Derruido
Colaborador
Hola Ñacurutu, sobre el tema del eje, si no me falla la memoria:
Esto lo escribió Flaps del foro Interdefensa. Lo había leído también en otro lado, pero a ésta hora de la noche me dá ¨fiaca¨ buscarlo. Hasta había fotos, y si no me vuelve a fallar la capocha, también fue discutido en el foro, con éste servidor de por medio.
Trabajo Nº 183
REPARACIÓN DE EJE PORTAHÉLICE FISURADO DEL
BUQUE LOGÍSTICO A.R.A. “PATAGONIA”
(EX DURANCE RT)
CNIN JUAN EDUARDO PORTERO
ARMADA ARGENTINA
Comodoro Py 2055 – Piso 7º -. Of. 7-64/1
(1104) Ciudad Autónoma de Buenos Aires – República Argentina
e-mail: [email protected]
Resumen:
En oportunidad de realizarse las tareas de carenado del Buque Logístico A.R.A.
“PATAGONIA”, se detectó una fisura en el eje porta hélice de estribor (13.920 mm de largo,
418 mm de diámetro y 22 Tn de peso) que comprometía su utilización. Ante la falta de un eje
de respeto se encaró su reparación conforme normas técnicas. El presente trabajo contempla:
1. Detección de la fisura.
2. Determinación del alcance de la avería.
3. Verificación dimensional.
4. Determinación del material del eje.
5. Ensayos no destructivos.
6. Tareas de enderezado previo.
7. Norma Técnica de aplicación.
8. Procedimiento de soldadura.
9. Calificación de soldadores.
10. Reparación.
11. Segundo enderezado en frío.
12. Verificación dimensional final.
13. Encamisado de bujes de bocina y de pie de gallo.
14. Plastificado.
15. Pruebas funcionales.
1. DETECCIÓN DE LA FISURA
Estando el buque en dique seco se observó una pérdida de aceite hidráulico en el eje de
estribor, en la zona del pie de gallo, vertiendo aceite por el lado proel del buje de pie de 2
gallo. Esta situación determinó la extracción del eje para poder detectar el origen exacto
de la pérdida, cuantificar la fisura y evaluar la posibilidad de reparación.
Estando el eje en el taller, y una vez desmontado de su interior las tuberías del mecanismo
de control de paso de hélice, se realizó una prueba hidráulica a 0,6 bar, obturando los
extremos del eje mediante bridas abulonadas. Este procedimiento posibilitó ver una fuga
de aceite que fluía por el lado proel de la camisa correspondiente al buje de pie de gallo,
pero no permitía determinar el lugar exacto de la fisura. Para ello se procedió a utilizar un
endoscopio para localizar internamente la posición de la fisura, determinándose que
existía una fisura en el eje localizada a 2.625 mm de la brida porta cubo de hélice, lo cual
indicaba que había que desbastar 50 mm del lado proel de la camisa correspondiente al
buje de pie de gallo para poder ver a simple vista la misma y cuantificar su magnitud.
2. DETERMINACIÓN DEL ALCANCE DE LA AVERÍA
Mediante el desbastado mecánico de la camisa de buje de pie de gallo se observó una
fisura que abarcaba un arco de circunferencia de 560 mm (42,6 % del perímetro externo
del eje) en forma perpendicular al eje.
Con el objeto de descartar otras fisuras se efectuó una nueva prueba hidráulica sellando la
fisura detectada con una banda elástica, masilla y abrazaderas, resultando la prueba
negativa.
Luego se procedió al desbastado total de las camisas correspondientes a los bujes de pie
de gallo y de bocina y al retiro de la capa protectora del eje a los efectos de someter la
totalidad del mismo a un control por partículas magnéticas y por ultrasonido, lo que
permitió confirmar la ausencia de otras fisuras y concentrar todo el esfuerzo en la
reparación de la fisura determinada.
