Технология судоремонта

15

Размещено на http://www.allbest.ru/

[Введите текст]

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

ОДЕССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ МОРСКОЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра «Судоремонт»

Конспект лекций по дисциплине

«ТЕХНОЛОГИЯ СУДОРЕМОНТА»

для студентов 4 курса судомеханического факультета

Работа выполнена в соответствии с рабочей программой дисциплины старшим преподавателем кафедры «Судоремонт» Шаховым Валентином Ивановичем

Одесса - 2016

Модуль 1. Технологические основы судоремонта

Содержательный модуль 1. Общая характеристика технологического процесса ремонта судов

Основой эффективной работы морского транспорта по обеспечению перевозок народнохозяйственных грузов и пассажиров является хорошее техническое состояние судов, поддерживаемое правильной эксплуатацией - своевременным проведением технического обслуживания и качественным ремонтом при передовых методах труда.

Следует отметить, что на техническое обслуживание и ремонт затрачивается более 20% всех эксплуатационных расходов. Для обслуживания флота существует значительное количество судоремонтных предприятий

В курсе лекций изложены вопросы современной технологии судоремонта. Рассмотрены причины образования и методы обнаружения дефектов судовых технических средств, способы восстановления и повышения срока службы судна в целом. Приведены общие принципы ремонта судов на предприятии, а также подробная технология ремонта главных двигателей, валопроводов, котлов, судовых устройств и трубопроводов с применением передовых методов ремонта.

Тема 1. Причины возникновения дефектов в деталях судовых механизмов и конструкциях и их классификация

Дефекты в материале и деталях могут появляться как при изготовлении, так и в процессе эксплуатации. При получении металла и деталей в процессе плавления и литья возможно образование таких дефектов, как окислы, шлаковые включения, усадочные раковины, поры, рыхлости, трещины. В процессе обработки деталей давлением могут появиться трещины, рванины, расслоения, закаты, заливы, флокены, волосовины и др. В результате термической обработки, которой часто сопровождается изготовление деталей, могут происходить обезуглероживание поверхностных слоев металла, снижение твердости, перегрев, пережог, образование хрупких участков, изменение структуры, появятся закалочные трещины.

Дефекты механической обработки выражаются в нарушении точностии чистоты обработки, образовании шлифовочных трещин, подрезов и др.

Во время эксплуатации детали и конструкции деформируются, изнашиваются, поражаются коррозией и эрозией, в них образуются трещины, изменяются структура и механические свойства металла. Все эти дефекты могут располагаться на поверхности, под поверхностью или в глубине изделия. При этом они носят местный характер, охватывая ограниченные участки изделия, либо равномерно или неравномерно охватывают все изделие.

В настоящее время предъявляются все более высокие требования к качеству стали. Поэтому на предприятиях, связанных с металлопродукцией, для контроля качества металла на различных этапах его передела от слитка до готового изделия с успехом используется метод просвечивающей электронной микроскопии.

Определение природы дефектов (флокены, трещины различного происхождения, неметаллические включения и др.) дает важную информацию о причинах разрушения и является одним из оснований для внесения возможных корректив в различные технологии (литье, термическая обработка, сварка и т.д.).

Выявление и однозначная идентификация микродефектов, присутствующих в металле, помогает разрабатывать те или иные технологические приемы их устранения.

Потеря работоспособности деталей машин и механизмов может происходить быстро или медленно в зависимости от режимов работы, характера износа и повреждений.

Приведем классификацию дефектов.

1. Несплошность металла.

2. Ликвации: дендритная, зональная, по плотности.

3. Дефекты сварки.

4. Неметаллические включения: эндогенные включения, экзогенные или шлаковые.

5. Дефекты термической и химико-термической обработки.

6. Трещины: горячие, холодные, флокены, закалочные (извилистые), водородные, усталостные.

7. Коррозионное разрушение.

8. Разрушение деталей и конструкций.

Что касается дефектов, связанных с производством деталей (плавлением и литьем, обработкой давлением, термической, термохимической и механической обработкой, нанесением покрытий соединением металлов, постройкой, ремонтом, хранением, транспортировкой и др.), то влияние этих обстоятельств сказывается на прочности, надежности и долговечности и может вызвать преждевременный отказ деталей во время эксплуатации.

Дефекты, возникающие непосредственно в процессе эксплуатации (коррозионное и эрозионное поражение, трещины усталости и усталостное разрушение, последствия теплового воздействия - перегрев, пережог, рост чугуна и др.), по мере развития и нарастания снижают эксплуатационные качества деталей, узлов, комплектов, механизмов и судна в целом.

В процессе эксплуатации судна и его элементов возникают дефекты, количество, размер, характер и место расположения которых, определяют техническое состояние элементов и судна в целом.

Под дефектом понимается каждое отдельное несоответствие продукции установленным требованиям.

Дефекты классифицируются по расположению, конфигурации и причинам возникновения.

По расположению дефекты подразделяются на поверхностные, подповерхностные и внутренние.

Поверхностными являются такие дефекты, которые располагаются или имеют раскрытие на поверхности детали. Дефекты, залегающие на глубине не более 2 мм, называются подповерхностными, а залегающие на большей глубине - внутренними.

По конфигурации дефекты бывают объемные и плоские. К объемным относятся дефекты, размер которых по трем взаимно перпендикулярным осям соизмеримы. Это газовые и шлаковые включения, некоторые виды непроваров. У плоских дефектов один из размеров значительно меньше, чем два других. Такими дефектами являются трещины, тонкие непровары, отслоения, риски, задиры, наработки на рабочих поверхностях деталей механизмов и т.д.

По причинам возникновения дефекты подразделяются на конструктивные, производственные и эксплуатационные. В свою очередь, эксплуатационные дефекты можно подразделить на дефекты, возникающие от нарушения правил эксплуатации, эксплуатационные отложения и дефекты от физического изнашивания и разрушений.

