吴建强，刘早红，刘在良
(1.舟山长宏国际船舶修造有限公司 设计部，浙江 舟山 316052；
2.浙江友联修造船有限公司，浙江 舟山 316281；
3.浙江国际海运职业技术学院 海洋装备工程学院，浙江 舟山 316021)
船用锚是具有特殊形状和结构的钢铁重物。锚抛入水底后，其锚爪能抓住泥土并产生抓力。锚设备的配置就是为了使船舶锚泊时产生足够的锚泊力，它是船舶锚泊系统的重要一环[1]。此外，锚也是船舶操纵的辅助设备，如靠离码头、系离浮筒、狭水道掉头及紧急情况下减刹船速等往往都要用到锚[2-3]。如果船用锚杆变形就不能在靠离泊码头、狭水道航行时对船舶进行有效减速，有碰撞危险前也不能紧急控制船速等。因此，锚性能的好坏对于船舶的安全有很大影响[4-5]。
笔者主要结合台湾籍散货船“BUNUN JUSTICE”轮锚杆变形情况，重点对锚杆矫正施工前检查、准备和矫正后试验进行对比分析，实测数据结果说明修复方案满足船东和船级社的要求。同时也为船舶用锚、航海实践提供理论与实践依据。
锚及锚杆等附件总重为5.85 t，其中锚头重约4 t。锚杆总长为3 403 mm，重约1.6 t，锚杆材质为SC410(碳素钢铸件)，截面规格为顶部239 mm×180 mm，根部335 mm×274 mm。
(1) 船舶卸锚，吊运落地并进加工车间1 250 t压机附近。
(2) 检查锚杆状态，清除锚杆表面污渍后对变形区域做UT、MT探伤，查看弯曲表面是否有裂纹或裂纹分布情况；
检测锚杆弯曲、扭转情况，并做拍照和变形数据记录。
(3) 检查锚杆与锚之间的配合情况，检查扭曲转动是否灵活、锚销布司等是否完好。如若有损伤情况，则变形矫正及试验需另行安排。
由于锚杆规格尺寸各不相同，为保证矫正加工精度与质量，需制作专用的工装和准备相关的试验材料，所需的工装与材料清单如下。
(1) 设计了专用的锚杆固定工装(如图1所示)。
图1 锚杆的固定工装制作图
(2) 锚杆吊装用吊耳、卸扣(自制2套)、钢丝绳等。
(3) 制作加热斗(约2.2 m×4 m，高400 mm)，用以盛装煤块并加热锚杆。
(4) 加热用煤块若干重(为保证燃烧温度，不能使用劣质煤)。
(5) 点温计。
(6) 鼓风机(加速燃煤过程以达到所需高温)。
(7) 备用废旧型材或板材若干，以作临时支撑等需求。
(8) 焊机、氧乙炔等备用。
(9) 石棉布若干(缓冷用)。
(10) 叉车、车间行车配合使用。
锚杆通过热处理，加热到预定温度，用油压机缓慢下压矫正，然后以预定的方式冷却，以充分发挥金属材料的潜力，延长零件和工具的使用寿命，节约金属材料的消耗。
(1) 将锚杆从锚上拆除，装上自制卸扣后放进加热斗。斗内事先铺设适量煤块，煤块加热区域需涵盖整根锚杆，卸扣上提前穿好钢丝绳以备起吊用。未经允许，不得随意在锚杆杆体上施焊。
(2) 燃烧煤块并缓慢升温，使之达到780～820 ℃，保持高温约6 h。
(3) 将锚杆吊出加热斗，用石棉布裹住整根锚杆保温；
将锚杆吊起放置在固定锚杆工装上，工装与锚杆敲紧贴合，避免矫正期间锚杆滑出机床(如图2所示)。
图2 锚杆吊点布置示意图
(4) 将锚杆与座体移动到1 250 t油压机下方，根据现场情况增设防锚杆倾倒工装(如图3所示)。事前须准备充分，第3、4项动作尽量快，以保证锚杆温度，利于矫正。
图3 防锚杆倾倒工装
(5) 用油压机缓慢下压矫正至平直，因锚杆有大小头，矫正至近平直时需拉线查看；
锚杆翻转再次缓慢施压(如图4所示，期间注意观察锚杆状况，如有意外情况立即停止矫正动作)。
图4 翻转施压示意图
(6) 矫正后肉眼观察矫正区域材料变化，注意观察是否产生新裂纹或衍生裂纹。
(7) 再次将矫正后的锚杆放入加热斗加热，温度达到600～650 ℃，并保持3 h。
(8) 吊出锚杆覆盖石棉布使之缓慢冷却至50 ℃。
(9) 空冷到常温。
(10) 原弯曲表面做UT、MT探伤。
(11) 再次做变形矫正后的测量工作，以记录矫正后锚杆的长度尺寸和弯曲、扭曲情况。
以上热处理过程目的是为了使整个铸件材料能具有更强的机械处理性能，以减少锚杆的硬度并提高塑性，使矫正过程不至于产生裂纹甚至断裂等缺陷。
为保证变形矫正后锚杆材料未产生或未大量产生不利于材料强度的晶粒变化，使其仍具有可靠实用性，需对矫正后的锚杆做拉力试验。锚杆工作时主要受到的是拉伸力，因此用船厂门机做重块拉伸(如图5所示)。做试验时需有船东、船检人员在场同时检验。
图5 重块拉伸示意图
(1) 事先准备两种重块，分别为大重块57.7 t和小重块7.2 t。
(2) 在锚杆上做两处标记并挂上标尺，以备测量拉升时的变形量。需注意标尺读数点应有足够的灵活度，不能固定。
(3) 利用门机等起重设备，挂上锚杆及小重块，起吊离地10 cm，保持5 min，读测量间距。
(4) 卸掉小重块，换上大重块，起吊离地10 cm，保持5 min，读测量间距。
(5) 计算两次读数的偏差值，即为拉升过程中的变形量。根据标准要求，变形量超出20 mm则视为试验不成功。
(1) 注意搬运与放置过程中的重心控制，避免起吊时锚杆倾倒，现场准备钢材等物料以备临时增设支撑。
(2) 整个施工过程注意安全防范，避免烫伤、烧伤、撞伤。
(3) 升温保温过程中，严格按工艺要求控制锚杆温度。
(4) 整个矫正过程须有专人指挥并安排各流程工作细则。
变形矫正前后数据对比见表1，矫正示意图见图6。
表1 矫正前后数据对比表 /mm
图6 变形矫正示意图
拉伸试验数据记录见表2，重块吊重时测量图见图7。
表2 拉伸试验数据记录表 /mm
图7 重块吊重时测量图
通过实测数据分析表明：矫正前后数据在标准公差内，满足船级社规范要求，拉伸力在100～600 kN时测量长度前后数值变化量为0，符合船东和船级社要求。
船舶航行时，在某些情况下锚杆会因剪切应力出现而产生变形缺陷，短期内不能持续航行工作，而重新订购将会耗费数月时间，因而给船东带头巨大的经济损失。文中对锚杆变形矫正的修复实例进行分析介绍，利用船厂自身条件制定了合理可行的矫正试验工艺，通过试验得到的实测拉力数据满足船东和船级社的要求，能以较低经济成本、较快的矫正变形施工流程矫正锚杆，使船舶在很短时间内重新运营。
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