陳 猛，田 飛

（上海江南長興造船有限責(zé)任公司，上海 201913）

主機(jī)底腳螺栓孔的新型開孔工藝

陳 猛，田 飛

（上海江南長興造船有限責(zé)任公司，上海 201913）

目前大型的船用低速柴油機(jī)都是用主機(jī)底腳螺栓進(jìn)行固定，對底腳螺栓孔的開孔方式都以傳統(tǒng)的鉆孔為主，此類開孔方式時間長，消耗大，勞動強(qiáng)度高。文章詳細(xì)介紹了江南長興造船的新型主機(jī)底腳螺栓孔開孔工藝，新工藝采用火焰切割的方法，質(zhì)量上能夠滿足主機(jī)底腳螺栓的安裝要求，同時具有速度快、成本低等優(yōu)點。

主機(jī)底腳螺栓孔；開孔；工藝

0 引言

在現(xiàn)代船舶中柴油機(jī)動力裝置使用最廣，不論是貨船、油船、客船、、漁船、工程船或各種軍用船舶中都有廣泛的使用[1]。目前，國內(nèi)對主機(jī)底腳螺栓孔開孔主要采用的是吸鐵鉆開孔的方法，這種開孔方式時間長，損耗大，勞動強(qiáng)度高。如何進(jìn)一步改進(jìn)開孔的施工方法，縮短開孔時間，提高開孔的效率，江南長興造船開展了大量研究和實踐，發(fā)現(xiàn)通過火焰開孔的方式，能夠很好地提高開孔效率，縮短施工時間及強(qiáng)度。經(jīng)過大量的摸索和試驗，已總結(jié)出一套可行的火焰開孔工藝，其結(jié)果同樣能滿足主機(jī)底腳螺栓安裝要求，比傳統(tǒng)鉆孔有明顯的優(yōu)勢。

1 常規(guī)開孔方式的介紹

以某船為例，先根據(jù)軸系布置圖拉線照光時確定飛輪位置，再按主機(jī)安裝圖確定基座上需開孔的位置分布。根據(jù)飛輪和軸系中心線以及三角定義確定第一個底腳螺栓孔的位置，然后利用矩形對角線相等方法，確定各個底腳螺栓孔的位置。用劃線方法決定螺栓孔的中心時，由于要求高，尺寸大，難以保證尺寸精度。國內(nèi)某些船廠使用機(jī)座樣板直接在底座上劃線，以避免過大的積累誤差[2]。

劃線完成后放置吸鐵鉆，根據(jù)劃好的孔的中心位置調(diào)整好吸鐵鉆，利用設(shè)備本體的底座將吸鐵鉆固定在基座面板上，慢慢利用手輪將鉆頭往下壓，直到碰到基座面板時開始鉆孔。吸鐵鉆在運行的同時，需要不間斷的給鉆頭澆注冷卻液，潤滑鉆頭的同時也帶走了鉆孔時摩擦產(chǎn)生的熱量，延長鉆頭的使用壽命。同時需要配合的人員不定時地將鉆孔時產(chǎn)生的鐵屑拉走，防止鐵屑過多纏繞吸鐵鉆產(chǎn)生咬死狀況。

2 火焰開孔的主要工藝介紹

江南長興造船的技術(shù)人員經(jīng)過研究分析后，嘗試通過火焰切割的方式完成主機(jī)底腳螺栓孔的開孔工作。采購了可以實現(xiàn)超厚鋼板火焰開孔的火焰切割機(jī)，見圖1。在內(nèi)場車間模擬實船開孔的鋼板規(guī)格及孔的尺寸，開展了大量的開孔試驗。通過改進(jìn)工具、調(diào)整施工方法等，不斷完善施工過程，目前成功切割出滿足主機(jī)底腳螺栓孔規(guī)定的垂直度、光潔度等要求的孔。采用火焰開孔工藝開的孔如圖2所示。

