38000T化學品船導流鰭的安裝工藝研究

姚銀弟　余嵐峰　莊勁松

摘 要：導流鰭作為現代船舶節能技術的一個重要開發設計裝置，已越來越受到關注，針對水動力節能技術的需求，通過安裝導流鰭的方式，對于螺旋槳的減震降噪、螺旋槳推進效率的提高是一種有效的措施。本文將結合生產實際，詳細闡述公司在建的38000T化學品船導流鰭的安裝與建造相關技術要求。

關鍵詞：導流鰭；定位；安裝

引言

隨著船舶市場逐漸走向節能化，一些高效推進的動力裝置越來越受到船東方的青睞，包括了雙尾鰭船型、可調式螺旋槳、節能鰭片等一些特殊推進裝置，而導流鰭就屬于節能鰭片的其中一種。38000T化學品船的導流鰭設計在船尾槳軸區域，一共有三片，剖面形狀為翼型，三片導流鰭安裝都位于AB02分段的僅左舷一側，肋位在FR5-FR7之間，艉軸末端前面一點的位置，分別稱為上、中、下導流鰭，材質均為鑄鋼件，其中上導流鰭重量為2450kg；中導流鰭重量為2290kg；下導流鰭重量為1695kg，三片導流鰭與AB02分段上伸出的一段鑄鋼件進行對接（見圖1），采用熔透焊形式，焊縫質量要進行超聲波檢測。導流鰭的工作原理是通過對水流的引導作用，改變部分水流的流動方向和速度大小，使螺旋槳的伴流更均勻，改善螺旋槳的工作環境，從而達到節能的目的。在安裝定位導流鰭時，安裝精度要盡可能與設計理論尺寸一致，才能達到預期效果，因此導流鰭的安裝定位角度和施工質量對于是否能顯著改善螺旋槳的推進效率有著非常重要的作用，本文將詳細闡述導流鰭安裝定位的一些具體技術要求。

1 導流鰭安裝準備

1.1 AB02分段的定位

在安裝導流鰭時，為保證吊裝的安全以及便于工人施工定位，AB02分段采取側態擱置的方式，固定在水平胎架上，即艉軸孔中心線垂直于大地面，并與地面預埋件剛性固定，三片導流鰭根據角度樣板安裝。

1.1.1 擺放AB02分段

AB02分段重量約為45.58噸，根據分段重量和重心位置布置AB02擱墩，AB02分段采取側態擱置，以FR10肋板為基面，即向艏面朝下。胎架型式采用水泥擱墩放置，減少了胎架制作的工作量，同時也保證了安全。首先測量四只擱墩的高度，調整FR10肋板水平度，并兼顧艉軸管中心線垂直于大地面；然后將AB02分段與預埋件固定或對AB02分段設置剛性支撐，見圖2。

1.1.2 搭設AB02腳手架

搭設腳手架平臺的高度不要超過AB02分段FR8肋位高度，在AB02分段左舷的腳手架平臺的四周圍欄，距AB02分段外板的距離必須保留足夠的空間，以便安裝導流鰭。

1.1.3 在AB02分段外板劃制參考線

在AB02分段艉軸后端面架設水平角鐵，根據AB02分段艉軸孔后端面位置（即FR5+278）在AB02分段外板上駁劃出FR6+400肋檢線。

1.2 導流鰭定位前的準備工作

（1）對三片導流鰭進行編號。根據三片導流鰭在坡口端的傾斜程度不同，對導流鰭按照上、中、下進行編號。

（2）劃制導流鰭參考線。根據導流鰭上的洋沖眼標記，劃出三片導流鰭上FR6+400的肋檢線（正反兩面均需駁劃出）。

（3）安裝導流鰭上的吊環眼板。

（4）安裝導流鰭與AB02分段焊接處的焊接鋼襯墊。導流鰭與AB02接縫的中間區域需使用鋼襯墊，規格為：FB30*12 A長度約為1.3m每根，共需6根。采用火工彎曲使其線型與導流鰭坡口處一致，以良好的貼合在坡口反面。將火工彎曲后的樣板條安裝在導流鰭上。

2 導流鰭定位

（1）安裝導流鰭樣板。將FR6+400處的安裝角度樣板對齊AB02分段外板上的FR6+400肋檢線，并用水平尺保證樣板的水平度。

（2） 吊裝導流鰭。先將中導流鰭葉片吊裝到對應的AB02安裝處的大致位置，再根據樣板線型，將導流鰭調整到位。導流鰭與AB02對接坡口間隙在靠中區域控制在7-10mm，對接坡口間隙在兩端區域控制在5-7mm。導流鰭與樣板的貼合度必須保證在3mm以內。

（3）燒制松鉤約束焊。定位好中導流鰭后，燒松鉤約束焊，正反兩面各燒焊兩段，每段長度約300mm。確認好約束焊質量無任何問題后，吊車即可松鉤。

（4）按照以上步驟，分別安裝另外兩片上、下導流鰭。

（5）待三片導流鰭全部定位好后，在它們之間用角鋼連接并焊接固定。

3 導流鰭焊接

為了較好的控制焊接產生的變形，導流鰭的焊接需制定嚴格合理的焊接工藝，并且需要全程監測跟蹤，焊接過程中不斷用導流鰭樣板對其進行檢測，根據檢測結果調整施焊位置以減少焊接變形，確保焊接變形在可控制的范圍內。