3. VERIFICACIÓN DIMENSIONAL
A los efectos de verificar y constatar las medidas reales con las del plano de fabricación,
necesarias para la verificación final luego de la reparación, se procedió a:
3.1. Verificación mediante Oscilación Radial: Eje apoyado sobre rodillos ubicados en el
centro de cada cojinete (de bocina y de pie de gallo) tal como funciona en el buque y
comparador centesimal. Resultado: Deformación en un plano en forma de arco
abarcando toda la longitud del arco, con una flecha máxima de 1.03 mm, superando
los valores de tolerancia: 3
• Tolerancia de Oscilación radial en los extremos: 0.12 mm.
• Tolerancia de Oscilación radial en resto del eje: 0,25 mm.
3.2. Verificación de la Longitud Total: la misma se efectuó mediante el uso del carro de
una alesadora con control numérico, arrojando un valor medio de 13.896,41 mm,
siendo la Tolerancia de longitud: +/- 1,5 mm.
3.3. Verificación de Dimensiones Generales:
Diám. Ext. Secc. Camisa pie de gallo: 418 mm.
Diám. Ext. Secc. Camisa de bocina: 416 mm.
Diám. Ext. Secc. Aros capa protectora: 417 mm.
Diám. Ext. Secc. Acoplamiento SKF: 390 mm.
Diám. Ext. Secc. Brida cubo hél.: 1020 mm.
Diám. Ext. Secc. Resto del eje: 410 mm.
Diám. Interno del eje: 192 mm.
Tolerancia diámetro interno: 0 – 0,3 mm.
4. DETERMINACIÓN DEL MATERIAL DEL EJE
Mediante análisis químico y metalográfico se determino:
- ACERO SAE 1040 NORMALIZADO.
- Composición química según SAE 1040.
- Propiedades mecánicas según AISI 1040.
- Recomendaciones según G.L. para componentes forjados para máquinas.
5. ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS
Antes de comenzar la reparación, a cada lado de la fisura (hasta aproximadamente 500
mm del centro de la misma) se realizó control por ultrasonido y por partículas magnéticas,
asegurándose la existencia de una única fisura.
6. TAREAS DE ENDEREZADO PREVIO
En virtud de la deformación detectada en el eje, se efectuó un primer enderezado en frío
antes de la reparación, siguiendo los lineamientos de la Norma MIL 2191. El mismo se
realizó con el eje apoyado en el centro de los cojinetes de bocina y de pie de gallo, y
aplicando la fuerza de un gato hidráulico en la zona de flecha máxima. Se logró una
mejora de alrededor del 50 % del desvío medido, interrumpiendo la operación de 4
enderezado hasta después de la reparación (luego de la soldadura y el tratamiento térmico)
previendo que se requerirá un enderezado final por deformaciones que originará el propio
procedimiento de soldadura.
7. NORMA TÉCNICA DE APLICACIÓN
- Norma MIL 2191: “Reparación por soldadura, enderezado y rolado en frío de ejes
principales de propulsión”.
- Norma MIL 271F: “Requerimientos para ensayos no destructivos”.
- Germanister lloyd: “Reglas para la construcción y clasificación – tecnología para la
soldadura y materiales. Parte I – materiales Metálicos”.
- Reparación de ejes porta hélices – British Regulations 3001.
- Reparación e inspección de ejes de propulsión de buques – Instructions Buships Nº
94303C – Navships 250 – 637 – 5 (marina Americana).
- Reparación y enderezado mecánico para ejes de propulsión – Biblioteca Técnica ARPB.
8. PROCEDIMIENTO DE SOLDADURA
Previamente se realizó un “Cupón de Soldadura”, el cual permite fijar el procedimiento
que finalmente se va realizar sobre el eje. Dicho cupón consistió en una placa de Acero
SAE 1040 (el mismo material del eje) de 800 mm x 200 mm x 69 mm, cortada y biselada
en la parte central, zona en la cual se realiza el procedimiento que se va a aplicar al eje, si
los ensayos confirman las bondades del mismo.
