螺旋槳事故與槳葉損傷的事故分析

螺旋槳事故與槳葉損傷的事故分析

在事故的情況下，船只和槳葉之間的損傷通常是常見(jiàn)的，但很容易被船舶公司的管理者和船員忽視。如果發(fā)生事故，嚴(yán)重威脅著船舶的航行安全。一、民機(jī)航標(biāo)執(zhí)行缺乏規(guī)范這些事故(見(jiàn)表1)產(chǎn)生的原因主要是駕駛?cè)藛T在進(jìn)出港口,航行于狹窄航道、冰區(qū)、大風(fēng)浪及惡劣天氣情況下,不能正確操作控制船舶、執(zhí)行船舶安全規(guī)章,以及駕駛?cè)藛T不熟悉各航道、港區(qū)的水域狀況和航標(biāo)及浮筒的位置,從而引起螺旋槳、舵和船殼的碰撞事故。槳葉塑性好的(如錳黃銅)可能卷邊,硬度、強(qiáng)度好的(如錳鋁青銅、鎳鋁青銅)可能折斷。二、補(bǔ)至斷落單位螺旋槳纏住100mm粗浮筒鋼纜,動(dòng)車(chē)后鋼纜打斷,巨大的扭矩沖擊使槳葉、軸承、齒輪箱等全部損壞。螺旋槳斷落的葉片經(jīng)“直布羅陀水下修理公司”的測(cè)繪,將修補(bǔ)痕跡及斷面尺寸與原在香港ⅩⅩ螺旋槳修理服務(wù)公司的修理記錄作比較,確定斷葉就是曾因裂紋焊補(bǔ)過(guò)的第三葉片,從焊補(bǔ)至斷落共116d。經(jīng)測(cè)量斷落在0.725R至0.736R區(qū)間,而原裂紋在0.74R至0.75R部位。該船第三葉片斷落的原因:(1)香港ⅩⅩ螺旋槳修理服務(wù)公司在修補(bǔ)葉片裂紋時(shí)末端未打止裂孔,造成裂紋延伸擴(kuò)展。(2)在焊補(bǔ)的熱影響區(qū),對(duì)錳黃銅材料焊補(bǔ)后應(yīng)緩慢均勻加熱至450~550℃,再緩慢均勻冷卻1~2h,這道工藝沒(méi)做或做得不徹底。美國(guó)船級(jí)社曾對(duì)錳黃銅材料焊補(bǔ)后進(jìn)行疲勞試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果表明約75%的斷裂發(fā)生在熱影響區(qū),50%在基體上,10%在焊縫金屬上。英國(guó)勞氏船級(jí)社調(diào)查資料證明,錳黃銅對(duì)應(yīng)力腐蝕是敏感的。日本海事協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)表明,整鑄式螺旋槳發(fā)生裂紋比組合的少得多,在33個(gè)有裂紋的螺旋槳中只有7個(gè)是整鑄式的。風(fēng)浪大,在錨地靠船措施不當(dāng),船失控,船尾與浮筒相撞。航行中瞭望疏忽碰撞浮筒,水手操反舵致使螺旋槳損壞,浮筒被打沉。引航員強(qiáng)烈要求為引航船倒車(chē)破冰,致使螺旋槳葉損壞。三、改錨浮筒為鋼纜使用,造成部分干部損害賠償該船是一艘尾機(jī)型中速主機(jī)帶軸發(fā)電機(jī)和調(diào)距螺旋槳的集裝箱船。在2001年3—4月間裝完貨從香港錨地浮筒處起航。當(dāng)時(shí)香港引航員和船長(zhǎng)不知道螺旋槳葉纏住浮筒底部的鋼絲纜就動(dòng)車(chē),將浮筒壓在船體下方,同時(shí)將浮筒鋼纜打斷(鋼纜直徑約100mm),螺旋槳和軸系受到巨大扭矩的沖擊,造成螺旋槳、尾軸承、軸封、推力軸承、變速齒輪箱嚴(yán)重?fù)p壞。在香港船廠(chǎng)修船(進(jìn)塢),螺旋槳、尾軸承、尾軸封從荷蘭Lips訂購(gòu),齒輪箱從德國(guó)原廠(chǎng)家訂購(gòu),直接損失約73萬(wàn)歐元(折合人民幣約600萬(wàn)元),船期損失6個(gè)月。這是一起很?chē)?yán)重的螺旋槳事故,其教訓(xùn)是:四、環(huán)境和設(shè)計(jì)造成螺旋槳槳葉斷裂的因素很多,如材料性能、鑄件質(zhì)量、運(yùn)輸狀況、航行周?chē)沫h(huán)境、修理工藝和設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)等。