Эксплуатационные дефекты (повышенные износы и повреждения) возникают при нарушении правил эксплуатации (правил технической эксплуатации и правил судовождения). Повреждения корпуса судна, гребных винтов и рулевых устройств зачастую возникают также от тяжелых навигационных условий (штормовая погода, ледовая обстановка).

Эксплуатационные отложения образовываются в процессе эксплуатации, когда корпус судна находится в воде, богатой солями и морскими организмами; внутренние поверхности котлов, трубопроводов, теплообменных аппаратов, полостей охлаждения двигателей соприкасаются с водой и конденсатом, содержащими соли; через системы и охладители прокачивается масло, содержащее примеси, и т.д.

Эксплуатационные отложения необходимо периодически удалять, так как они ведут к снижению эксплуатационных характеристик и изменению условий работы механизмов.

Обрастание подводной части корпуса судна, например, ведет к снижению его скорости, отложение солей в охлаждающих полостях механизмов - к изменению теплового режима работы, появлению ускоренных износов. В связи с этим эксплуатационные отложения могут быть допущены только в тех случаях, когда они не вызывают существенных отклонений эксплуатационных характеристик механизмов, устройств и судна в целом от построечных. Пределы допустимых значений отложений устанавливают во время эксплуатации судна и его механизмов путем наблюдения за изменением эксплуатационных характеристик. Часть эксплуатационных отложений периодически устраняют во время эксплуатации судна (осадки в фильтрах, отложения в полостях охлаждения механизмов), часть - во время ремонтов (обрастание подводной части корпуса судна).

Детали технических средств и элементов корпуса судна подвержены действию различного вида механического, абразивного и коррозионно-механического изнашиваний, а также коррозионному и усталостному разрушениям.

Материал деталей, работающих в условиях высоких температур, под действием внешних нагрузок подвергается ползучести (медленному нарастанию пластической деформации).

Изнашивание - это процесс разрушения и отделения материала с поверхности твердого тела и (или) накопления его остаточной деформации при трении, проявляющейся в постепенном изменении размеров и (или) формы тела. Результат изнашивания, определяемый в установленных единицах (длины, объема, массы), называется износом.

Различают два вида износов - материальный (физический), приводящий к изменению формы, свойств, характеристик деталей, узлов и элементов судов, и моральный, обусловленный научно-техническим прогрессом на морском транспорте и в отраслях, строящих флот. Оба вида износов (и физический, и моральный) приводят к тому, что стоимость судов уменьшается. Материальный и моральный износы бывают первого и второго родов.

Материальный износ первого рода (иначе его называют износом от употребления) является следствием эксплуатации судна, когда в результате процессов трения изменяются геометрические формы деталей. В результате знакопеременных нагрузок возникают усталостные напряжения, из-за воздействия активных веществ (например, паров нефтепродуктов в танках танкеров) происходит коррозионное разрушение и т.п.

Материальный износ второго рода (иначе его называют износом от неупотребления) является следствием того, что суда не эксплуатируются, а подвергаются воздействию внешней среды.

Рис. 1.1. Виды износов судов

Интенсивность материального (физического) изнашивания зависит от внешних и внутренних факторов.

К первым относятся значение и характер нагрузки, наличие и качество смазочного материала, температурные условия, режим трения, характер образующихся на поверхности защитных окисных пленок; ко вторым - твердость, предел упругости, теплофизические характеристики, химическая стойкость, характеристики структуры материала, способность адсорбировать смазочный материал и т.д.

В зависимости от количества внешних и внутренних факторов в материалах возникают сложные явления, сочетание которых определяет вид изнашивания (рис. 1.2).

Механическое изнашивание - это изнашивание в результате механических воздействий.

Абразивное изнашивание - это механическое изнашивание материала в результате, в основном режущего или царапающего действия на него твердых частиц, находящихся в свободном или закрепленном состоянии. Из всех видов изнашивания наиболее распространено абразивное. Примером может быть изнашивание втулок цилиндров и поршней двигателей, дейдвудных подшипников и др.

Рис. 1.2. Виды изнашивания

Изнашивание при заедании - это механическое изнашивание в результате схватывания, глубинного вырывания материала и переноса его с одной поверхности трения на другую, а также воздействия возникающих неровностей на сопряженную поверхность; встречается на контактной поверхности зубьев тяжело нагруженных зубчатых передач при «срывах» в режиме смазки.

Усталостное изнашивание - механическое изнашивание в результате усталостного разрушения под действием повторно-переменных напряжений. Свойство материала противостоять усталости называют выносливостью.

Пример - шарики и ролики подшипников качения, зубья зубчатых передач, растрескивание и выкрашивание антифрикционного материала подшипников скольжения.

Изнашивание при фреттинге - это механическое изнашивание соприкасающихся тел при малых колебательных относительных перемещениях; встречается на посадочных поверхностях вкладышей рамовых подшипников тяжелонагруженных двигателей внутреннего сгорания (ДВС).

Эрозионное изнашивание - это механическое изнашивание в результате воздействия потока жидкости и (или) газа: ему подвергаются гребные винты, рабочие колеса центробежных и осевых насосов, наружные и внутренние поверхности нагрева паровых водотрубных котлов, лопатки паровых и газовых турбин и др. Различают гидроэрозионное и газоэрозионное изнашивание - соответственно эрозионное изнашивание в результате воздействия потока жидкости или газа.

Кавитационное изнашивание - гидроэрозионное изнашивание при движении твердого тела относительно жидкости с явлением кавитации.

Пример - лопасти гребных винтов и рабочих колес насосов.

Гидроабразивное (газоабразивное) изнашивание - это результат действия твердых частиц, взвешенных в жидкости (газе) и перемещающихся относительно изнашивающегося тела. Наблюдается в трубопроводах, у кромок лопаток газовых турбин и т.п.