根據(jù)試驗的經(jīng)驗，總結(jié)了使用火焰切割機(jī)開孔的主要步驟及需注意的事項。

2.1 火焰開孔的主要施工工藝步驟

采用火焰開孔工藝的主要施工步驟如下：

1）拉線照光后，按主機(jī)安裝圖紙對主機(jī)底腳螺栓孔進(jìn)行定位、劃線，用洋沖定出圓心，劃出加工圓；

2）在加工圓外5 mm處再劃一個校對圓，并在校對圓上對角用洋沖打4個校對點；

3）拉設(shè)臨時電源，將電源、氧氣瓶準(zhǔn)備到位，盡量離作業(yè)點較近，并且將動能源皮帶架空，防止踩踏引起的氣壓變化或電源脫落；

4）用吸鐵鉆在主機(jī)底腳螺栓孔加工圓向內(nèi)15 mm處為圓心，鉆一個直徑10 mm的貫穿引焰孔，所有開孔均位于主機(jī)底腳螺栓孔向船中處；

5）檢查電源及氧乙炔供能正常，連接好火焰切割機(jī)動能源，并將氧氣壓力調(diào)至8 kg～9 kg；

6）在主機(jī)底腳螺栓孔反面空艙內(nèi)根據(jù)引焰孔位置，對基座反頂進(jìn)行除漆，通過打磨去除開孔區(qū)域的油漆；

7）將火焰切割機(jī)放置到位，固定兩根支撐，校準(zhǔn)割嘴與圓心針距離至所需尺寸并鎖定。將圓心針移至圓心洋沖點，開動切割機(jī)慢速旋轉(zhuǎn)一周，確保圓心針在圓心處穩(wěn)定無漂移；

8）在引焰孔處點燃切割機(jī)火焰，并調(diào)整火焰大小至合適位置，開動切割機(jī)慢速旋轉(zhuǎn)一周，對切割位置進(jìn)行預(yù)熱，回到引焰孔處停止；

9）在引焰孔處降低割嘴至切割高度并鎖定，從引焰孔處開始切割并開動切割機(jī)慢速旋轉(zhuǎn)，同時手動調(diào)節(jié)割嘴緩慢移動至所需尺寸，隨后由機(jī)器自行切割；

10）切割至切入口處（不能超過切入口）關(guān)閉火焰，移除切割機(jī)；

11）用游標(biāo)卡尺檢測開孔孔徑是否符合要求，根據(jù)校對圓檢測開孔是否偏離原定位位置，如檢驗結(jié)果一切正常則開始后續(xù)開孔；

12）用直柄砂輪機(jī)、小磨頭將孔內(nèi)突起處磨平，用拋光頭進(jìn)行拋光。

經(jīng)過一段時間的車間試驗，技術(shù)人員對火焰開孔結(jié)果和鉆孔比較，認(rèn)為在一些技術(shù)要求如圓度、垂直度及粗糙度等要求上完全滿足主機(jī)底腳螺栓的安裝要求，技術(shù)上可以進(jìn)行實船應(yīng)用。

2.2 火焰開孔過程需注意的內(nèi)容

主機(jī)的安裝直接影響到動力裝置的正常運行[3]。由于主機(jī)基座面板所用鋼板厚度一般達(dá)80 mm左右，屬于特殊用鋼板，因此每條船都只有一套。一旦其中一個孔的尺寸沒有按要求進(jìn)行定位，那么將造成后續(xù)一系列的孔都將產(chǎn)生誤差，最終可能會導(dǎo)致整個基座面板報廢，影響到整個船舶的生產(chǎn)節(jié)點。因此在對底腳螺栓孔進(jìn)行定位的時候需要嚴(yán)格按照圖紙要求，同時火焰割孔的整個施工過程需嚴(yán)格控制。

在內(nèi)場試驗過程中，出現(xiàn)過很多問題，總結(jié)了很多經(jīng)驗。因此施工過程有幾點需要注意的內(nèi)容，應(yīng)得到重視，施工中必須得到落實。

