船舶螺旋桨几起事故分析_王希民
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二、螺旋桨损伤、折断原因
Ａ船 螺旋桨缠住１００ ｍｍ粗浮筒钢缆，动车后钢缆打 断，巨大的扭矩冲击使桨叶、轴承、齿轮箱等全部 损坏。 Ｂ船 螺旋桨断落的叶片经“直布罗陀水下修理公司” 的测绘，将修补痕迹及断面尺寸与原在香港ⅩⅩ螺旋 桨修理服务公司的修理记录作比较，确定断叶就是曾 因裂纹焊补过的第三叶片，从焊补至断落共１１６ ｄ。经 测量断落在０．７２５R至０．７３６R区间，而原裂纹在０．７４R至 ０．７５R部位。 该船第三叶片断落的原因： （１）香港ⅩⅩ螺旋桨修理服务公司在修补叶片 裂纹时末端未打止裂孔，造成裂纹延伸扩展。 （２）在焊补的热影响区，对锰黄铜材料焊补后 应缓慢均匀加热至４５０～５５０ ℃，再缓慢均匀冷却１～ ２ ｈ，这道工艺没做或做得不彻底。 美国船级社曾对锰黄铜材料焊补后进行疲劳试 验，试验结果表明约７５％的断裂发生在热影响区， ５０％在基体上，１０％在焊缝金属上。英国劳氏船级社
断落部分
图１ 第三桨叶断落示意图
出两种处理方案。 第一方案：在直布罗陀港卸下１４ ０００ ｔ货物和燃
油，进坞修理。由于桨叶断落部分不可能焊补，且等 待新桨叶需要很长时间，因此这样做会产生１４ ０００ ｔ货 物的卸装费用，还会耽搁较长的船期及产生船舶修理 费等等，几乎会损失掉一条船的价值。
第二方案：将第一桨叶相应第三桨叶断落部分对 称地进行水下切割，以保持平衡，解决船舶的振动问 题。首先全体船员对船舶动力装置、船体、舵等进行 了系统检查，确认一切正常。同时，请上海船舶运输 研究所对第二方案的技术可行性作出评估，即对第 二、四片桨叶和一、三桨叶各７０％叶片作强度核算， 只要保证螺旋桨根部分和桨叶根部完好无损即可。同 时也对船舶负荷和航速作了估算，最后结论是可行 的。但国内外尚无相关案例可供参考，我们执行起来 非常担心，感觉有些冒险。
五、小 结 综上所述，螺旋桨机损事故虽然常见，但只要船 员驾驶操作避免失误，机务人员和船员对螺旋桨维修 加强监督、确保质量，就可避免或减少事故的发生， 降低船舶和人员安全威胁，减少经济损失。
Case analysis on vessel propeller accident
WANG Ximin
２０１１年 总第１９３期
12
顶，尽可能避免锤击。整个矫正过程应缓慢进行，不 应操之过急。在矫正工作完成后，让火熄灭，缓慢冷 却。若冷却时仍盖着石棉毡，密不通风，在正常情况 下不需要再进行消除应力的热处理。
在船坞或车间设法测量螺距和静平衡。 ２． 焊补 桨叶出现裂纹或小面积断落，均可采用焊补，最 好用气焊修补或惰性气体保护焊，必要时采用电弧 焊。 用气焊焊补小范围的修理是一种有效而常用的方 法，但如焊补金属厚度超过１２７ ｍｍ则不能采用此种方 法。锰青铜桨叶最好用锰铝青铜焊条，也可用磷青 铜或青铜焊条。焊补区可不需要预热，如预热１００～ １５０ ℃更好。 不管采用哪种焊接方法，之后都必须消除热应 力，否则会产生应力腐蚀裂纹。 铝镍青铜用锰铝青铜焊条能焊出很好的焊缝。由 于会产生裂纹，焊接区必须预热，必须用电弧焊。曾 修理过的已损坏的地方应铲除原有焊缝再重焊。 锰黄铜（锰青铜）、铝青铜必须进行退火处理以 消除应力。镍铝青铜可不进行消除应力热处理。这项 工艺十分重要，应予重视。 腐蚀疲劳断裂最为常见，约占断桨总数的９０％以 上。断裂位置大部分处于桨叶０．３～０．４R（半径）附 近。劳氏船级社规范中规定０．４R以内最大厚度处不允 许焊接。实际调查资料证明，焊补后的桨叶只能使用 一年，超出就会断裂。