為避免損壞,首先應(yīng)正確操縱船舶,同時(shí)更應(yīng)重視螺旋槳損傷后的修理工藝并嚴(yán)格監(jiān)督施工質(zhì)量,否則螺旋槳槳葉會(huì)遺留應(yīng)力腐蝕斷裂的潛在危險(xiǎn)。1.合金材料熱處理沖擊破壞導(dǎo)致槳葉導(dǎo)邊或葉尖變形,會(huì)使螺距出現(xiàn)誤差,使主機(jī)負(fù)荷明顯增加,并可能帶來(lái)船舶和主機(jī)的劇烈振動(dòng)。彎曲區(qū)及周?chē)鷳?yīng)用大型炭爐緩慢而均勻地加熱,也可用石蠟的軟火焰、煤氣或丙烷—空氣焰加熱。不能用氧氣焰作主要熱源,以免局部燒熔槳葉表面。各種合金材料熔化溫度:錳青銅(又稱(chēng)錳黃銅或稱(chēng)高強(qiáng)度黃銅)為860℃。鎳鋁青銅為1050℃。錳鋁青銅為935~950℃。加熱時(shí)槳葉表面覆蓋石棉氈,以減少熱量損失,使槳葉整體溫度盡可能均勻一致。當(dāng)錳青銅達(dá)到600℃、鎳鋁青銅達(dá)到850~900℃、錳鋁青銅達(dá)到800℃時(shí)開(kāi)始矯正。最好用杠桿或液壓千斤頂,盡可能避免錘擊。整個(gè)矯正過(guò)程應(yīng)緩慢進(jìn)行,不應(yīng)操之過(guò)急。在矯正工作完成后,讓火熄滅,緩慢冷卻。若冷卻時(shí)仍蓋著石棉氈,密不通風(fēng),在正常情況下不需要再進(jìn)行消除應(yīng)力的熱處理。在船塢或車(chē)間設(shè)法測(cè)量螺距和靜平衡。2.應(yīng)力熱處理加工槳葉出現(xiàn)裂紋或小面積斷落,均可采用焊補(bǔ),最好用氣焊修補(bǔ)或惰性氣體保護(hù)焊,必要時(shí)采用電弧焊。用氣焊焊補(bǔ)小范圍的修理是一種有效而常用的方法,但如焊補(bǔ)金屬厚度超過(guò)127mm則不能采用此種方法。錳青銅槳葉最好用錳鋁青銅焊條,也可用磷青銅或青銅焊條。焊補(bǔ)區(qū)可不需要預(yù)熱,如預(yù)熱100~150℃更好。不管采用哪種焊接方法,之后都必須消除熱應(yīng)力,否則會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕裂紋。鋁鎳青銅用錳鋁青銅焊條能焊出很好的焊縫。由于會(huì)產(chǎn)生裂紋,焊接區(qū)必須預(yù)熱,必須用電弧焊。曾修理過(guò)的已損壞的地方應(yīng)鏟除原有焊縫再重焊。錳黃銅(錳青銅)、鋁青銅必須進(jìn)行退火處理以消除應(yīng)力。鎳鋁青銅可不進(jìn)行消除應(yīng)力熱處理。這項(xiàng)工藝十分重要,應(yīng)予重視。腐蝕疲勞斷裂最為常見(jiàn),約占斷槳總數(shù)的90%以上。斷裂位置大部分處于槳葉0.3~0.4R(半徑)附近。勞氏船級(jí)社規(guī)范中規(guī)定0.4R以?xún)?nèi)最大厚度處不允許焊接。實(shí)際調(diào)查資料證明,焊補(bǔ)后的槳葉只能使用一年,超出就會(huì)斷裂。五、事故處理和安全建議綜上所述,螺旋槳機(jī)損事故雖然常見(jiàn),但只要船員駕駛操作避免失誤,機(jī)務(wù)人員和船員對(duì)螺旋槳維修加強(qiáng)監(jiān)督、確保質(zhì)量,就可避免或減少事故的發(fā)生,降低船舶和人員安全威脅,減少經(jīng)濟(jì)損失。1.尾機(jī)型中速主機(jī)、螺旋槳出現(xiàn)事故,不僅損壞螺旋槳本身,而且會(huì)牽連軸系和齒輪箱,在駕駛操作上更應(yīng)謹(jǐn)慎和細(xì)心。2.按照船員職責(zé),靠離泊位時(shí),大副和木匠應(yīng)負(fù)責(zé)拋收錨和錨機(jī),三副和水手長(zhǎng)在船尾負(fù)責(zé)對(duì)舵和螺旋槳的技術(shù)狀況監(jiān)督檢查,他們應(yīng)及時(shí)將情況報(bào)告船長(zhǎng)。