Электроэрозионное изнашивание - это эрозионное изнашивание поверхности в результате воздействия разрядов при прохождении электрического тока; отмечается на электроконтактах.

Коррозионно-механическое изнашивание - это изнашивание в результате механического воздействия, сопровождаемого химическим и (или) электрическим взаимодействием материала со средой; характерно для шеек вала насосов, работающих в морской воде.

Окислительное изнашивание - это коррозионно-механическое изнашивание, при котором основное влияние на изнашивание имеет химическая реакция материала с кислородом или окисляющей окружающей средой.

Изнашивание при фреттинг-коррозии - это коррозионно-механическое изнашивание соприкасающихся тел при малых колебательных относительных перемещениях, вызванных вибрациями, возвратно-поступательным перемещением, периодическим изгибом или скручиванием и т.п. Наличие проскальзывания между сопряженными поверхностями - необходимое условие возникновения фреттинг-коррозии. При фреттинг-коррозии значительно ухудшается качество поверхностных слоев (повышенная шероховатость, каверны, подповерхностные микротрещины), что приводит к существенному снижению усталостной прочности деталей. Чаще всего фреттинг-коррозия развивается при прессовых посадках на вращающихся валах, в шлицевых, шпоночных, болтовых, винтовых и заклепочных соединениях.

В процессе изнашивания все перечисленные явления происходят часто одновременно, но одно из них обычно является ведущим, определяющим износ, остальные ему сопутствуют.

Рядом исследований установлено существование в узлах трения машин и механизмов явления водородного изнашивания, представляющего собой цепь физико-химических процессов, осуществление которых обусловлено трением: выделение водорода из смазки или твердого тела, переход его на стальное контртело и разрушение поверхностного слоя стали.

Как установлено исследованиями, все процессы изнашивания протекают аналогично. Графически они могут быть изображены так называемой типовой кривой изнашивания, приведенной на рис. 1.3.



В процессе приработки поверхностей трения имеет место, как правило, более интенсивное изнашивание трущихся поверхностей и повышенное тепловыделение, сопровождающееся некоторым изменением физико-механических свойств поверхностных слоев материала и микрогеометрии поверхностей.

После приработки наступает период установившегося изнашивания, характеризующийся минимальной интенсивностью для заданных условий трения. Далее наступает период катастрофического износа или период аварийной эксплуатации, так как в любой момент времени может произойти поломка детали или механизма.

Коррозионное разрушение. Коррозией металла называется самопроизвольное его разрушение вследствие физико-химического взаимодействия с окружающей средой. Различают химическую и электро-химическую коррозии, а также биокоррозию. При химической коррозии окисление металла и восстановление окислительного компонента происходят одновременно и с одинаковыми скоростями.

Электрохимическая коррозия возникает в электролитической токопроводящей среде. Окисление металла и восстановление окислительного компонента происходят с разными скоростями, которые зависят от электродного потенциала металла.

При химической коррозии воздействующей внешней средой являются воздух, газы жидкие вещества, не проводящие электрического тока, например, окисление металла на сухом воздухе - это химическая коррозия. В паровых котлах на поверхностях нагрева, паровых коллекторах, арматуре возможна химическая коррозия в результате взаимодействия металлической поверхности с перегретым паром или газом высокой температуры.

Для судовых условий распространенной причиной химического коррозионного разрушения являются газовая, ванадиевая и сернистая коррозии, которым подвержены ответственные детали и узлы механизмов и устройств (детали ДВС, газотурбинных двигателей и паровых котлов).

Ванадиевая и сернистая коррозии замечены при использовании тяжелых сортов топлива, содержащего ванадий и серу. Для борьбы с ванадиевой коррозией в настоящее время применяют топлива, содержащие минимально-возможное количество серы и ванадия и специальные присадки.

Известно, например, что эффективно снижает ванадиевую коррозию добавление в топливо окиси магния MgO и сернокислого магния MgSO4.

Поверхности судна и трубопроводов, омываемые морской водой, маслом и т.д., подвергаются электрохимической коррозии. При этом воздействующей средой являются электролиты (растворы солей, кислот и щелочей), металл переходит в раствор (например, разрушение листов наружной обшивки в подводной части корпуса судна).

Поверхности судовых конструкций, трубопроводов и механизмов, омываемые морской водой, могут подвергаться действию биокоррозии, возникающей под влиянием продуктов жизнедеятельности макро-и микроорганизмов, находящихся на этих поверхностях. По характеру распространения коррозию подразделяют на равномерную, местную и межкристаллитную.

Местная коррозия наиболее опасна, так как приводит к усиленному местному утонению и образованию свищей.

При межкристаллитной коррозии разрушению подвергаются границы между зернами металла и отдельными кристаллами, вследствие чего сцепление между ними нарушается, образуются межкристаллитные трещины и металл теряет механическую прочность. Частным случаем межкристаллитной коррозии является так называемая щелочная (или каустическая) хрупкость, возникающая в котлах при неправильной водообработке в местах неплотностей заклепочных соединений и развальцовок.

При одновременном воздействии на металл коррозионной среды, вызывающей процесс электрохимической коррозии, и статически приложенных внешних или внутренних сил возникает коррозионное растрескивание металла. Примером коррозионного растрескивания может служить разрушение стальных гребных винтов, турбинных лопаток, трубопроводов соленой забортной воды, изготовленных из нескольких сплавов, и т.д.

Усталостное разрушение.

Усталостью металла называется процесс постепенного накопления повреждения под действием повторно-переменных напряжений, приводящих к уменьшению долговечности материала, образованию трещин и его разрушению. При одновременном воздействии циклических растягивающих напряжений и коррозионной среды возникает коррозионная усталость. Свойство материала противостоять усталости называется выносливостью.

