劉 勇，朱新河

(大連海事大學(xué)，遼寧 大連 116026)

某鉸吸式挖泥工程船其泥泵柴油機(jī)型號是SKL 29/24 AL-2，功率為1 800 kW; 轉(zhuǎn)速1 000 r/min, 行程290 mm,缸徑240 mm, 主軸瓦座孔直徑235.000 mm，公差0.000～+0.020 mm，瓦蓋螺栓液壓拉伸力1 400 MPa。2013年6月，右泥泵柴油機(jī)因2#連桿螺栓斷裂，連桿甩出將機(jī)座打碎，遂將柴油機(jī)解體送至車間檢測、修理。

1 修前檢測

1.1 外觀檢查

2#曲柄箱左壁受撞擊有1條豎向裂紋，長約10 cm；右壁被撞擊出約30 cm×40 cm 的一處孔洞，相鄰的機(jī)座平面內(nèi)側(cè)邊緣受敲擊缺失約35 cm×6 cm大小,見圖1。

圖1 2#曲柄箱右壁受損前后形貌對比圖

1.2 磁粉探傷

對受撞擊區(qū)域及周圍表面進(jìn)行磁粉探傷，除破損及左側(cè)豎向10 cm裂紋外，沒有其它裂紋。

1.3 形位尺寸檢測

1)將全部主軸瓦蓋和螺栓清潔后逐一裝配并按標(biāo)準(zhǔn)液壓拉伸力緊固。

2)用內(nèi)徑量表逐個(gè)測量主軸瓦座孔內(nèi)徑，測量結(jié)果見表1，表1中A1、A2、B1、B2分別代表距離瓦蓋搭口上下各20 mm處的測量點(diǎn)，C1、C2代表垂直于瓦蓋搭口方向的測量點(diǎn)。

3)用激光直準(zhǔn)儀檢測主軸瓦座孔的中心線直線度，為避免機(jī)體變形影響測量結(jié)果，測量時(shí)以4#和9#主軸瓦座孔為基準(zhǔn)。測量結(jié)果見表2。

4)用激光直準(zhǔn)儀檢測機(jī)座左、右兩平面平面度，測量結(jié)果見表3。

表1 主軸瓦座孔內(nèi)徑修前測量結(jié)果 mm

表2 主軸瓦座孔中心線直線度修前測量結(jié)果 mm

表3 機(jī)座平面度修前檢測結(jié)果 mm

2 修理方案

為了恢復(fù)該機(jī)座的使用性能，決定采用鑄鐵焊接工藝(該機(jī)座為鑄鐵材質(zhì))焊補(bǔ)2#曲柄箱左壁裂紋、2#曲柄箱右壁破損位置，打磨受損的2#曲柄箱右壁相鄰的機(jī)架底面內(nèi)側(cè)邊緣使之順滑，然后用專用鏜床加工主軸瓦座孔到標(biāo)準(zhǔn)尺寸并恢復(fù)中心線直線度。

3 焊補(bǔ)修理

為了恢復(fù)機(jī)座的適用性，決定先焊補(bǔ)機(jī)座破裂處，然后加工修理主軸瓦座孔到標(biāo)準(zhǔn)尺寸，并恢復(fù)其中心線直線度。電源選用BX1-400型交流焊機(jī)；焊材選用WE777鑄鐵專用焊條，直徑3.2 mm；操作人員選用經(jīng)驗(yàn)豐富的手工電弧焊焊工。

3.1 焊前準(zhǔn)備

用砂輪機(jī)打磨左壁裂紋形成坡口；打磨破損右壁孔洞邊緣消除毛刺并使邊緣順滑形成坡口，按照孔洞的大小和形狀準(zhǔn)備2塊鑄鐵板，邊緣打磨坡口，鐵板厚度與待焊補(bǔ)區(qū)域相似，大約15 mm。仿照未損壞曲柄箱右壁預(yù)加工出方形及圓形孔洞以利于裝機(jī)后潤滑油的流動。

3.2 施焊

用氧炔焰緩慢地局部加熱焊縫及相鄰區(qū)域，使溫度逐漸升高并保持在300 ℃左右。然后找正焊板位置并點(diǎn)焊將其固定，施焊時(shí)電流約90～110 A，電壓約18～26 V。

采用小電流進(jìn)行斷續(xù)施焊，每焊10～20 mm，應(yīng)立即用手持小型氣錘連續(xù)敲擊焊縫表面以消除焊接應(yīng)力[1]，重復(fù)進(jìn)行焊接和應(yīng)力消除程序直至焊完。焊接完成后立即用保溫棉覆蓋住焊接部位保溫6 h，通過緩慢冷卻消除殘余熱應(yīng)力[2]。

3.3 焊后檢驗(yàn)