1）火焰開孔機(jī)比較輕巧，因此在施工過程中需注意開孔機(jī)的固定（利用自帶的磁性底座）；

2）氧乙炔皮帶等應(yīng)架空，以免人為帶動，引起設(shè)備移位，導(dǎo)致不能一次性開孔；

3）引焰孔的目的是避免割刀點火時直接切割鋼板，造成缺陷；

4）氧氣壓力控制在8 kg～9 kg，主要由于試驗時發(fā)現(xiàn)此壓力割出的效果最好；

5）底腳螺栓孔反面打磨，主要是由于反面的油漆會導(dǎo)致切割機(jī)無法擊穿，造成切割缺陷；

6）正式切割前的預(yù)熱，主要是由于厚板施工工藝要求；

7）切割至切入口處（不能超過切入口）關(guān)閉火焰，主要是由于，超過切入口，容易產(chǎn)生凹坑。

3 常規(guī)鉆孔與火焰開孔的比較

以MAN B & W 9S90ME-C型主機(jī)為例，共有88個底腳螺栓孔，采用常規(guī)吸鐵鉆鉆孔與火焰開孔的兩種不同的開孔方式，所產(chǎn)生的效果明顯不一樣。

常規(guī)吸鐵鉆鉆孔的方式：鉆一個孔的時間大約是45 min，兩臺吸鐵鉆同時連續(xù)不斷鉆孔，總共需要大約34 h，加上中間休息及調(diào)整吸鐵鉆等時間，一般需要48 h才能完成對所有螺栓孔的鉆孔工作。由于鉆頭持續(xù)不斷地高強(qiáng)度工作負(fù)荷，對鉆頭本身的損傷較大，每艘船會消耗大約2個鉆頭，單個鉆頭的采購成本在1 000元左右，因此每條船舶消耗達(dá)到2 000元以上。

火焰開孔的方式：火焰開孔機(jī)開一個孔大約3 min，加上中間調(diào)整機(jī)器的時間，一臺火焰開孔機(jī)完成全船螺栓孔大約6 h。

通過比較可以發(fā)現(xiàn)，火焰開孔具有效率高、時間短、成本低等優(yōu)點，此外可以提前約2天完成主機(jī)底腳螺栓孔的開孔工作，為主機(jī)吊裝提供了一定的時間余量。

4 結(jié)論

主機(jī)底腳螺栓孔開孔采用火焰開孔的方式，是一項新技術(shù)的應(yīng)用，能夠很好地提高施工效率，降低施工成本，并提高主機(jī)軸系的施工進(jìn)度，提高綜合造船能力。相信火焰開孔工藝通過實船應(yīng)用及推廣后，可以進(jìn)一步優(yōu)化，進(jìn)一步提高船舶建造的效率。

[1]曹成鈺.船舶動力裝置原理與設(shè)計[M].哈爾濱: 哈爾濱船舶工程學(xué)院出版社, 1993.

[2]胡適軍.船舶動力裝置安裝工藝[M].哈爾濱: 哈爾濱工程大學(xué)出版社, 2007.

[3]中國船舶工業(yè)總公司.船舶設(shè)計實用手冊輪機(jī)分冊[M].北京: 國防工業(yè)出版社, 1999.

New Opening Workmanship for Main Engine Holding-down Bolt Hole

Chen Meng, Tian Fei
(Shanghai Jiangnan-changxing Shipbuilding Co., Ltd., Shanghai 201913, China)

At present, the heavy marine diesel oil engine all using main engine holding bolt to fasten.The traditional drilling method is the mainly way for main engine holding bolt hole opening, which takes long time, high consumption and hard work.The paper introduces in detail the new opening workmanship for the main engine holding-down bolt hole in Shanghai Jiangnan-changxin Shipbuilding Co., Ltd.The new workmanship uses flame cutting.The quality can meet the installation demand of the main engine holding-down bolt, and has the advantages of quickness and low cost.

main engine holding-down bolt hole; hole opening; workmanship

U464.172

A

10.14141/j.31-1981.2017.04.011

陳猛（1984—），男，工程師，研究方向：船舶輪機(jī)設(shè)計。