38000T化学品船导流鳍的安装工艺研究
摘 要：导流鳍作为现代船舶节能技术的一个重要开发设计装置，已越来越受到关注，针对水动力节能技术的需求，通过安装导流鳍的方式，对于螺旋桨的减震降噪、螺旋桨推进效率的提高是一种有效的措施。本文将结合生产实际，详细阐述公司在建的38000T化学品船导流鳍的安装与建造相关技术要求。
关键词：导流鳍；定位；安装
引言
随着船舶市场逐渐走向节能化，一些高效推进的动力装置越来越受到船东方的青睐，包括了双尾鳍船型、可调式螺旋桨、节能鳍片等一些特殊推进装置，而导流鳍就属于节能鳍片的其中一种。38000T化学品船的导流鳍设计在船尾桨轴区域，一共有三片，剖面形状为翼型，三片导流鳍安装都位于AB02分段的仅左舷一侧，肋位在FR5-FR7之间，艉轴末端前面一点的位置，分别称为上、中、下导流鳍，材质均为铸钢件，其中上导流鳍重量为2450kg；中导流鳍重量为2290kg；下导流鳍重量为1695kg，三片导流鳍与AB02分段上伸出的一段铸钢件进行对接（见图1），采用熔透焊形式，焊缝质量要进行超声波检测。导流鳍的工作原理是通过对水流的引导作用，改变部分水流的流动方向和速度大小，使螺旋桨的伴流更均匀，改善螺旋桨的工作环境，从而达到节能的目的。在安装定位导流鳍时，安装精度要尽可能与设计理论尺寸一致，才能达到预期效果，因此导流鳍的安装定位角度和施工质量对于是否能显著改善螺旋桨的推进效率有着非常重要的作用，本文将详细阐述导流鳍安装定位的一些具体技术要求。
1 导流鳍安装准备
1.1 AB02分段的定位
在安装导流鳍时，为保证吊装的安全以及便于工人施工定位，AB02分段采取侧态搁置的方式，固定在水平胎架上，即艉轴孔中心线垂直于大地面，并与地面预埋件刚性固定，三片导流鳍根据角度样板安装。
1.1.1 摆放AB02分段
AB02分段重量约为45.58吨，根据分段重量和重心位置布置AB02搁墩，AB02分段采取侧态搁置，以FR10肋板为基面，即向艏面朝下。胎架型式采用水泥搁墩放置，减少了胎架制作的工作量，同时也保证了安全。首先测量四只搁墩的高度，调整FR10肋板水平度，并兼顾艉轴管中心线垂直于大地面；然后将AB02分段与预埋件固定或对AB02分段设置刚性支撑，见图2。
1.1.2 搭设AB02脚手架
搭设脚手架平台的高度不要超过AB02分段FR8肋位高度，在AB02分段左舷的脚手架平台的四周围栏，距AB02分段外板的距离必须保留足够的空间，以便安装导流鳍。
1.1.3 在AB02分段外板划制参考线
在AB02分段艉轴后端面架设水平角铁，根据AB02分段艉轴孔后端面位置（即FR5+278）在AB02分段外板上驳划出FR6+400肋检线。
1.2 导流鳍定位前的准备工作
（1）对三片导流鳍进行编号。根据三片导流鳍在坡口端的倾斜程度不同，对导流鳍按照上、中、下进行编号。
（2）划制导流鳍参考线。根据导流鳍上的洋冲眼标记，划出三片导流鳍上FR6+400的肋检线（正反两面均需驳划出）。
（3）安装导流鳍上的吊环眼板。
（4）安装导流鳍与AB02分段焊接处的焊接钢衬垫。导流鳍与AB02接缝的中间区域需使用钢衬垫，规格为：FB30*12 A长度约为1.3m每根，共需6根。采用火工弯曲使其线型与导流鳍坡口处一致，以良好的贴合在坡口反面。将火工弯曲后的样板条安装在导流鳍上。
2 导流鳍定位
（1）安装导流鳍样板。将FR6+400处的安装角度样板对齐AB02分段外板上的FR6+400肋检线，并用水平尺保证样板的水平度。
（2） 吊装导流鳍。先将中导流鳍叶片吊装到对应的AB02安装处的大致位置，再根据样板线型，将导流鳍调整到位。导流鳍与AB02对接坡口间隙在靠中区域控制在7-10mm，对接坡口间隙在两端区域控制在5-7mm。导流鳍与样板的贴合度必须保证在3mm以内。
（3）烧制松钩约束焊。定位好中导流鳍后，烧松钩约束焊，正反两面各烧焊两段，每段长度约300mm。确认好约束焊质量无任何问题后，吊车即可松钩。
（4）按照以上步骤，分别安装另外两片上、下导流鳍。
（5）待三片导流鳍全部定位好后，在它们之间用角钢连接并焊接固定。