При эксплуатации судов часто приходится встречаться с усталостным разрушением, которое трудно обнаружить. Это обстоятельство делает усталостное разрушение особенно опасным. В настоящее время усталостное разрушение практически может быть выявлено неразрушающими методами дефектоскопии только при макроразмерах разрушений. Более ранняя диагностика возможна лишь методами металлографии.

В условиях дефектации усталостное разрушение (при раскрытии трещины на поверхности не менее чем на 0,003…0,005 мм) может быть обнаружено при визуальном осмотре детали, магнитными или капиллярными методами дефектоскопии.

Для отдельных судовых узлов и деталей характерна термическая усталость - разрушение материалов в результате часто повторяющихся температурных градиентов и затрудненности температурного расширения деталей.

Сопротивление термической усталости зависит главным образом от коэффициента термического расширения, теплопроводности и сопротивления материала переменной деформации.

Ползучесть металлов.

Ползучестью называется процесс изменения во времени деформаций и напряжений, возникающих в элементе (детали) под действием внешних нагрузок. Для каждого металла ползучесть возникает при определенной температуре.

Скорость ползучести находится в прямой зависимости от температуры и напряжений. Изменение деформации детали при ползучести принято называть последствием, а изменение напряжений - релаксацией. Например, релаксация возникает при ослаблении плотности фланцевых соединений трубопроводов, работающих в условиях высоких температур. Плотность фланцевого соединения при его сборке достигается за счет созданий упругих деформаций и напряжений в материале болтов. С течением времени вследствие ползучести и релаксации напряжений при неизменном значении общей деформации болтов часть упругой деформации превращается в пластическую. Как следствие, плотность фланцевого соединения снижается. Другой пример ползучести - удлинение рабочих лопаток турбин, работающих при высоких температурах, от воздействия центробежных сил. Опасность этого явления заключается в том, что радиальные зазоры в проточной части турбины могут уменьшиться и рабочие лопатки коснутся корпуса турбины. В условиях ползучести работает значительное число деталей и узлов судовых энергетических установок (СЭУ), поэтому необходимы предварительный расчет и прогнозирование данного процесса разрушения. При этом исходят из предельной остаточной деформации, которая может быть допущена по условиям безопасной работы.

Кроме этого, к дефектам относятся остаточные деформации деталей и конструкций судна:

- гофрировка, бухтиноватость, вмятины (деформация наружной обшивки корпуса) - при механических повреждениях;

- проседание, провисание, выпучены элементов конструкций, работающих в условиях высоких температур (камеры котлов, трубы и др.) - вследствие эксплуатационных отложений, ухудшения теплопроводности, тепловых воздействий, механических и термических напряжений;

- коробление деталей типа валов (гребные, коленчатые валы, валы роторов турбин, штоки и т.д.) - в результате механических и термических напряжений, недостатков сборки, теплового воздействия;

- скручивание деталей типа валов - при механических напряжениях, тяжелых условиях эксплуатации.

Дефекты сварки - дефекты подготовки и сборки изделий под сварку (неправильные углы скоса при разделке кромок, непостоянство угла скоса кромок по длине, неправильное притупление по длине соединяемых кромок, неправильные зазоры между кромками); дефекты формы и отклонения в размерах сварных швов (неправильная ширина по длине, неравномерная высота усиления, бугры, седловины); наружные дефекты швов (наплывы, подрезы, незаполненные кратеры, прожоги, газовые поры, непровары, трещины, перекосы); внутренние дефекты швов (газовые поры, шлаковые включения, непровары, трещины), дефекты состава и структуры швов (перегрев, пережог, неправильный выбор типа электродов, флюсов, присадочного металла) - вследствие недостатков изготовления постройки и ремонта.

Тема 2. Техническое диагностирование. Методы дефектоскопии

Техническое состояние объекта оценивается по результатам технического диагностирования. Под техническим диагностированием понимается процесс определения технического состояния объекта с определенной точностью. Любой объект технического диагностирования (механизм, конструкция корпуса судна и т.д.) обладает определенной структурой, то есть упорядоченной совокупностью комплексов совместно работающих элементов, которые образуют конструкцию объекта, обеспечивающую выполнение заданных функций.

Структура объекта определяется макро - и микроструктурой. Макроструктуру характеризуют такие параметры, как количество, взаимное расположение, форма и размеры взаимодействующих элементов (деталей);

- микроструктуру - точность сопряжения деталей и шероховатость сопрягаемых поверхностей. В процессе эксплуатации макроструктура механизма остается, как правило, постоянной, а микроструктура постоянно изменяется. Например, количество и взаимное расположение деталей ДВС (поршни, шатуны, втулки цилиндров и т.д.) остается постоянным (макроструктура), а их взаимосвязь в сопряжениях (микроструктура) постоянно изменяется вследствие изнашивания и других процессов разрушения.

В некоторых случаях возможны изменения и в самих структурных элементах (деталях), например, деформация коленчатого вала ДВС, тарелки клапана и т.д. Если говорить о конструкциях корпуса судна, то здесь прежде всего наблюдается изменение макроструктуры. Так, на наружной обшивке корпуса в процессе эксплуатации появляются различные деформации в виде гофр, бухтин и т.д.

Изменяется также микроструктура элементов - увеличивается шероховатость поверхностей и, в частности, наиболее интенсивно подводной части корпуса судна. Учитывая, что в процессе эксплуатации структурные параметры объекта постоянно изменяются, можно говорить о техническом состоянии объекта в каждый данный момент времени. Изменение структурных параметров влечет за собой и определяет изменение выходных параметров, таких, как скорости хода судна, расхода топлива, изменение мощности и т.д.