3.雖然該事故是按引航員指令操作而導(dǎo)致的,但責(zé)任還是船長(zhǎng)的,他應(yīng)及時(shí)與引航員配合?！皷|平”輪在歐洲滿(mǎn)載14000t貨物返航,途中船舶發(fā)生嚴(yán)重振動(dòng),按公司指示慢速就近駛向直布羅陀港。經(jīng)“直布羅陀水下修理服務(wù)公司”探測(cè)并水下拍照,顯示舵和船殼都正常,發(fā)現(xiàn)螺旋槳的第三葉片斷落(如圖1所示)。經(jīng)公司與船長(zhǎng)多次電報(bào)研究,提出兩種處理方案。第一方案:在直布羅陀港卸下14000t貨物和燃油,進(jìn)塢修理。由于槳葉斷落部分不可能焊補(bǔ),且等待新槳葉需要很長(zhǎng)時(shí)間,因此這樣做會(huì)產(chǎn)生14000t貨物的卸裝費(fèi)用,還會(huì)耽擱較長(zhǎng)的船期及產(chǎn)生船舶修理費(fèi)等等,幾乎會(huì)損失掉一條船的價(jià)值。第二方案:將第一槳葉相應(yīng)第三槳葉斷落部分對(duì)稱(chēng)地進(jìn)行水下切割,以保持平衡,解決船舶的振動(dòng)問(wèn)題。首先全體船員對(duì)船舶動(dòng)力裝置、船體、舵等進(jìn)行了系統(tǒng)檢查,確認(rèn)一切正常。同時(shí),請(qǐng)上海船舶運(yùn)輸研究所對(duì)第二方案的技術(shù)可行性作出評(píng)估,即對(duì)第二、四片槳葉和一、三槳葉各70%葉片作強(qiáng)度核算,只要保證螺旋槳根部分和槳葉根部完好無(wú)損即可。同時(shí)也對(duì)船舶負(fù)荷和航速作了估算,最后結(jié)論是可行的。但國(guó)內(nèi)外尚無(wú)相關(guān)案例可供參考,我們執(zhí)行起來(lái)非常擔(dān)心,感覺(jué)有些冒險(xiǎn)。在該事故的處理過(guò)程中,最重要的是保證船舶和船員及貨物的安全可靠。(1)當(dāng)時(shí)正值10月底深秋季節(jié),地中海通常無(wú)季風(fēng)和惡劣的氣象。一般來(lái)說(shuō),大西洋夏季季風(fēng)強(qiáng)烈,非洲不受季風(fēng)的影響,北印度洋冬天季風(fēng)盛,臺(tái)風(fēng)一般在4—11月份,最強(qiáng)在6—8月份。我們分析在秋季地中海航線(xiàn)相對(duì)比較正常。(2)第一槳葉相應(yīng)部分被水下切割后,主機(jī)負(fù)荷按70%調(diào)整,主機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)即相應(yīng)降下來(lái)。(3)在直布羅陀外錨地進(jìn)行試航,測(cè)定滿(mǎn)載航速、回轉(zhuǎn)半徑和船舶慣性,為航行和駕駛操縱船舶提供調(diào)整后的數(shù)據(jù)。同時(shí),消除了振動(dòng),測(cè)定航速10~11kn。(4)最后,公司通告所屬地中海航線(xiàn)其他船舶要關(guān)注“東平”輪航行狀況,并決定“長(zhǎng)亭”輪伴航?！皷|平”輪每天向公司報(bào)告氣象、航速、振動(dòng)及船舶運(yùn)轉(zhuǎn)狀況。最終從直布羅陀經(jīng)蘇伊士運(yùn)河、馬六甲海峽安全抵達(dá)上海港卸貨,總航程近1萬(wàn)nmile。(5)決定實(shí)施第二方案后,按最低要求從日本訂購(gòu)整體螺旋槳,“東平”輪卸貨后進(jìn)上海船廠(chǎng)更換已備好的螺旋槳。總之,在處理船舶安全事故的過(guò)程中,既要保證船舶和船員的安全,又要盡力減少經(jīng)濟(jì)損失,同時(shí)要發(fā)揮公司管理人員和研究機(jī)構(gòu)的綜合能力。研究實(shí)施方案時(shí),更要重視航線(xiàn)、季節(jié)和氣象,不能