El respaldo de la raíz de la soldadura se efectuó con cobre de 25 mm x 4 mm, con una
ranura en su parte central de 5 mm de ancho por 0,8 mm de profundidad.
Una vez soldado el cupón se toman del mismo las probetas necesarias para:
• Ensayos de tracción.
• Ensayos de plegado.
• Ensayos de impacto.
• Ensayos de ultrasonido.
• Ensayos metalográficos.
Todos los ensayos se realizaron de acuerdo al código ASME, Sección IX.
Los resultados deben responder a los de un acero SAE 1040.
Con los resultados satisfactorios de los ensayos sobre el cupón, el procedimiento de
soldadura adoptado para el eje fue: 5
a) Enmantecado de biseles con electrodo E8018-C3 mediante proceso SMAW y
temperatura entre 200 ºC y 250 ºC, con posterior tratamiento de deshidrogenado entre
230 ºC y 250 ºC durante 3 horas.
b) Tratamiento térmico al enmantecado de los biseles entre 595 ºC y 616 ºC durante 2
horas.
c) Ensayo no destructivo de UT (Ultrasonic Test) y MT (Magnetic Test) al enmantecado
y biseles antes de la soldadura.
d) Pasada de raíz con electrodo ER90S-G mediante proceso GTAW, con temperatura de
precalentamiento de entre 150 ºC y 180 ºC. (al ser un eje hueco por contener en su
interior las tuberías del dispositivo de control de paso de hélice, la pasada de raíz se
efectúa sobre un aro de cobre, que actúa de apoyo, y cuyo diámetro exterior es igual al
interior del eje).
e) Relleno del bisel con electrodo E 8018-C3 mediante proceso SMAW, con temperatura
de precalentamiento de entre 200 ºC y 250 ºC.
f) Deshidrogenado a 250 ºC durante 4 horas y dejar enfriar lentamente al aire, cubriendo
con mantas.
g) Tratamiento térmico final entre 595 ºC y 616 ºC durante 7,5 horas.
h) Ensayo no destructivo UT y MT antes y después del tratamiento térmico a la unión de
soldadura.
i) Elaborar un Registro de Calificación del Procedimiento con las variables utilizadas.
9. CALIFICACIÓN DE SOLDADORES
Las operaciones de soldadura fueron realizadas por soldadores calificados de acuerdo a
los requerimientos del Código ASME Sección IX.
10. REPARACIÓN
10.1.Corte del eje:
El corte del eje se realizó con fresa en la sección donde se encontraba localizada la
fisura, a una distancia de 2608,50 mm medida desde el frente de la brida del cubo de
la hélice.
10.2. Bisel para enmantecado:
El bisel del corte se realizo mediante fresa.
10.3. Enmantecado del bisel y apoyo de escuadras:
Se efectuó enmantecado por soldadura aportando una capa de 10 mm sobre la cara
biselada recuperando la longitud del eje. En la misma operación se efectuó también
un enmantecado de 3 mm de espesor en cuatro sectores situados a 90º de las
generatrices de los dos tramos del eje cortado, con la finalidad de soldar, sobre esos 7
enmantecados, el dispositivo para unir y mantener alineadas las partes en que quedó
el eje luego del corte.
La operación se realizó precalentando las zonas entre 200 ºC y 250 ºC y posterior
deshidrogenado durante 3 horas entre 230 ºC y 250 ºC.
10.4.Tratamiento térmico posterior a los enmantecados:
Los dos tramos de eje fueron colocados en un horno, sobre un apoyo alineado y
nivelado para evitar deformaciones del eje por peso propio cuando alcance las
máximas temperaturas del tratamiento térmico. Las desviaciones registradas
respecto de una línea imaginaria en los planos vertical y horizontal fueron del orden
del milímetro, lo que se consideró aceptable. El tratamiento térmico se realizo entre
595 ºC y 615 ºC durante 2 horas, calentando y enfriando a razón de 50 ºC/hora a
partir de los 300 ºC.