Взаимосвязь структурных и выходных параметров при определенных условиях позволяет принимать в некотором приближении выходные параметры за косвенные диагностические признаки технического состояния контролируемого объекта. Например, по изменению скорости хода при прочих равных условиях можно судить об изменении шероховатости подводной части корпуса судна, по повышенному расходу топлива - о нарушении регулировки и об износе деталей ДВС и т.д.

Особого рассмотрения требуют безразборные методы технического диагностирования. Под техническим диагностированием понимают процессы определения технического состояния объекта диагностирования с определенной точностью. При диагностировании значения параметров технического состояния сравнивают с допустимыми отклонениями от номинального уровня.

Любой объект технического диагностирования имеет вполне определенную макро- и микроструктуру.

Макроструктура характеризует количество, взаимное расположение, форму и размеры взаимодействующих деталей. Микроструктура - это точность сопряжений деталей и шероховатость сопрягаемых поверхностей. В процессе эксплуатации макроструктура механизма остается, как правило, постоянной, а микроструктура, наоборот, постоянно изменяется, при этом изменяется и характер работы механизма.

Своевременное техническое диагностирование позволяет без разборки механизма определить необходимый объем ремонтных работ для сохранения его работоспособности на должном уровне.

Существуют две системы диагностирования - локальная и общая. Локальная система включает методы и средства оценки технического состояния отдельных узлов и систем механизма, для чего максимально используют данные штатных приборов. Общая система диагностирования оценивает техническое состояние механизма в целом по группе наиболее существенных параметров. Такими параметрами являются - удельный расход топлива, температура отработавших газов по цилиндрам, давление сжатия и сгорания, акустические и вибрационные характеристики, зазоры в трущихся парах и т.п. Для определения этих и других параметров, помимо штатных приборов, используют различную измерительную аппаратуру, например, индикаторы, анализаторы вибрации, спектрофотометры, инфракрасные бесконтактные датчики, торсиометры и т.п.

Современные методы диагностирования основываются на индицировании ДВС, определении мощности и расхода топлива, на виброакустике, на спектральном анализе масла и на применении волокнистой оптики.

Первый метод позволяет своевременно выявить нарушения в системе топливоподачи, которые снижают не только мощностные показатели, но и приводят к возрастанию износов основных деталей ДВС. Характер индикаторной диаграммы позволяет оценить отклонения рабочего процесса в цилиндрах двигателя и наметить мероприятия по их устранению.

Виброакустические методы применяются для оценки упругих колебаний от ударов сопряженных деталей.

Если двигатель имеет увеличенные зазоры в сопряженных деталях, то при его работе возрастает интенсивность ударов и, соответственно, энергия вибрации. По величине вибрации можно определить зазор, например, между поршнем и втулкой цилиндра, в подшипниках шатуна и коленчатого вала и т.д.

Диагностирование, основанное на спектральном анализе масла, взятого из картера двигателя, позволяет оценить концентрацию того или иного элемента (железа, хрома, меди, свинца и т.д.) в масле выше допустимого значения, что свидетельствует о наступлении повышенного износа и необходимости ремонта.

Метод диагностирования отдельных деталей ДВС, основанный на применении волокнистой оптики, позволяет обследовать детали в закрытых полостях. Например, с помощью специального устройства с волокнистым светопроводом через форсуночное отверстие можно оценить техническое состояние клапанов, рабочей поверхности втулки цилиндра и днища поршня.

Методы дефектоскопии

Совокупность различных методов и средств контроля состояния материалов или изделий на отсутствие в них дефектов называется дефектоскопией. Все методы дефектоскопии делятся на неразрушающие и разрушающие.

К неразрушающим методам относят визуальный, с помощью измерений, гидравлических и пневматических испытаний, а также ряд методов, получивших наибольшее распространение в судоремонте (рис. 1.4).

Разрушающие методы - это микро и макро анализы и механические испытания на специальном оборудовании.

Рис 1.4. Классификация методов неразрушающего контроля качества

Процесс обнаружения дефектов с использованием вышеперечисленных методов называется дефектацией. В процессе дефектации выполняется освидетельствование технического состояния объекта, устанавливаются объемы и методы ремонта, необходимые инструменты, приспособления и исполнители.

Рассмотрим краткие характеристики применяемых в судоремонте методов обнаружения дефектов.

Методы капиллярного неразрушающего контроля

Для обнаружения невидимых или слабо видимых невооруженным глазом поверхностных и сквозных дефектов, определения их расположения, протяженности и ориентации по поверхности детали применяют капиллярные методы. Эти методы неразрушающего контроля основаны на капиллярном проникновении индикаторных жидкостей (пенетрантов) в полости поверхностных дефектов и регистрации образующихся индикаторных следов визуально или с помощью специальных дефектоскопов. Этот вид контроля позволяет обследовать объекты любых размеров и форм, изготовленных из различных материалов.

Необходимым условием выявления поверхностных дефектов является относительная их незагрязненность посторонними веществами. Основными операциями капиллярного неразрушающего контроля являются:

- подготовка объекта к контролю, которая включает очистку от всевозможных загрязнений;

- обработка объекта дефектоскопическими материалами (индикаторный и проявительный пенетранты);

- проявление дефектов;

- окончательная очистка объекта (очиститель отпенетранта)

Ранее, на практике применялся керосино-меловой метод контроля вследствие хорошей проникающей способности керосина и простой его технологии использования. Однако этот метод обладает недостаточной чувствительностью из-за малой контрастности и четкости.

В настоящее время используются в основном два метода капиллярного контроля - люминесцентный и цветной. Первый основан на регистрации контраста люминесцирующего в длинноволновом ультрафиолетовом излучении видимого индикаторного рисунка. Второй - на регистрации контраста цветного в видимом излучении индикаторного рисунка.

Для выполнения люминесцентного метода контроля применяют специальные дефектоскопы, которые бывают переносными, передвижными и стационарными.