四、螺旋桨缺陷处理应注意的几个问题
造成螺旋桨桨叶断裂的因素很多，如材料性能、 铸件质量、运输状况、航行周围的环境、修理工艺和 设计结构等。为避免损坏，首先应正确操纵船舶，同 时更应重视螺旋桨损伤后的修理工艺并严格监督施工 质量，否则螺旋桨桨叶会遗留应力腐蚀断裂的潜在 危 险。
１． 变形桨叶的矫直 冲击破坏导致桨叶导边或叶尖变形，会使螺距出 现误差，使主机负荷明显增加，并可能带来船舶和主 机的剧烈振动。弯曲区及周围应用大型炭炉缓慢而均 匀地加热，也可用石蜡的软火焰、煤气或丙烷—空气 焰加热。不能用氧气焰作主要热源，以免局部烧熔桨 叶表面。 各种合金材料熔化温度：锰青铜（又称锰黄铜或 称高强度黄铜）为８６０ ℃。镍铝青铜为１０５０ ℃。锰铝 青铜为９３５～９５０ ℃。加热时桨叶表面覆盖石棉毡，以 减少热量损失，使桨叶整体温度尽可能均匀一致。当 锰青铜达到６００ ℃、镍铝青铜达到８５０～９００ ℃、锰铝 青铜达到８００ ℃时开始矫正。最好用杠杆或液压千斤
航海技术
船舶螺旋桨几起事故分析
王希民*
摘要：介绍几起典型的螺旋桨事故案例，分析螺旋桨损伤或折断的原因及其解决方案，总结出变形桨叶矫直和桨叶断裂焊补应 注意的事项，提出避免驾驶操作失误、加强维修质量监督是减少螺旋桨事故的主要途径。 关键词：船舶；螺旋桨；事故
船舶螺旋桨事故和桨叶损伤在机损事故案例中是 很常见的，但易被船公司管理人员和船员所忽视，一 旦发生事故将严重威胁船舶的航行安全。
Ｃ船 损伤部分磨平，防止螺旋桨气蚀。 Ｄ船 日本日立船厂建议：①弯曲折边损坏部位矫直磨 平。②裂缝端部打止裂孔防裂纹延伸（临修）。③裂 纹和小面积折落部分同质材料焊补并退火消除内应 力。 Ｅ船 国内××船厂建议预热矫直缓慢冷却。但因加热 不均匀，致使一叶片端部烧熔，之后铜焊补。铜焊后 并没有消除内应力。
（３）在直布罗陀外锚地进行试航，测定满载航 速、回转半径和船舶惯性，为航行和驾驶操纵船舶提 供调整后的数据。同时，消除了振动，测定航速 １０￣１１ ｋｎ。
（４）最后，公司通告所属地中海航线其他船舶 要关注“东平”轮航行状况，并决定“长亭”轮伴 航。“东平”轮每天向公司报告气象、航速、振动及
第３４卷 第７期
三、螺旋桨事故的处理
Ａ船 该船是一艘尾机型中速主机带轴发电机和调距螺 旋桨的集装箱船。在２００１年３—４月间装完货从香港锚 地浮筒处起航。当时香港引航员和船长不知道螺旋桨 叶缠住浮筒底部的钢丝缆就动车，将浮筒压在船体下 方，同时将浮筒钢缆打断（钢缆直径约１００ ｍｍ），螺 旋桨和轴系受到巨大扭矩的冲击，造成螺旋桨、尾轴 承、轴封、推力轴承、变速齿轮箱严重损坏。在香港 船厂修船（进坞），螺旋桨、尾轴承、尾轴封从荷兰 Ｌｉｐｓ订购，齿轮箱从德国原厂家订购，直接损失约７３ 万欧元（折合人民币约６００万元），船期损失６个月。 这是一起很严重的螺旋桨事故，其教训是： １． 尾机型中速主机、螺旋桨出现事故，不仅损坏 螺旋桨本身，而且会牵连轴系和齿轮箱，在驾驶操作 上更应谨慎和细心。 ２． 