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、民機航標(biāo)執(zhí)行缺乏規(guī)范這些事故(見表1)產(chǎn)生的原因主要是駕駛?cè)藛T在進出港口,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、強度好的(如錳鋁青銅、鎳鋁青銅)可能折斷。二、補至斷落單位螺旋槳纏住100mm粗浮筒鋼纜,動車后鋼纜打斷,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”的測繪,將修補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過的第三葉片,從焊補至斷落共116d。經(jīng)測量斷落在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)公司在修補葉片裂紋時末端未打止裂孔,造成裂紋延伸擴展。(2)在焊補的熱影響區(qū),對錳黃銅材料焊補后應(yīng)緩慢均勻加熱至450~550℃,再緩慢均勻冷卻1~2h,這道工藝沒做或做得不徹底。美國船級社曾對錳黃銅材料焊補后進行疲勞試驗,試驗結(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。英國勞氏船級社調(diào)查資料證明,錳黃銅對應(yīng)力腐蝕是敏感的。日本海事協(xié)會統(tǒng)計表明,整鑄式螺旋槳發(fā)生裂紋比組合的少得多,在33個有裂紋的螺旋槳中只有7個是整鑄式的。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。引航員強烈要求為引航船倒車破冰,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型中速主機帶軸發(fā)電機和調(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)時香港引航員和船長不知道螺旋槳葉纏住浮筒底部的鋼絲纜就動車,將浮筒壓在船體下方,同時將浮筒鋼纜打斷(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)重損壞。在香港船廠修船(進塢),螺旋槳、尾軸承、尾軸封從荷蘭Lips訂購,齒輪箱從德國原廠家訂購,直接損失約73萬歐元(折合人民幣約600萬元),船期損失6個月。這是一起很嚴(yán)重的螺旋槳事故,其教訓(xùn)是:四、環(huán)境和設(shè)計造成螺旋槳槳葉斷裂的因素很多,如材料性能、鑄件質(zhì)量、運輸狀況、航行周圍的環(huán)境、修理工藝和設(shè)計結(jié)構(gòu)等。為避免損壞,首先應(yīng)正確操縱船舶,同時更應(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,否則螺旋槳槳葉會遺留應(yīng)力腐蝕斷裂的潛在危險。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,會使螺距出現(xiàn)誤差,使主機負荷明顯增加,并可能帶來船舶和主機的劇烈振動。彎曲區(qū)及周圍應(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(又稱錳黃銅或稱高強度黃銅)為860℃。鎳鋁青銅為1050℃。錳鋁青銅為935~950℃。加熱時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)錳青銅達到600℃、鎳鋁青銅達到850~900℃、錳鋁青銅達到800℃時開始矯正。最好用杠桿或液壓千斤頂,盡可能避免錘擊。整個矯正過程應(yīng)緩慢進行,不應(yīng)操之過急。在矯正工作完成后,讓火熄滅,緩慢冷卻。若冷卻時仍蓋著石棉氈,密不通風(fēng),在正常情況下不需要再進行消除應(yīng)力的熱處理。在船塢或車間設(shè)法測量螺距和靜平衡。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,最好用氣焊修補或惰性氣體保護焊,必要時采用電弧焊。用氣焊焊補小范圍的修理是一種有效而常用的方法,但如焊補金屬厚度超過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。由于會產(chǎn)生裂紋,焊接區(qū)必須預(yù)熱,必須用電弧焊。曾修理過的已損壞的地方應(yīng)鏟除原有焊縫再重焊。錳黃銅(錳青銅)、鋁青銅必須進行退火處理以消除應(yīng)力。鎳鋁青銅可不進行消除應(yīng)力熱處理。這項工藝十分重要,應(yīng)予重視。腐蝕疲勞斷裂最為常見,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。勞氏船級社規(guī)范中規(guī)定0.4R以內(nèi)最大厚度處不允許焊接。實際調(diào)查資料證明,焊補后的槳葉只能使用一年,超出就會斷裂。五、事故處理和安全建議綜上所述,螺旋槳機損事故雖然常見,但只要船員駕駛操作避免失誤,機務(wù)人員和船員對螺旋槳維修加強監(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)濟損失。1.尾機型中速主機、螺旋槳出現(xiàn)事故,不僅損壞螺旋槳本身,而且會牽連軸系和齒輪箱,在駕駛操作上更應(yīng)謹慎和細心。2.按照船員職責(zé),靠離泊位時,大副和木匠應(yīng)負責(zé)拋收錨和錨機,三副和水手長在船尾負責(zé)對舵和螺旋槳的技術(shù)狀況監(jiān)督檢查,他們應(yīng)及時將情況報告船長。3.雖然該事故是按引航員指令操作而導(dǎo)致的,但責(zé)任還是船長的,他應(yīng)及時與引航員配合。“東平”輪在歐洲滿載14000t貨物返航,途中船舶發(fā)生嚴(yán)重振動,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)公司與船長多次電報研究,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,進塢修理。由于槳葉斷落部分不可能焊補,且等待新槳葉需要很長時間,因此這樣做會產(chǎn)生14000t貨物的卸裝費用,還會耽擱較長的船期及產(chǎn)生船舶修理費等等,幾乎會損失掉一條船的價值。第二方案:將第一槳葉相應(yīng)第三槳葉斷落部分對稱地進行水下切割,以保持平衡,解決船舶的振動問題。首先全體船員對船舶動力裝置、船體、舵等進行了系統(tǒng)檢查,確認一切正常。同時,請上海船舶運輸研究所對第二方案的技術(shù)可行性作出評估,即對第二、四片槳葉和一、三槳葉各70%葉片作強度核算,只要保證螺旋槳根部分和槳葉根部完好無損即可。同時也對船舶負荷和航速作了估算,最后結(jié)論是可行的。但國內(nèi)外尚無相關(guān)案例可供參考,我們執(zhí)行起來非常擔(dān)心,感覺有些冒險。在該事故的處理過程中,最重要的是保證船舶和船員及貨物的安全可靠。(1)當(dāng)時正值10月底深秋季節(jié),地中海通常無季風(fēng)和惡劣的氣象。一般來說,大西洋夏季季風(fēng)強烈,非洲不受季風(fēng)的影響,北印度洋冬天季風(fēng)盛,臺風(fēng)一般在4—11月份,最強在6—8月份。我們分析在秋季地中海航線相對比較正常。(2)第一槳葉相應(yīng)部分被水下切割后,主機負荷按70%調(diào)整,主機轉(zhuǎn)數(shù)即相應(yīng)降下來。(3)在直布羅陀外錨地進行試航,測定滿載航速、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,消除了振動,測定航速10~11kn。(4)最后,公司通告所屬地中海航線其他船舶要關(guān)注“東平”輪航行狀況,并決定“長亭”輪伴航?！皷|平”輪每天向公司報告氣象、航速、振動及船舶運轉(zhuǎn)狀況。最終從直布羅陀經(jīng)蘇伊士運河、馬六甲海峽安全抵達上海港卸貨,總航程近1萬nmile。(5)決定實施第二方案后,按最低要求從日本訂購整體螺旋槳,“東平”輪卸貨后進上海船廠更換已備好的螺旋槳?？傊?在處理船舶安全事故的過程中,既要保證船舶和船員的安全,又要盡力減少經(jīng)濟損失,同時要發(fā)揮公司管理人員和研究機構(gòu)的綜合能力。研究實施方案時,更要重視航線、季節(jié)和氣象,不能