Luego del tratamiento térmico se emparejó el enmantecado mediante amolado y se
realizaron ensayos de UT, MT y PT con resultados satisfactorios.
10.5. Dispositivo para mantener unido y alineado el eje durante la operación de
soldadura:
Se realizó un dispositivo mediante escuadras soldadas al eje, que permitió que los
dos tramos del eje a unir se mantuvieran unidos en forma rígida y alineada durante el
proceso de soldadura
10.6. Mecanizado del bisel y de los encastres del dispositivo para unir ambos tramos
a soldar:
Mediante alesadora se efectuó el mecanizado del bisel de soldadura y de los
encastres macho - hembra del dispositivo de unión/alineación de ambos tramos del
eje. Los encastres macho – hembra se mecanizaron en forma concéntrica y colineal
con los ejes de cada tramo, permitiendo una buena alineación entre los dos tramos
del eje a unir mediante la soldadura.
10.7. Encastrado y fijación del dispositivo para unir y soldar el eje:
Se efectuó el encastrado del dispositivo para unir y soldar el eje colocando en esa
operación el aro de cobre de respaldo de la soldadura de raíz. Luego del encastrado
se fijó el dispositivo mediante bulones, quedando el encastre asegurado mediante
cordón de soldadura luego del precalentamiento del eje.
10.8. Operación de soldadura:
10.8.1. Disposición del eje:
El eje se dispuso en posición horizontal sobre una alesadora apoyado sobre
tres rodillos, contando el par de rodillos centrales con virador con
regulador de velocidad para poder girar el eje conforme lo requiera la
operación de soldadura.
10.8.2. Control de distorsión durante la soldadura:
Se dispusieron comparadores centesimales en el plano vertical y horizontal,
en los extremos y centro del eje.
Luego de alcanzar la temperatura de precalentamiento establecida (mínimo
150 ºC), se colocaron ocho comparadores (ajustados a la mitad de sus
recorridos: 5 mm) para poder registrar deformaciones de cada capa de
soldadura aportada, no superando los 3 mm de variación durante toda la
operación.
10.8.3. Relleno del bisel de soldadura:
Los pasos del relleno del bisel fueron:
a. Se comenzó con la soldadura de la raíz con proceso TIG, efectuando
dos pasadas en posición vertical ascendente y en posición bajo mano,
con un solo soldador.
El bisel circular se dividió en cuatro sectores de 90º cada uno
identificados A-1 y A-2 (ambos diametralmente opuestos) y B-1 y B-9
2 (también diametralmente opuestos). El aporte de raíz siguió la
siguiente secuencia: A-1, A-2, B-1 y B-2.
b. Efectuada las dos pasadas con proceso TIG se realizo MT en caliente,
con resultado satisfactorio.
c. Se elevó la temperatura a 200 ºC y se comenzó a soldar con proceso
SMAW con dos soldadores simultáneamente en los sectores B-1 y B-
2 dando una capa de dos cordones con electrodo de 3.25 mm de
diámetro. Se giro el conjunto 90º y se completo la capa de soldadura
en los sectores A-1 y A-2.
d. Se repitió el paso c..
e. Se repitió nuevamente el paso anterior, pero con dos capas de
soldadura por vez y utilizando electrodos de 4 mm hasta alcanzar
aproximadamente 40 mm de espesor.
f. Alcanzado los 40 mm de espesor se elevó la temperatura hasta 250
ºC, manteniendo por 3 horas y dejando enfriar lentamente cubriendo
con mantas, consiguiendo deshidrogenar la soldadura.