首先需要確保進行焊接的焊工，必須取得相應的焊工合格證。焊接方法可采用手工電弧焊或CO2氣體保護半自動焊，焊接過程中要注意防風。根據船用鑄鋼件焊接工藝要求，裝配點焊和正式焊接前都要對焊接區域進行預熱，為了保證預熱效果，采用三片電加熱片分段使三片導流鰭焊接區域加熱至170-200℃，然后對單個導流鰭進行對稱施焊，溫度在150℃以上時方可進行焊接。焊前應仔細檢查，對缺陷處進行打磨，仔細清除焊接坡口兩側30mm-50mm內的油污、銹蝕及水等雜物。焊接時先用直徑為3.2mm 的J507焊條在坡口內進行一次打底焊，以形成較為平順的焊接坡口，然后采用直徑1.2mm的GFL-71焊絲進行多層多道焊，且每層焊縫厚度應不超過3mm。焊接時要嚴格遵守鑄鋼件焊接WPS，焊接電流在160-240A，焊接電壓在20-30V，焊接速度控制在20-40cm/min。每層焊縫焊后必須清除焊渣等有害物質，在確定無缺陷情況下才能繼續下層焊接，并且層間溫度應控制在150℃-250℃，電加熱片在焊接時可移至另一側對AB02分段本體繼續進行加熱。

焊接結束后，需要用保溫棉將焊接部位包裹起來，以使其緩慢冷卻，從而保證焊接質量，最后要對焊縫進行100%MT無損探傷檢測，以確保焊接質量達到要求。

4 導流鰭完工精度檢測及返修

由于導流鰭為鑄鋼件，表面會存在表面凹凸不平及線型貼合度可能與設計有偏差的缺陷，這樣就需要制作導流鰭線型樣板用來檢驗導流鰭正、反表面線型。根據導流鰭的放樣型值表，每片導流鰭分別在FR6、FR6+400、FR7三個肋位的正、反兩面各制作一塊樣板，即共六塊線型樣板。檢驗時，根據各個線型樣板與導流鰭本體之間的表面貼合度。

4.1 線型檢驗樣板的制作

為了檢驗導流鰭的線型情況，根據導流鰭上原有的樣沖點標記，以通過截取導流鰭上FR6、FR6+400、FR7三處肋位的橫剖面，得到該處導流鰭上、下表面的線型，因此上、中、下每片導流鰭正、反面各制作3塊樣板，如下圖表3、4、5所示：

4.2 線型檢驗樣板的測量方法

使用樣板檢驗導流鰭線型時，樣板線型邊對準三組樣沖點，未削斜的端頭對準導流鰭與艉軸管焊縫靠導流鰭的焊腳交界處，由于樣板線型是通過截取導流鰭橫剖面而得，故測量時樣板需平行于肋位放置。然后用塞尺測量樣板與導流鰭之間間隙的大小并記錄數據，間隙控制在5mm以內即為達到要求，在未達到要求的區域用粉筆標出誤差值。

4.3 精度要求及表面質量處理

檢驗時，根據各個線型樣板與導流鰭本體之間的表面貼合度，對于局部高出的地方，用砂輪機進行表面打磨處理，使其貼合度達到檢驗要求；對于局部有凹坑的地方，采用電焊修補并磨平，并確保樣板貼合度和表面光順度。另外導流鰭端部需圓滑過渡，不得出現尖角。導流鰭與AB02結構連接端焊縫處若存在凹坑，也需進行補焊并打磨光順。直到所有樣板檢驗貼合度達到檢驗要求后，經船東方驗收合格后，并將導流鰭表面鋼印需打磨干凈后，最后進涂裝廠房打磨噴漆。

表面沙眼的處理，要求先打磨至50mm范圍以上，然后進行補焊，補焊前需進行預熱，預熱溫度要在150℃以上，最后打磨光順；表面焊接飛濺要求打磨干凈；表面凹坑深度大于2mm時修補方式如下：凹坑直徑小于50mm時，需將凹坑周圍打磨光順，然后進行補焊并打磨光順；凹坑直徑在50-100mm時，直接進行補焊并打磨光順；凹坑直徑大于100mm時，打磨光順無需補焊。

5 結語

38000T化學品船導流鰭的安裝定位，在該船舶建造中得到船東方的高度重視，并派高級專家進行了全程監督，尤其對導流鰭表面的缺陷處理提出了近乎苛刻的要求，給施工方帶來了極大的困難。隨著船廠對上文所述工藝要求的逐漸熟悉和掌握，目前已順利完成了該系列船導流鰭的安裝工作。

參考文獻：

[1] 黃勝，郭春雨. 船舶推進節能技術研究與進展. 艦船科學技術，2007（01）.