3 导流鳍焊接
为了较好的控制焊接产生的变形，导流鳍的焊接需制定严格合理的焊接工艺，并且需要全程监测跟踪，焊接过程中不断用导流鳍样板对其进行检测，根据檢测结果调整施焊位置以减少焊接变形，确保焊接变形在可控制的范围内。
首先需要确保进行焊接的焊工，必须取得相应的焊工合格证。焊接方法可采用手工电弧焊或CO2气体保护半自动焊，焊接过程中要注意防风。根据船用铸钢件焊接工艺要求，装配点焊和正式焊接前都要对焊接区域进行预热，为了保证预热效果，采用三片电加热片分段使三片导流鳍焊接区域加热至170-200℃，然后对单个导流鳍进行对称施焊，温度在150℃以上时方可进行焊接。焊前应仔细检查，对缺陷处进行打磨，仔细清除焊接坡口两侧30mm-50mm内的油污、锈蚀及水等杂物。焊接时先用直径为3.2mm 的J507焊条在坡口内进行一次打底焊，以形成较为平顺的焊接坡口，然后采用直径1.2mm的GFL-71焊丝进行多层多道焊，且每层焊缝厚度应不超过3mm。焊接时要严格遵守铸钢件焊接WPS，焊接电流在160-240A，焊接电压在20-30V，焊接速度控制在20-40cm/min。每层焊缝焊后必须清除焊渣等有害物质，在确定无缺陷情况下才能继续下层焊接，并且层间温度应控制在150℃-250℃，电加热片在焊接时可移至另一侧对AB02分段本体继续进行加热。
焊接结束后，需要用保温棉将焊接部位包裹起来，以使其缓慢冷却，从而保证焊接质量，最后要对焊缝进行100%MT无损探伤检测，以确保焊接质量达到要求。
4 导流鳍完工精度检测及返修
由于导流鳍为铸钢件，表面会存在表面凹凸不平及线型贴合度可能与设计有偏差的缺陷，这样就需要制作导流鳍线型样板用来检验导流鳍正、反表面线型。根据导流鳍的放样型值表，每片导流鳍分别在FR6、FR6+400、FR7三个肋位的正、反两面各制作一块样板，即共六块线型样板。检验时，根据各个线型样板与导流鳍本体之间的表面贴合度。
4.1 线型检验样板的制作
为了检验导流鳍的线型情况，根据导流鳍上原有的样冲点标记，以通过截取导流鳍上FR6、FR6+400、FR7三处肋位的横剖面，得到该处导流鳍上、下表面的线型，因此上、中、下每片导流鳍正、反面各制作3块样板，如下图表3、4、5所示：
4.2 线型检验样板的测量方法
使用样板检验导流鳍线型时，样板线型边对准三组样冲点，未削斜的端头对准导流鳍与艉轴管焊缝靠导流鳍的焊脚交界处，由于样板线型是通过截取导流鳍横剖面而得，故测量时样板需平行于肋位放置。然后用塞尺测量样板与导流鳍之间间隙的大小并记录数据，间隙控制在5mm以内即为达到要求，在未达到要求的区域用粉笔标出误差值。
4.3 精度要求及表面质量处理
检验时，根据各个线型样板与导流鳍本体之间的表面贴合度，对于局部高出的地方，用砂轮机进行表面打磨处理，使其贴合度达到检验要求；对于局部有凹坑的地方，采用电焊修补并磨平，并确保样板贴合度和表面光顺度。另外导流鳍端部需圆滑过渡，不得出现尖角。导流鳍与AB02结构连接端焊缝处若存在凹坑，也需进行补焊并打磨光顺。直到所有样板检验贴合度达到检验要求后，经船东方验收合格后，并将导流鳍表面钢印需打磨干净后，最后进涂装厂房打磨喷漆。
表面沙眼的处理，要求先打磨至50mm范围以上，然后进行补焊，补焊前需进行预热，预热温度要在150℃以上，最后打磨光顺；表面焊接飞溅要求打磨干净；表面凹坑深度大于2mm时修补方式如下：凹坑直径小于50mm时，需将凹坑周围打磨光顺，然后进行补焊并打磨光顺；凹坑直径在50-100mm时，直接进行补焊并打磨光顺；凹坑直径大于100mm时，打磨光顺无需补焊。
5 结语
38000T化学品船导流鳍的安装定位，在该船舶建造中得到船东方的高度重视，并派高级专家进行了全程监督，尤其对导流鳍表面的缺陷处理提出了近乎苛刻的要求，给施工方带来了极大的困难。随着船厂对上文所述工艺要求的逐渐熟悉和掌握，目前已顺利完成了该系列船导流鳍的安裝工作。
参考文献：
[1] 黄胜，郭春雨. 船舶推进节能技术研究与进展. 舰船科学技术，2007（01）.