Магнитные методы неразрушающего контроля

По способу получения первичной информации различают следующие методы:

- магнитопорошковый,

-магнитографический,

-феррозондовый,

-индукционный

-магниторезисторный.

Из перечисленных методов в судоремонте применяют магнитопорошковый. Этот метод основан на явлении притяжения частиц магнитного порошка магнитными потоками рассеяния, возникающими над дефектами в намагниченных объектах. Он предназначен для выявления поверхностных и подповерхностных дефектов (трещин, раковин, шлаковых включений и т.п.) в объектах контроля из ферромагнитных материалов. Чувствительность магнитопорошкового метода определяется магнитными характеристиками материала объекта, его формой, размерами, шероховатостью поверхности, напряженностью намагничивающего поля, количеством и качеством магнитного порошка. Наилучшая выявляемость дефекта достигается при расположении его плоскости перпендикулярно направлению магнитного потока. Для этого применяют различные способы намагничивания, представленные на рис. 1.5.

Магнитопорошковый метод контроля выполняется в шесть операций:

- подготовка к контролю, которая включает очистку поверхности от загрязнений;

- намагничивание;

- нанесение магнитного порошка;

- осмотр контролируемой поверхности и регистрация дефектов;

- оценка результатов контроля;

- размагничивание.

Методы контроля, основанные на свойствах ионизирующего излучения

Этими методами выявляются подповерхностные и внутренние дефекты в деталях, выполненных из любых материалов. Принцип действия таких методов заключается в следующем. От источника ионизирующее излучение направляется на контролируемую деталь, проходит через нее и фиксируется регистратором.

Интенсивность излучения на выходе из детали при прочих равных условиях зависит от наличия дефектов. В судоремонте преимущественно используются рентгено- или гаммаграфические методы, регистратором излучения в которых служит рентгеновская пленка.

Ультразвуковая дефектоскопия

С помощью ультразвуковых методов контроля обнаруживают внутренние и подповерхностные дефекты в деталях и сварных швах из любых металлов. Поверхностные дефекты выявлять ими нецелесообразно.

Ультразвуковыми методами достаточно четко выявляются дефекты любого вида. Сложность конструкции детали и чистота обработки ее поверхности существенно влияют на стабильность и чувствительность контроля.

Ультразвуковые волны способны проникать в металлических изделиях на глубину до 10 м. В основном используют три способа обнаружения дефектов: теневой, отражения, резонансный. При теневом звуковом методе в детали 2 (рис. 1.6, а) дефекты обнаруживают ультразвуком, который посылается излучателем 1 и улавливается приемником 4. Если на пути ультразвуковых волн находится дефект 3 (в виде раковины или трещины), то ультразвуковая энергия, улавливаемая приемником 4, уменьшается или исчезнет.

На рис. 1.6, б показан принцип обнаружения дефекта отражением ультразвука: приемник 6, расположенный на одной поверхности с излучателем 5, улавливает отраженные ультразвуковые волны от дефекта 7.

Резонансный способ обнаружения дефектов основан на изменении частоты пьезоизлучателя до момента возникновения резонанса. Если в детали нет дефектов, явление резонанса наступает при определенном значении частоты, соответствующем проверяемой толщине детали. При наличии дефектов сечение детали в месте контроля будет меньше и явление резонанса наступит при другой частоте.

Характеристика ранее описанных методов неразрушающего контроля и их эффективность приведены в таблицах 1.1 и 1.2.



Тема 3. Методы ремонта механизмов. Этапы ремонта судов. Подготовка производства к ремонту. Нулевой этап

Подетальный метод предусматривает ремонт главных двигателей или других механизмов на судовом фундаменте с разборкой в таком объеме, который требуется для замены износившихся деталей, то есть, чем меньше объем ремонта ДВС, тем меньше объем разборки. Подетальный метод в основном используется при малом и ему подобных видах ремонта.

При более сложных ремонтных работах подетальный метод все больше приводит к перерасходу средств и понижению производительности труда.

Недостатки:

- преобладают немеханизированные, ручные работы;

- мешают погодные условия;

- отдаленность судов от основных цехов исполнителей ремонта, что приводит к большим вспомогательным затратам времени на переходы, транспортирование металла в цех и обратно.

При этом методе отсутствует серийность изделия.

Агрегатно-узловой метод предполагает демонтаж изношенных узлов механизма, их транспортировку на склад обменного фонда, получение взамен заранее отремонтированного или нового такого же узла, транспортирование и монтаж на судне. Таким образом, узел ремонтируется специализированными подразделениями заводов. Ремонтные работы на судне включают в себя демонтажно-монтажные работы и пуско-наладку.

Производительность труда повышается в 3-5 раз. Сам механизм с фундамента не снимается.

Агрегатный метод заключается в том, что механизм демонтируется с судового фундамента без разборки на судне и направляется в обменный фонд. Вместо снятого механизма устанавливается отремонтированный.

Ремонт всех механизмов выполняется в специализированных цехах с использованием средств механизации.

Экономически оправдан только при ремонтных объемах - 50 двигателей в год, обладает социальным эффектом - изменение условий труда закрепленных кадров.

Агрегатный метод создает условия для индустриализации ремонта, повышается технический уровень исполнителей и качество ремонта, а также, в целом, сокращаются сроки ремонта. Сам же ремонт изношенных механизмов из обменного фонда осуществляется в свободное от перегрузки время специализированными участками завода или специализированными цехами других заводов.

Поточный метод осуществляется в специализированных цехах и является наиболее индустриализированным методом. Для него на заводах создают поточные линии, оснащенные высокопроизводительным уникальным оборудованием. На такие заводы близлежащие судоремонтные предприятия направляют свои механизмы для ремонта и таким образом создается серийность при ремонте.

