵葉有上下兩個鑄鋼件,修復時不但要保證舵葉本體的中心面在同一水平面內,同時必須保證上、下鑄鋼件圓心的同軸度,并和舵體中心面基本重合。

3)該船東要求舵葉在修理前必須編制一份經船東和船檢認可的工藝文件,方能開工修理。

4)船舶本身載有貨物,修期要求非常緊張。

2 現狀分析

在船塢內把舵葉、舵桿拆下后分別對舵葉本體、舵葉軸系、掛舵臂軸系的變形情況進行了詳細的測量和分析。

1)舵葉變形測量圖,見圖 1。

圖1 舵葉變形測量圖

2)舵葉軸系同軸度的測量圖,見圖 2。

3)掛舵臂軸系的同軸度測量圖,見圖 3。

圖2 舵葉軸系同軸度測量圖

圖3 掛舵臂軸系的同軸度測量圖

4)舵桿直線度測量圖,見圖 4。

圖4 舵桿直線度測量圖

5)舵銷的變形測量:無偏差。

最大變形數據見表 1。

表1 最大變形數據表

根據上面整個舵葉系統的變形測量數據進行分析:①舵葉本體的變形量相當大,最大變形量為199 mm,舵銷孔同軸度也發生了很大的偏差,同時舵葉還存在扭曲的情況,必須對其進行全面的矯正修復;②掛舵臂舵銷孔同軸度偏差 3mm,需對掛舵臂本體鏜孔并加厚舵銷套來解決;③舵桿直線度的偏差很小,在允許的范圍內,可以不予考慮。

3 選擇最佳方案

方案 1。按舵葉的上部和下部線型制作兩個 1 m高度左右的胎架,放在 500 t油壓機的兩側,把舵葉放在胎架上,用加壓的方法對舵葉進行矯正。

1)這種方法適合對舵葉粗矯形,不能發現內部構件的損壞情況和舵軸孔同軸度的偏差情況。

2)對舵葉本體和舵軸孔的精確測量達不到。

3)舵葉質量將近 30 t,車間起重能力和油壓機作業的空間不夠。

方案 2。把舵葉放置在預制好的水平胎架上,舵葉的主要變形區域兩側的舵板割除,把舵葉中間變形區域的構架上下兩部分割開后進行舵葉的矯正。最后在舵板割除部分裝焊上新板,這種方法存在較大風險。

1)換板時上下翻身容易產生變形,不利于保證舵銷軸孔的同軸度。

2)兩側舵板和內部構件割開,舵葉變成上下兩部分,舵葉本身的基準會發生改變,增加修復難度。

方案 3。把舵葉放置在預制好的水平胎架上,割除上表面 (右舷)變形區域的舵板,割開變形區域的內部連接結構,矯正舵葉變形的區域,同時檢測舵銷軸孔的同軸度,最后加以固定后裝焊割除部分的新板。

1)由于上下兩部分沒有完全分開,在胎架上可以一次性矯正到位。但必須制定切實可行的、詳細的施工工藝。

2)胎架在制作安裝時已參照了舵葉的線形并測定水平度,可根據舵葉和胎架的結合情況進行矯形。

3)對舵葉和舵銷孔的測量和監控比較方便。

通過比較認為 “方案 3”可行,易操作,容易達到預定目標,因此把 “方案 3”作為修復、矯正舵葉的最佳方案。

4 具體施工工藝

根據修理方案編制的工藝如下。

1)把舵葉放置在按舵葉線型制作的水平胎架上,把下部未變形部分貼緊胎架,并加以固定。

2)舵葉上表面 (右側)變形區域的舵板 (高度約 1.3 m)割除,割開內部連接構架。

3)在折彎上翹部分,上面壓鐵加壓、兩端用花蘭螺絲下拉、中部用千斤頂頂升的方法使舵葉外形整體恢復水平狀態,并使舵葉形成適量的反變形。

4)使用火工和頂拉的方法,對舵葉的前后變形偏差進行矯正。

5)在對舵葉矯正的同時,用拉鋼絲的方法隨時測量舵軸系的中心度情況。隨時掌握舵葉在矯正過程中的偏差變化。

6)矯正到位后把舵葉固定在胎架上,為防止焊接變形,在舵軸系處串一根預制的假軸,并在舵葉的上面和前面用鋼管和鋼梁進行加強。

7)按照裝配、焊接工藝修復、裝焊舵葉的內部結構和外殼板。

8)裝焊結束后用加熱、保溫設施消除因焊接裝焊而引起的殘余應力,然后割除加強件,使舵葉處于自由狀態。

9)測量舵葉的平整度和舵軸系的同軸度,把舵葉矯正到水平度偏差小于 10mm,舵銷軸的同軸度偏差小于 1mm。

10)根據掛舵臂的測量數據,對掛舵臂進行鏜孔。

11)根據掛舵臂鏜孔情況,對舵銷套進行加工。

12)根據舵葉上下舵承的同軸度情況,對舵銷進行偏車。

13)上船安裝,試航。

5 檢查結果

在舵葉修復完工后,對舵葉進行了整體測量,測量數據見圖 5。

舵軸系測量記錄。

圖5 舵軸修理后測量圖及數據

根據圖 5表中測量數據得出:舵葉上下承同軸度偏差為 0.99mm;舵葉后邊緣左右直線度偏差最大為 8mm。

6 結論

經過試航反復試驗,試驗數據完全符合規范要求,船東和船檢簽字認可,并給予高度評價。