按照船员职责，靠离泊位时，大副和木匠应负 责抛收锚和锚机，三副和水手长在船尾负责对舵和螺 旋桨的技术状况监督检查，他们应及时将情况报告 船长。 ３． 虽然该事故是按引航员指令操作而导致的，但 责任还是船长的，他应及时与引航员配合。 Ｂ船 “东平”轮在欧洲满载１４ ０００ ｔ货物返航，途中船 舶发生严重振动，按公司指示慢速就近驶向直布罗陀 港。经“直布罗陀水下修理服务公司”探测并水下拍 照，显示舵和船壳都正常，发现螺旋桨的第三叶片断 落（如图１所示）。经公司与船长多次电报研究，提
在该事故的处理过程中，最重要的是保证船舶和 船员及货物的安全可靠。
（１）当时正值１０月底深秋季节，地中海通常无 季风和恶劣的气象。一般来说，大西洋夏季季风强 烈，非洲不受季风的影响，北印度洋冬天季风盛，台 风一般在４—１１月份，最强在６—８月份。我们分析在 秋季地中海航线相对比较正常。
（２）第一桨叶相应部分被水下切割后，主机负 荷按７０％调整，主机转数即相应降下来。
*王希民，高级工程师。
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２０１１年 总第１９３期
ຫໍສະໝຸດ Baidu海技术
调查资料证明，锰黄铜对应力腐蚀是敏感的。日本海 事协会统计表明，整铸式螺旋桨发生裂纹比组合的少 得多，在３３个有裂纹的螺旋桨中只有７个是整铸 式的。
Ｃ船 风浪大，在锚地靠船措施不当，船失控，船尾与 浮筒相撞。 Ｄ船 航行中瞭望疏忽碰撞浮筒，水手操反舵致使螺旋 桨损坏，浮筒被打沉。 Ｅ船 引航员强烈要求为引航船倒车破冰，致使螺旋桨 叶损坏。
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航海技术
船舶运转状况。最终从直布罗陀经苏伊士运河、马六 甲海峡安全抵达上海港卸货，总航程近１万ｎ ｍｉｌｅ。
（５）决定实施第二方案后，按最低要求从日本 订购整体螺旋桨，“东平”轮卸货后进上海船厂更换 已备好的螺旋桨。
总之，在处理船舶安全事故的过程中，既要保证 船舶和船员的安全，又要尽力减少经济损失，同时要 发挥公司管理人员和研究机构的综合能力。研究实施 方案时，更要重视航线、季节和气象，不能冒险。船 航行于海上必须保持不低于８ ｋｎ的安全航速。
一、几起螺旋桨损坏事故
这些事故（见表１）产生的原因主要是驾驶人员 在进出港口，航行于狭窄航道、冰区、大风浪及恶劣
表１ 几起螺旋桨损坏事故简介
船名 海域
螺旋桨 材料 类型
Ａ船 香港锚地
调矩桨
损坏程度和部位
全部损坏，牵连尾轴承 及轴封、推力轴承、中 速主机的齿轮箱。
第三叶片０．７３R（半径） Ｂ船 比斯开湾 锰黄铜 组合式四叶 处折断。
Ｃ船
罗斯托克 锰铝青铜 港锚地
整体四叶
两片叶片深５ ｍｍ，长各 ６００ ｍｍ和８００ ｍｍ齿状伤
痕。
Ｄ船 长江口 镍铝青铜 整体四叶
第三叶片叶尖断落。
第一叶片向后弯５５０ ｍｍ×
Ｅ船
朝鲜 南埔港
锰青铜
整体四叶 ９５ ｍｍ×６０ ｍｍ，第三叶片 向后弯９７ ｍｍ×２２０ ｍｍ×
９０ ｍｍ。
天气情况下，不能正确操作控制船舶、执行船舶安全 规章，以及驾驶人员不熟悉各航道、港区的水域状况 和航标及浮筒的位置，从而引起螺旋桨、舵和船壳的 碰撞事故。桨叶塑性好的（如锰黄铜）可能卷边，硬 度、强度好的（如锰铝青铜、镍铝青铜）可能折断。