用滲透探傷法檢驗(yàn)焊縫和相鄰區(qū)域表面，檢查是否有裂紋等缺陷，如有裂紋則應(yīng)消除后重新焊補(bǔ)直至合格。

為檢驗(yàn)焊補(bǔ)過程對機(jī)座形位尺寸造成的影響，待機(jī)座完全冷卻到室溫后重新檢測相關(guān)形位尺寸，其檢測結(jié)果與修前檢測基本一致，可見焊補(bǔ)過程基本沒有產(chǎn)生熱變形。

4 加工修理

4.1 加工修理范圍

中華人民共和國船舶行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《船用柴油機(jī)機(jī)座修理技術(shù)要求》(CB/T 3499—1993)規(guī)定：修復(fù)后機(jī)座全部主軸瓦孔同軸度不大于0.04 mm，相鄰座孔同軸度不大于0.02 mm；機(jī)座上平面的平面度在1 000 mm×1 000 mm范圍內(nèi)不大于0.05 mm,全平面內(nèi)不大于0.25 mm。

根據(jù)上述檢測數(shù)據(jù)可發(fā)現(xiàn)：1#和2#曲柄箱對應(yīng)的機(jī)座左右平面下沉量超標(biāo)；主軸瓦座孔尺寸及直線度超標(biāo)，需要修理恢復(fù)至標(biāo)準(zhǔn)范圍。

4.2 具體修理實(shí)施過程

1)研配瓦蓋側(cè)定位面間隙至±0.02 mm且接觸率不少于85%，如間隙過大可以用電刷鍍方法處理。

2)磨削瓦蓋搭口平面約0.10 mm,然后注意研配瓦蓋與機(jī)座搭口表面，直至搭口平面著色接觸率不少于85%。

3)電刷鍍所有主軸瓦座孔內(nèi)表面，鍍層厚度要求0.10～0.15 mm,以獲得足夠的加工余量。

4)按標(biāo)準(zhǔn)順序緊固主軸瓦蓋螺栓。

5)將鏜削設(shè)備固定至機(jī)座端面，插入并連接鏜桿，以4#和9#主軸瓦座孔中心線為基準(zhǔn)找正鏜桿位置。

6)鏜削主軸瓦座孔至標(biāo)準(zhǔn)尺寸。

7)鏜削完工后，拆卸鏜削設(shè)備，并手工修整加工面邊緣毛刺使之順滑。

8)對1#和2#曲柄箱兩側(cè)下沉區(qū)域進(jìn)行電刷鍍，用平板研磨電刷鍍后的平面直至著色均勻。

9)用滲透探傷法檢驗(yàn)電刷鍍層表面質(zhì)量，如發(fā)現(xiàn)有剝落、起皮或鼓泡等現(xiàn)象，應(yīng)對不合格孔返工，直至合格。

10)對主軸瓦座孔的內(nèi)表面及1#和2#曲柄箱兩側(cè)機(jī)座平面電刷鍍硬化鎳耐磨層。

11)用激光直準(zhǔn)儀測量主軸瓦座孔的中心線直線度和底面平面度，全部合格后提交成品檢驗(yàn)。

5 成品檢驗(yàn)

5.1 驗(yàn)收程序

1)滲透探傷檢測焊縫及周圍區(qū)域表面。

2)目測并用滲透探傷法檢查鍍層表面質(zhì)量。

3)著色檢測瓦蓋側(cè)定位面間隙及著色接觸率。

4)著色檢測瓦蓋與機(jī)座搭口接觸平面間隙及著色接觸率。

5)用激光檢測儀檢測主軸瓦座孔中心線直線度及機(jī)架底面平面度。

5.2 檢測結(jié)果

1)對焊縫及其周圍區(qū)域表面進(jìn)行滲透探傷沒有發(fā)現(xiàn)裂紋等缺陷。

2)對電刷鍍層表面進(jìn)行滲透探傷沒有發(fā)現(xiàn)剝落、起皮或鼓泡等現(xiàn)象。

3)對瓦蓋側(cè)定位面進(jìn)行著色檢查，接觸率均達(dá)85%以上。

4)對瓦蓋與機(jī)座搭口進(jìn)行著色檢查，接觸率達(dá)85%以上。

5)測量主軸瓦孔內(nèi)徑，測量結(jié)果見表4。

6)用激光檢測儀檢測主軸瓦孔的中心線直線度，檢測結(jié)果見表5。

7)用激光檢測儀檢測機(jī)座平面度，檢測結(jié)果見表6。

表4 主軸瓦座孔內(nèi)徑修后測量結(jié)果 mm

表5 主軸瓦座孔中心線直線度修后測量結(jié)果 mm

表6 機(jī)座平面度修后檢測結(jié)果 mm

6 結(jié)束語

對于受撞擊破損的機(jī)座在采用合理的工藝進(jìn)行焊補(bǔ)后應(yīng)再逐步恢復(fù)機(jī)座各形位尺寸，提高修理質(zhì)量，保證運(yùn)行安全。在交付后經(jīng)定期的跟蹤證明，修復(fù)后柴油機(jī)安全運(yùn)行，一個(gè)大修期后機(jī)座仍無異常，充分證明了此工藝方案的可行性與可靠性。