La finalidad de efectuar el relleno con soldadura hasta los 40 mm es
para que en caso de detectar fallas en la parte más profunda de la
soldadura, tener la posibilidad de repararla con mayor facilidad que si
se debiera hacer al final de la soldadura.
g. Finalizado el “deshidrogenado” se efectuó ensayos no destructivos de
MT y UT a temperatura ambiente e inspección visual de raíz, con
resultados satisfactorios.
h. Se precalentó nuevamente a una temperatura mínima de 200 ºC y se
completó el relleno del bisel en forma secuencial en los sectores A-1,
A-2, B-1 y B-2, utilizando electrodos de 4 y 5 mm de diámetro.
i. Finalizado el relleno se realizó nuevamente “deshidrogenado” de la
soldadura.
j. Se efectuó nuevamente ensayos de MT y UT a temperatura ambiente,
con resultados satisfactorios, como paso previo al tratamiento
térmico.
10.8.4. Tratamiento Térmico: 10
Se efectuó introduciendo el eje en horno, apoyado sobre una base alineada
y nivelada, llevando la temperatura hasta 590/610 ºC durante 3 horas. El
eje se protegió de la oxidación con pintura a la cal y se efectuó la
combustión del horno con bajo nivel de oxígeno.
10.9. Eliminación del dispositivo para unir el eje, cepillado y suavizado de defectos
superficiales:
Mediante electrodos de carbón se “descosieron” las ocho escuadras del dispositivo
de unión de ambos tramos del eje. Posteriormente se eliminaron las sobremontas
donde se encontraban soldadas las escuadras y la sobremonta de la soldadura.
Asimismo se efectuó un cepillado y posterior suavizado mediante amoladora de los
defectos superficiales que presentaban mayor posibilidad de efecto de entalla.
10.10. Ensayos no destructivos finales:
Se realizaron Tintas Penetrantes y UT a la unión soldada con resultados
satisfactorios.
10.11. Verificación del diámetro interno del eje en la zona soldada:
Se construyó un calibre pasa-no pasa de diámetro 190,62 mm para verificar
que pudiera pasar libremente la tubería del sistema de control de paso de
hélice. Se detectó una reducción del diámetro interno del eje, lo que implicó
realizar una corrección interior mediante amolado, hasta alcanzar el diámetro
fijado.
11. SEGUNDO ENDEREZADO EN FRÍO
Se requirieron dos pasos de enderezados en frío (reacomodación molecular por
vibraciones: prensa hidráulica y golpes con amortiguación de placa de cobre sobre el eje)
hasta lograr los valores dentro de tolerancia.
12. VERIFICACIÓN DIMENSIONAL FINAL
a. Oscilación radial: se efectuaron 23 puntos de verificación con resultado satisfactorio.
b. Longitud total: Se obtuvo un valor promedio de 13.898,5 mm, considerado aceptable
por estar entre la longitud inicial medida en el eje y la indicada en el plano original.
13. ENCAMISADO11
Las camisas correspondientes a los bujes de bocina y pie de gallo fueron fabricadas por la
empresa Nodulfer Berisso en bronce Norma SAE 62, siendo mecanizadas y colocadas por
el ARPB de la Armada Argentina.
14. PLASTIFICADO
Se realizo el plastificado del eje con PRFV.
15. PRUEBAS FUNCIONALES
Se realizaron navegaciones a diferentes regímenes de revoluciones hasta alcanzar valores
máximos, tomándose mediciones de vibraciones, con resultados satisfactorios. Quedando
la Unidad en operación sin limitaciones operativas.
http://interdefensa.argentinaforo.n...stico-ara-patagonia-sera-reparado-en-tandanor
Ahora bien, los rumores respecto a que la falla sigue ahí, circulan por la web. Entidad que toma trascendencia, ya que el Patagonia, tuvo su última navegación en el 2010¿?.
El tema, es que todos hemos visto de que está fondeado en Belgrano, en el mismo lugar desde hace tiempo. También habría que ver si los diques de la base ya están operativos?
Ese es otro tema que hace rato, tampoco se toca por ningun lado. Se terminaron las reparaciones en las compuertas de los Diques?
En fin. Sin presupuesto, todo se hace a pulmón y a cámara super lenta.
Salute
El Derru