Ａ船 螺旋桨缠住１００ ｍｍ粗浮筒钢缆，动车后钢缆打 断，巨大的扭矩冲击使桨叶、轴承、齿轮箱等全部 损坏。 Ｂ船 螺旋桨断落的叶片经“直布罗陀水下修理公司” 的测绘，将修补痕迹及断面尺寸与原在香港ⅩⅩ螺旋 桨修理服务公司的修理记录作比较，确定断叶就是曾 因裂纹焊补过的第三叶片，从焊补至断落共１１６ ｄ。经 测量断落在０．７２５R至０．７３６R区间，而原裂纹在０．７４R至 ０．７５R部位。 该船第三叶片断落的原因： （１）香港ⅩⅩ螺旋桨修理服务公司在修补叶片 裂纹时末端未打止裂孔，造成裂纹延伸扩展。 （２）在焊补的热影响区，对锰黄铜材料焊补后 应缓慢均匀加热至４５０～５５０ ℃，再缓慢均匀冷却１～ ２ ｈ，这道工艺没做或做得不彻底。 美国船级社曾对锰黄铜材料焊补后进行疲劳试 验，试验结果表明约７５％的断裂发生在热影响区， ５０％在基体上，１０％在焊缝金属上。英国劳氏船级社
断落部分
图１ 第三桨叶断落示意图
出两种处理方案。 第一方案：在直布罗陀港卸下１４ ０００ ｔ货物和燃
油，进坞修理。由于桨叶断落部分不可能焊补，且等 待新桨叶需要很长时间，因此这样做会产生１４ ０００ ｔ货 物的卸装费用，还会耽搁较长的船期及产生船舶修理 费等等，几乎会损失掉一条船的价值。
第二方案：将第一桨叶相应第三桨叶断落部分对 称地进行水下切割，以保持平衡，解决船舶的振动问 题。首先全体船员对船舶动力装置、船体、舵等进行 了系统检查，确认一切正常。同时，请上海船舶运输 研究所对第二方案的技术可行性作出评估，即对第 二、四片桨叶和一、三桨叶各７０％叶片作强度核算， 只要保证螺旋桨根部分和桨叶根部完好无损即可。同 时也对船舶负荷和航速作了估算，最后结论是可行 的。但国内外尚无相关案例可供参考，我们执行起来 非常担心，感觉有些冒险。
五、小 结 综上所述，螺旋桨机损事故虽然常见，但只要船 员驾驶操作避免失误，机务人员和船员对螺旋桨维修 加强监督、确保质量，就可避免或减少事故的发生， 降低船舶和人员安全威胁，减少经济损失。
Case analysis on vessel propeller accident
WANG Ximin
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顶，尽可能避免锤击。整个矫正过程应缓慢进行，不 应操之过急。在矫正工作完成后，让火熄灭，缓慢冷 却。若冷却时仍盖着石棉毡，密不通风，在正常情况 下不需要再进行消除应力的热处理。
在船坞或车间设法测量螺距和静平衡。 ２． 焊补 桨叶出现裂纹或小面积断落，均可采用焊补，最 好用气焊修补或惰性气体保护焊，必要时采用电弧 焊。 用气焊焊补小范围的修理是一种有效而常用的方 法，但如焊补金属厚度超过１２７ ｍｍ则不能采用此种方 法。锰青铜桨叶最好用锰铝青铜焊条，也可用磷青 铜或青铜焊条。焊补区可不需要预热，如预热１００～ １５０ ℃更好。 不管采用哪种焊接方法，之后都必须消除热应 力，否则会产生应力腐蚀裂纹。 铝镍青铜用锰铝青铜焊条能焊出很好的焊缝。由 于会产生裂纹，焊接区必须预热，必须用电弧焊。曾 修理过的已损坏的地方应铲除原有焊缝再重焊。 锰黄铜（锰青铜）、铝青铜必须进行退火处理以 消除应力。镍铝青铜可不进行消除应力热处理。这项 工艺十分重要，应予重视。 腐蚀疲劳断裂最为常见，约占断桨总数的９０％以 上。断裂位置大部分处于桨叶０．３～０．４R（半径）附 近。劳氏船级社规范中规定０．４R以内最大厚度处不允 许焊接。实际调查资料证明，焊补后的桨叶只能使用 一年，超出就会断裂。