Этапы ремонта судов

Основные этапы судоремонтного производства:

- подготовка производства к ремонту;

- нулевой этап ремонта;

- заводской этап ремонта;

- сдача судна из ремонта.

Подготовка производства к ремонту судов.

Подготовка производства осуществляется в такой последовательности:

1 - планово-организационная подготовка производства;

2 - материально-техническая подготовка производства;

3 - конструкторская подготовка;

4 - технологическая подготовка;

5 - подготовка предприятия к ремонту;

6 - подготовка флота к ремонту.

Планово-организационная подготовка производства включает в себя разработку планов судоремонта и определение места ремонта каждого судна. Сюда входит предремонтная дефектация судна, составление основных ремонтных ведомостей, калькуляция ремонтного времени. При ПОП доводится до каждого цеха исполнителя планы ремонта судов. Производится организация работ по ремонту силами судовых экипажей. В период ПОП разрабатываются следующие графики:

- директивный график ремонта флота;

- график сдачи судов по технической готовности;

- график сдачи судов в эксплуатационную готовность;

- график трудоемких работ;

- индивидуальный график ремонта отдельных судов с большим объемом ремонта.

Сроки ремонта и сдачи судов в остальных графиках увязываются с этими сроками.

График сдачи судов по технической готовности составляется на все суда серийной постройки, проходящие ремонт. В графике указываются конкретные суда и сроки их сдачи по технической готовности.

При этом должны быть выполнены все ремонтные работы за исключением окраски, пуско-наладки и швартовных испытаний.

График сдачи судов в эксплуатационную готовность указывает сроки сдачи в эксплуатацию по каждому судну. Сдача производится после выполнения всех работ, включающих и ходовые испытания.

График трудоемких работ составляется на выполнение отдельных работ с большой трудоемкостью и продолжительностью выполнения (например, смена второго дна). График находится под постоянным контролем главного диспетчера и главного инженера предприятия.

Все графики используются для выполнения ремонта в срок. При необходимости производится корректировка с целью обеспечения общего плана судоремонта. При наличии узких мест и угрозы срыва выполнения отдельных работ вопросы выполнения графиков выносятся на диспетчерские совещания для принятия оперативного решения.

Материально-техническая подготовка производства включает решение двух задач. К первой относят снабжение сменно-запасными частями и оборудованием, получаемом по фондам от сбытовых организаций и/или изготовление их централизованно по планам. Второй задачей материально-технической подготовки является размещение заказов на производство и ремонт сменно-запасных частей судовых механизмов по заводам-исполнителям ремонта.

Конструкторская подготовка производства включает в себя разработку конструкторской документации на выполнение ремонта, проведение модернизационных работ. Выполняется разработка чертежей на изготовление быстро изнашивающихся деталей.

Технологическая подготовка производства представляет собой разработку всех технологических графиков ремонта, разработку или корректировку типовых технологических процессов ремонта отдельных элементов судна. Разрабатываются также документы маршрутной и операционной технологии ремонта и замены сменно-запасных частей.

Подготовка предприятия к ремонту флота состоит из производства из ремонта сменно-запасных частей по нулевому этапу (до 60% изделий от плана судоремонта), а также разработки плана размещения судов на предприятии.

При подготовке судоремонтных предприятий к ремонту флота производят ремонт зданий, сооружений, цехов, энергетического хозяйства, складских помещений, а также ремонт всего остального хозяйства.

Нулевой этап ремонта

Нулевой этап ремонта представляет собой комплекс мероприятий и операций, которые выполняются в предприятиями с целью сокращения времени ремонта судна. Этап проводится до постановки судна в ремонт.

В период нулевого этапа ремонта выполняются следующие работы:

- приобретение сменно-запасных частей;

- изготовление сменно-запасных частей;

- получение узлов и механизмов через обменные фонды после ремонта;

- ремонт деталей и узлов для обменного фонда;

- изготовление крупных изделий, которые могут быть изготовлены до постановки судна в ремонт (рули, насадки).

Заводской этап ремонта разделяется на три периода:

- начало ремонта;

- конец приемки судна в ремонт, юридическое подписание акта;

- дефектация заводская. В этот период предприятие дефектует различные элементы судна, уточняет объем ремонта.

- технологический период ремонта состоит из демонтажа изношенных элементов судна, изготовления или ремонта деталей и узлов.

Для улучшения подготовки производства и проведения межнавигационного ремонта судов важно развивать нулевой этап судоремонта. Нулевой этап судоремонта в соответствии с ГОСТ 24166-80 «Ремонт судов» - это комплекс операций при подготовке к ремонту судна, выполняемых по заказу судовладельца с целью сокращения продолжительности и улучшения качества ремонта судна.

До постановки судна на ремонт судоремонтное предприятие в течение нулевого этапа приобретает или изготавливает сменные и запасные части, узлы, механизмы, судовые технические средства и элементы корпуса судна, необходимые в последующем при ремонте судна.

Совершенствование технологии судоремонта, внедрение новой техники, механизация производства и труда, совершенствования процесса судоремонта необходимо развивать:

- методы безразборной диагностики механизмов и внедрение приборов неразрушающего контроля при дефектации корпусных конструкций, деталей и узлов дизелей и другого оборудования;

- применение при ремонте корпусов секционной замены дефектных участков, безударной правки и гибки элементов набора и обшивки, использование стеклопластиков и клеевых композиций;

- механизированные способы сварки, наплавки и резки как в цехах, так и на судах, в доках, на открытых площадках, применение прогрессивных сварочных материалов;

- трубопроводное производство с использованием приборов неразрушающего контроля при дефектации труб, специальных стендов и станков для заготовки, гибки и обработки труб, внедрение новых способов антикоррозионной защиты трубопроводов. Перенесение основного объема трубопроводных работ в цеховые условия в связи с агрегатированием судовых систем по функциональному признаку;

