主机底脚螺栓孔的新型开孔工艺

陈 猛，田 飞

（上海江南长兴造船有限责任公司，上海 201913）

主机底脚螺栓孔的新型开孔工艺

陈 猛，田 飞

（上海江南长兴造船有限责任公司，上海 201913）

目前大型的船用低速柴油机都是用主机底脚螺栓进行固定，对底脚螺栓孔的开孔方式都以传统的钻孔为主，此类开孔方式时间长，消耗大，劳动强度高。文章详细介绍了江南长兴造船的新型主机底脚螺栓孔开孔工艺，新工艺采用火焰切割的方法，质量上能够满足主机底脚螺栓的安装要求，同时具有速度快、成本低等优点。

主机底脚螺栓孔；开孔；工艺

0 引言

在现代船舶中柴油机动力装置使用最广，不论是货船、油船、客船、、渔船、工程船或各种军用船舶中都有广泛的使用[1]。目前，国内对主机底脚螺栓孔开孔主要采用的是吸铁钻开孔的方法，这种开孔方式时间长，损耗大，劳动强度高。如何进一步改进开孔的施工方法，缩短开孔时间，提高开孔的效率，江南长兴造船开展了大量研究和实践，发现通过火焰开孔的方式，能够很好地提高开孔效率，缩短施工时间及强度。经过大量的摸索和试验，已总结出一套可行的火焰开孔工艺，其结果同样能满足主机底脚螺栓安装要求，比传统钻孔有明显的优势。

1 常规开孔方式的介绍

以某船为例，先根据轴系布置图拉线照光时确定飞轮位置，再按主机安装图确定基座上需开孔的位置分布。根据飞轮和轴系中心线以及三角定义确定第一个底脚螺栓孔的位置，然后利用矩形对角线相等方法，确定各个底脚螺栓孔的位置。用划线方法决定螺栓孔的中心时，由于要求高，尺寸大，难以保证尺寸精度。国内某些船厂使用机座样板直接在底座上划线，以避免过大的积累误差[2]。

划线完成后放置吸铁钻，根据划好的孔的中心位置调整好吸铁钻，利用设备本体的底座将吸铁钻固定在基座面板上，慢慢利用手轮将钻头往下压，直到碰到基座面板时开始钻孔。吸铁钻在运行的同时，需要不间断的给钻头浇注冷却液，润滑钻头的同时也带走了钻孔时摩擦产生的热量，延长钻头的使用寿命。同时需要配合的人员不定时地将钻孔时产生的铁屑拉走，防止铁屑过多缠绕吸铁钻产生咬死状况。

2 火焰开孔的主要工艺介绍

江南长兴造船的技术人员经过研究分析后，尝试通过火焰切割的方式完成主机底脚螺栓孔的开孔工作。采购了可以实现超厚钢板火焰开孔的火焰切割机，见图1。在内场车间模拟实船开孔的钢板规格及孔的尺寸，开展了大量的开孔试验。通过改进工具、调整施工方法等，不断完善施工过程，目前成功切割出满足主机底脚螺栓孔规定的垂直度、光洁度等要求的孔。采用火焰开孔工艺开的孔如图2所示。