四、螺旋桨缺陷处理应注意的几个问题
造成螺旋桨桨叶断裂的因素很多，如材料性能、 铸件质量、运输状况、航行周围的环境、修理工艺和 设计结构等。为避免损坏，首先应正确操纵船舶，同 时更应重视螺旋桨损伤后的修理工艺并严格监督施工 质量，否则螺旋桨桨叶会遗留应力腐蚀断裂的潜在 危 险。
１． 变形桨叶的矫直 冲击破坏导致桨叶导边或叶尖变形，会使螺距出 现误差，使主机负荷明显增加，并可能带来船舶和主 机的剧烈振动。弯曲区及周围应用大型炭炉缓慢而均 匀地加热，也可用石蜡的软火焰、煤气或丙烷—空气 焰加热。不能用氧气焰作主要热源，以免局部烧熔桨 叶表面。 各种合金材料熔化温度：锰青铜（又称锰黄铜或 称高强度黄铜）为８６０ ℃。镍铝青铜为１０５０ ℃。锰铝 青铜为９３５～９５０ ℃。加热时桨叶表面覆盖石棉毡，以 减少热量损失，使桨叶整体温度尽可能均匀一致。当 锰青铜达到６００ ℃、镍铝青铜达到８５０～９００ ℃、锰铝 青铜达到８００ ℃时开始矫正。最好用杠杆或液压千斤
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船舶螺旋桨几起事故分析
王希民*
摘要：介绍几起典型的螺旋桨事故案例，分析螺旋桨损伤或折断的原因及其解决方案，总结出变形桨叶矫直和桨叶断裂焊补应 注意的事项，提出避免驾驶操作失误、加强维修质量监督是减少螺旋桨事故的主要途径。 关键词：船舶；螺旋桨；事故
船舶螺旋桨事故和桨叶损伤在机损事故案例中是 很常见的，但易被船公司管理人员和船员所忽视，一 旦发生事故将严重威胁船舶的航行安全。
Ｃ船 损伤部分磨平，防止螺旋桨气蚀。 Ｄ船 日本日立船厂建议：①弯曲折边损坏部位矫直磨 平。②裂缝端部打止裂孔防裂纹延伸（临修）。③裂 纹和小面积折落部分同质材料焊补并退火消除内应 力。 Ｅ船 国内××船厂建议预热矫直缓慢冷却。但因加热 不均匀，致使一叶片端部烧熔，之后铜焊补。铜焊后 并没有消除内应力。
（３）在直布罗陀外锚地进行试航，测定满载航 速、回转半径和船舶惯性，为航行和驾驶操纵船舶提 供调整后的数据。同时，消除了振动，测定航速 １０￣１１ ｋｎ。
（４）最后，公司通告所属地中海航线其他船舶 要关注“东平”轮航行状况，并决定“长亭”轮伴 航。“东平”轮每天向公司报告气象、航速、振动及
第３４卷 第７期
三、螺旋桨事故的处理
Ａ船 该船是一艘尾机型中速主机带轴发电机和调距螺 旋桨的集装箱船。在２００１年３—４月间装完货从香港锚 地浮筒处起航。当时香港引航员和船长不知道螺旋桨 叶缠住浮筒底部的钢丝缆就动车，将浮筒压在船体下 方，同时将浮筒钢缆打断（钢缆直径约１００ ｍｍ），螺 旋桨和轴系受到巨大扭矩的冲击，造成螺旋桨、尾轴 承、轴封、推力轴承、变速齿轮箱严重损坏。在香港 船厂修船（进坞），螺旋桨、尾轴承、尾轴封从荷兰 Ｌｉｐｓ订购，齿轮箱从德国原厂家订购，直接损失约７３ 万欧元（折合人民币约６００万元），船期损失６个月。 这是一起很严重的螺旋桨事故，其教训是： １． 尾机型中速主机、螺旋桨出现事故，不仅损坏 螺旋桨本身，而且会牵连轴系和齿轮箱，在驾驶操作 上更应谨慎和细心。 ２． 