- современные методы восстановления изношенных деталей - гальванопластики, металлизации, плазменного напыления и т.д.;

- использование ротационных резцов, алмазного инструмента, универсально-сборочной и переналаживаемой оснастки при механической обработке деталей;

- технологические процессы механической обработки путем приближения заготовок к окончательной форме деталей;

- сборочные процессы путем организации специализированных рабочих мест по типовым проектам научной организации труда;

- комплексную механизацию доковых и слиповых работ - внедрение агрегатов по демонтажу и сборке винторулевых комплексов судов, установок для механизированной очистки, грунтовки и окраски корпусов, переносных станков и приспособлений для обработки на месте соединений гребных и рулевых устройств и т.д.;

- механизацию перегрузочных работ и вспомогательных операций, внедрение механизированного инструмента для слесарно-монтажных, трубопроводных, малярных и других работ;

- внедрение манипуляторов (роботов) на отдельных видах работ, станков с числовым программным управлением.

Перенесение ремонтных работ с судов в закрытые помещения

Осуществление этого мероприятия позволяет применять передовые технологические процессы, механизировать трудоемкие работы и снизить затраты труда, улучшить качество, сократить сроки и снизить стоимость ремонтных работ. К числу работ, которые в первую очередь должны быть перенесены с открытых площадок в цехи, относят:

- полную обработку металла, сборку и сварку узлов и секций по металлическому корпусу;

- изготовление предметов оборудования, мебели, щитов надстроек по дереву в составе корпуса;

- обработку труб на станках, макетирование, приварку фланцев, гидравлические испытания по системам и трубопроводам.

В связи с задачей перенесения ремонтных работ по флоту в цехи и закрытые помещения для центральных, северных и восточных бассейнов особое значение приобретают: строительство эллингов; защита рабочих мест на судоподъемных сооружениях от ветра, снега, льда; создание комфортных зон и участков на стапель-палубах плавучих доков, слипах, судах.

Сдача судна из ремонта:

- сдача судна по технической готовности - выполнение всех заказов и физических объемов работ;

- сдача судна в эксплуатационную готовность - включает пусконаладочные и регулировочные работы по корпусу. Кроме того, в этот период проводят швартовные и ходовые испытания.

- конец ремонта - подписание акта по приему в эксплуатацию.

Сметная и нормативная документация для определения затрат на ремонт судов

Сметы используются для выполнения всех видов ремонта. Они предназначены для определения материально-трудовых затрат и отпускной стоимости. Разрабатываются по данным технических и рабочих проектов, выполненных конструкторскими и технологическими бюро. Различают два вида смет: укрупненные и технологические. Укрупненные сметы применяются на стадии технического проекта на ремонт судна для установления ожидаемого объема финансирования и материальных затрат. Технологические сметы составляются предприятием-исполнителем ремонта для определения полного перечня ремонтных работ, а также рассчитываются материальные и трудовые затраты и отпускная стоимость по отдельным работам и по судну в целом. При составлении смет объемы работ и их перечень определяются по данным материалам дефектации в период ремонта.

Тема 4. Судоподъемные сооружения

Для обнажения подводной части корпуса судов в основном применяются:

- вертикальные судоподъемники;

- кессоны;

- доки;

- слипы и эллинги;

Вертикальные судоподъемники получили распространение только в последнее время. Они позволяют вести круглогодичный подъем за счет ограниченной акватории, входящей в состав сооружения (рис. 1.14)



Рис. 1.14. Конструкция вертикального судоподъемника

Доки бывают трех типов (рис. 1.15): сухие откачивающие, сухие наливные и плавучие. Все доки оборудованы насосными отделениями. Плавучесть дока достигается с помощью балластных и сухих отсеков.

Сухие доки - самые дорогие сооружения. Их размеры практически не ограничиваются.

Плавучие доки различают:

- по материалу корпуса - стальные, железобетонные и композитные;

- по целостности корпуса - монолитные, секционные;

- по конструкции корпуса- однобашенные, двухбашенные, безбашенные;

- по автономности - самоходы, автономные, несамоходные, неавтономные.

Самодокующийся секционный док обладает хорошей остойчивостью. Эти доки состоят из ряда секций, каждая из которых может быть поднята при помощи остальных. В секционном доке на каждой секции можно поднимать суда небольшого размера. Это дает возможность ставить в док суда с различными объемами ремонта и независимо от срока ремонта одного судна выпускать другое. Грузоподъемность плавучих доков достигает 100 000 т. Продолжительность подъема - от 1 до 2 ч. Плавучие доки получили самое широкое распространение.

Кессоны

Кессоны являются секцией плавучего дока (рис. 1.16) и предназначены для подъема оконечности судна с целью осмотра, обслуживания и ремонта движительно-рулевого комплекса и выполнения сопутствующих работ по корпусу. Кессоны и сменный комплект кильблоков для оконечностей всех форм может быть снабжен собственной силовой и насосной установками.

Кессоны также могут использоваться при подъеме мелких судов для ремонта их корпуса.

Эллинги и слипы

Эллинги представляют собой сооружения для вытаскивания судов из воды на берег при помощи наклонных путей, особых тележек и тяговых лебедок без изменения расположения судов в плане. Эллинги бывают продольными и поперечными. У продольных диаметральная плоскость судна при подъеме располагается перпендикулярно к берегу, а у поперечных - параллельно берегу. Максимальная масса судна составляет до 10000 т. Распространения на флоте не получили. Слипы отличаются от эллингов тем, что суда не только вытаскиваются с помощью тележек по наклонным путям, но и перемещаются на боковые стапельные места посредством дополнительного комплекта тележек.

Так же, как и эллинги, слипы бывают поперечные и продольные (рис. 1.17). Поперечный слип - наиболее распространенный тип судоподъемных сооружений. Масса судна - до 10000 т.

...