根据试验的经验，总结了使用火焰切割机开孔的主要步骤及需注意的事项。

2.1 火焰开孔的主要施工工艺步骤

采用火焰开孔工艺的主要施工步骤如下：

1）拉线照光后，按主机安装图纸对主机底脚螺栓孔进行定位、划线，用洋冲定出圆心，划出加工圆；

2）在加工圆外5 mm处再划一个校对圆，并在校对圆上对角用洋冲打4个校对点；

3）拉设临时电源，将电源、氧气瓶准备到位，尽量离作业点较近，并且将动能源皮带架空，防止踩踏引起的气压变化或电源脱落；

4）用吸铁钻在主机底脚螺栓孔加工圆向内15 mm处为圆心，钻一个直径10 mm的贯穿引焰孔，所有开孔均位于主机底脚螺栓孔向船中处；

5）检查电源及氧乙炔供能正常，连接好火焰切割机动能源，并将氧气压力调至8 kg～9 kg；

6）在主机底脚螺栓孔反面空舱内根据引焰孔位置，对基座反顶进行除漆，通过打磨去除开孔区域的油漆；

7）将火焰切割机放置到位，固定两根支撑，校准割嘴与圆心针距离至所需尺寸并锁定。将圆心针移至圆心洋冲点，开动切割机慢速旋转一周，确保圆心针在圆心处稳定无漂移；

8）在引焰孔处点燃切割机火焰，并调整火焰大小至合适位置，开动切割机慢速旋转一周，对切割位置进行预热，回到引焰孔处停止；

9）在引焰孔处降低割嘴至切割高度并锁定，从引焰孔处开始切割并开动切割机慢速旋转，同时手动调节割嘴缓慢移动至所需尺寸，随后由机器自行切割；

10）切割至切入口处（不能超过切入口）关闭火焰，移除切割机；

11）用游标卡尺检测开孔孔径是否符合要求，根据校对圆检测开孔是否偏离原定位位置，如检验结果一切正常则开始后续开孔；

12）用直柄砂轮机、小磨头将孔内突起处磨平，用抛光头进行抛光。

经过一段时间的车间试验，技术人员对火焰开孔结果和钻孔比较，认为在一些技术要求如圆度、垂直度及粗糙度等要求上完全满足主机底脚螺栓的安装要求，技术上可以进行实船应用。

2.2 火焰开孔过程需注意的内容

主机的安装直接影响到动力装置的正常运行[3]。由于主机基座面板所用钢板厚度一般达80 mm左右，属于特殊用钢板，因此每条船都只有一套。一旦其中一个孔的尺寸没有按要求进行定位，那么将造成后续一系列的孔都将产生误差，最终可能会导致整个基座面板报废，影响到整个船舶的生产节点。因此在对底脚螺栓孔进行定位的时候需要严格按照图纸要求，同时火焰割孔的整个施工过程需严格控制。

在内场试验过程中，出现过很多问题，总结了很多经验。因此施工过程有几点需要注意的内容，应得到重视，施工中必须得到落实。

1）火焰开孔机比较轻巧，因此在施工过程中需注意开孔机的固定（利用自带的磁性底座）；

2）氧乙炔皮带等应架空，以免人为带动，引起设备移位，导致不能一次性开孔；

3）引焰孔的目的是避免割刀点火时直接切割钢板，造成缺陷；

4）氧气压力控制在8 kg～9 kg，主要由于试验时发现此压力割出的效果最好；

5）底脚螺栓孔反面打磨，主要是由于反面的油漆会导致切割机无法击穿，造成切割缺陷；

6）正式切割前的预热，主要是由于厚板施工工艺要求；

7）切割至切入口处（不能超过切入口）关闭火焰，主要是由于，超过切入口，容易产生凹坑。

3 常规钻孔与火焰开孔的比较

以MAN B & W 9S90ME-C型主机为例，共有88个底脚螺栓孔，采用常规吸铁钻钻孔与火焰开孔的两种不同的开孔方式，所产生的效果明显不一样。

常规吸铁钻钻孔的方式：钻一个孔的时间大约是45 min，两台吸铁钻同时连续不断钻孔，总共需要大约34 h，加上中间休息及调整吸铁钻等时间，一般需要48 h才能完成对所有螺栓孔的钻孔工作。由于钻头持续不断地高强度工作负荷，对钻头本身的损伤较大，每艘船会消耗大约2个钻头，单个钻头的采购成本在1 000元左右，因此每条船舶消耗达到2 000元以上。

火焰开孔的方式：火焰开孔机开一个孔大约3 min，加上中间调整机器的时间，一台火焰开孔机完成全船螺栓孔大约6 h。

通过比较可以发现，火焰开孔具有效率高、时间短、成本低等优点，此外可以提前约2天完成主机底脚螺栓孔的开孔工作，为主机吊装提供了一定的时间余量。

4 结论

主机底脚螺栓孔开孔采用火焰开孔的方式，是一项新技术的应用，能够很好地提高施工效率，降低施工成本，并提高主机轴系的施工进度，提高综合造船能力。相信火焰开孔工艺通过实船应用及推广后，可以进一步优化，进一步提高船舶建造的效率。

[1]曹成钰.船舶动力装置原理与设计[M].哈尔滨: 哈尔滨船舶工程学院出版社, 1993.

[2]胡适军.船舶动力装置安装工艺[M].哈尔滨: 哈尔滨工程大学出版社, 2007.

[3]中国船舶工业总公司.船舶设计实用手册轮机分册[M].北京: 国防工业出版社, 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

陈猛（1984—），男，工程师，研究方向：船舶轮机设计。