按照船员职责，靠离泊位时，大副和木匠应负 责抛收锚和锚机，三副和水手长在船尾负责对舵和螺 旋桨的技术状况监督检查，他们应及时将情况报告 船长。 ３． 虽然该事故是按引航员指令操作而导致的，但 责任还是船长的，他应及时与引航员配合。 Ｂ船 “东平”轮在欧洲满载１４ ０００ ｔ货物返航，途中船 舶发生严重振动，按公司指示慢速就近驶向直布罗陀 港。经“直布罗陀水下修理服务公司”探测并水下拍 照，显示舵和船壳都正常，发现螺旋桨的第三叶片断 落（如图１所示）。经公司与船长多次电报研究，提
在该事故的处理过程中，最重要的是保证船舶和 船员及货物的安全可靠。
（１）当时正值１０月底深秋季节，地中海通常无 季风和恶劣的气象。一般来说，大西洋夏季季风强 烈，非洲不受季风的影响，北印度洋冬天季风盛，台 风一般在４—１１月份，最强在６—８月份。我们分析在 秋季地中海航线相对比较正常。
（２）第一桨叶相应部分被水下切割后，主机负 荷按７０％调整，主机转数即相应降下来。
*王希民，高级工程师。
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２０１１年 总第１９３期
ຫໍສະໝຸດ Baidu海技术
调查资料证明，锰黄铜对应力腐蚀是敏感的。日本海 事协会统计表明，整铸式螺旋桨发生裂纹比组合的少 得多，在３３个有裂纹的螺旋桨中只有７个是整铸 式的。
Ｃ船 风浪大，在锚地靠船措施不当，船失控，船尾与 浮筒相撞。 Ｄ船 航行中瞭望疏忽碰撞浮筒，水手操反舵致使螺旋 桨损坏，浮筒被打沉。 Ｅ船 引航员强烈要求为引航船倒车破冰，致使螺旋桨 叶损坏。
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航海技术
船舶运转状况。最终从直布罗陀经苏伊士运河、马六 甲海峡安全抵达上海港卸货，总航程近１万ｎ ｍｉｌｅ。
（５）决定实施第二方案后，按最低要求从日本 订购整体螺旋桨，“东平”轮卸货后进上海船厂更换 已备好的螺旋桨。
总之，在处理船舶安全事故的过程中，既要保证 船舶和船员的安全，又要尽力减少经济损失，同时要 发挥公司管理人员和研究机构的综合能力。研究实施 方案时，更要重视航线、季节和气象，不能冒险。船 航行于海上必须保持不低于８ ｋｎ的安全航速。
一、几起螺旋桨损坏事故
这些事故（见表１）产生的原因主要是驾驶人员 在进出港口，航行于狭窄航道、冰区、大风浪及恶劣
表１ 几起螺旋桨损坏事故简介
船名 海域
螺旋桨 材料 类型
Ａ船 香港锚地
调矩桨
损坏程度和部位
全部损坏，牵连尾轴承 及轴封、推力轴承、中 速主机的齿轮箱。
第三叶片０．７３R（半径） Ｂ船 比斯开湾 锰黄铜 组合式四叶 处折断。
Ｃ船
罗斯托克 锰铝青铜 港锚地
整体四叶
两片叶片深５ ｍｍ，长各 ６００ ｍｍ和８００ ｍｍ齿状伤
痕。
Ｄ船 长江口 镍铝青铜 整体四叶
第三叶片叶尖断落。
第一叶片向后弯５５０ ｍｍ×
Ｅ船
朝鲜 南埔港
锰青铜
整体四叶 ９５ ｍｍ×６０ ｍｍ，第三叶片 向后弯９７ ｍｍ×２２０ ｍｍ×
９０ ｍｍ。
天气情况下，不能正确操作控制船舶、执行船舶安全 规章，以及驾驶人员不熟悉各航道、港区的水域状况 和航标及浮筒的位置，从而引起螺旋桨、舵和船壳的 碰撞事故。桨叶塑性好的（如锰黄铜）可能卷边，硬 度、强度好的（如锰铝青铜、镍铝青铜）可能折断。