船艉軸油潤滑密封裝置國家標準的制訂及其實施效果

汪國君，鄭學貴

（1.東臺市海鵬船舶配件廠，江蘇東臺224220；2.渤海船舶職業學院，遼寧葫蘆島125105）

1 概述

目前，船舶設備50%以上依賴進口，其中主要易耗配件有75%以上依賴進口，國產化水平很低，船舶配套設備發展滯后，嚴重制約我國船舶工業的健康發展。若不盡快提升配套能力和水平，不僅會嚴重削弱我國造船業的國際競爭力，還會對船舶工業的產業安全構成威脅。為提升我國船舶配套能力，以艉軸密封裝置為代表設備的國內船舶配套廠家，對上世紀70年代從日本引進的產品技術進行改進，經過30多年來消化吸收再創造，形成了具有技術成熟、能滿足國內各類船舶配套需求并能為國外大中型船舶配套的艉軸密封裝置。

船艉軸油潤滑密封裝置主要用來防止船體外水進入艙內，阻止艉管中潤滑油漏出船外。一般由徑向橡膠密封元件（磨擦偶件） 及其夾持定位部件組成。它是船舶動力裝置中一個重要部件，由于該密封裝置安裝于水線下，又在舷外工作，一旦發生故障，拆裝極為困難，問題嚴重時還將迫使船舶停航，進塢或起坡才能對它進行維修，影響到船舶的正常運營，使企業蒙受重大損失。若該密封裝置密封一旦失效，將使艉軸管中大量潤滑油漏出，不但造成浪費，而且對周圍水域造成污染，影響生態環境，同時還會導致船外水侵入船艙內，影響航行安全。隨著海洋防污染要求日益嚴格和船舶大型化、高速化及深水作業等所帶來的密封裝置損壞事故的不斷發生，有關各方對船艉軸油潤滑密封技術十分重視。

2 標準制訂過程

我國船艉軸油潤滑密封裝置目前主要依據國際海事組織（IMO） 《國際航行海船法定檢驗技術規則》和中國船級社《鋼質海船入級規范》中的有關要求進行設計、制造和檢驗。國內各設計制造企業參照上述要求制訂了各自的企業標準進行設計和制造，形成了多方法、多型式、多標準的技術狀態，致使產品設計、制造和檢驗無統一的標準可遵循，無法保證該產品的安全性和可靠性，從而影響國外船東對我國船艉軸油潤滑密封裝置的選用，同時也會給我國船舶配套設備市場的發展帶來影響。

國家標準化管理委員會于2007年批準了《船艉軸油潤滑密封裝置》國家標準的立項，要求達到：規范標準、產品成型、指標可依、檢驗有據，對該類產品的設計、制造和檢驗具有重要意義。

為體現上述要求，參照中國船級社《鋼質海船入級規范》的相關要求，國家標準GB/T25017《船艉軸油潤滑密封裝置》編制了有關術語，提出了性能指標、設計與結構、試驗方法、檢驗規則、檢查與維護等內容，適用于艉軸中心線與滿載水線距離不大于20 m，艉軸封套外徑的線速度不大于7 m/s的動力軸系艉軸油潤滑密封裝置的設計、制造和檢驗。

由于艉軸密封裝置是船舶軸系中一個非常重要的部件，它的工作環境惡劣，受力情況復雜，且遠離人機監控區域，是軸系中最薄弱的環節之一，為了減少潤滑油的漏損及其對海域的污染，確保其工作的可靠性，延長船舶進塢的間隔期，提高船舶營運率，國家標準對油潤滑密封裝置的材料、結構設計、潤滑冷卻方式及試驗方法等做了相應規定。

該國家標準的發布，將為廣大船東、設計單位、船廠和檢驗機構的選用、檢驗提供統一依據，不但滿足我國造船業迅速發展的需求，而且為國際貿易和技術交流提供了良好的條件。

3 標準解決的主要難點

3.1 標準解決了密封裝置散熱和油箱低位提示的問題

橡膠密封圈唇口與艉軸護套接觸處，線速度為2～7 m/s，在工作時其接觸面將產生高溫，加上船舶連續工作的運行方式，零件更換極不方便，為保證運行可靠，延長其使用壽命，對艉軸密封偶件接觸處施以必要的潤滑冷卻液是非常重要的。由于前密封裝置位于機艙內，距離船體較遠，裝置內腔密封圈運轉產生的熱量只能靠循環管內的油循環帶走進行散熱，為了增強散熱效果，在前密封裝置的內腔設置了一只循環器，當艉軸轉動時，前密封裝置內油腔中的滑油按一定方向循環，流向油箱外油管進行有效散熱，同時由于艉軸的旋轉，密封裝置密封圈與軸護套接觸面也需要供給油潤滑，前密封裝置內腔滑油將有一定量的損耗，為防止油腔油位過低，在前密封裝置殼體外循環油箱內設置低油位報警裝置。

3.2 標準防止了網繩纏繞

為了減少江海中網繩纏繞航行中船舶后密封裝置的機會，在后密封裝置中設置的所有緊固件、螺塞等末端均采用埋入方式置于殼體內，盡量減少邊緣凸出，減少網繩纏繞機率。

3.3 標準確定了艉軸油潤滑密封裝置的泄漏量

密封裝置泄漏量是衡量密封性能的重要指標，艉軸油潤滑密封裝置因工作環境惡劣，其漏油率相對于陸用動力裝置略高。通過對密封裝置臺架測試，并考慮在實際使用時其密封性能受到外界條件的種種干擾，確定了允許泄漏量值。

3.4 標準確定了艉軸油潤滑密封裝置的耐磨性和水密性

耐磨性是衡量密封性能的另一重要指標。密封裝置的唇形密封圈耐磨性以密封圈運行100小時后磨損量的大小來衡量，由于橡膠唇形密封圈與軸護套形成了磨擦副，它的耐磨量與密封圈的徑向力、過盈量、唇口的接觸寬度、密封圈前后兩側面的壓差以及軸護套的表面粗糙度有關，經100小時運轉檢測磨耗量為0.018 mm，因此確定唇形密封圈運行100小時后磨損量在0.02 mm內是合理的，實際運行效果也較好。此數據亦符合機械密封技術條件標準。

隨著船舶載重噸位的變化，水線下的艉軸密封裝置承受的壓力也在不斷變化，同時對殼體耐壓強度也提出了要求，本標準規定殼體耐壓強度在0.3 MPa壓力下檢驗不得滲漏，與中國船級社《鋼質海船入級規范》中試驗壓力為工作壓力1.5倍的要求是一致的。

4 標準的創新點

4.1 首次統一了國內船艉軸油潤滑密封裝置的設計、制造和檢驗標準

標準在滿足國際海事組織《國際航行海船法定檢驗技術規則》和中國船級社《鋼質海船入級規范》中有關要求的基礎上，對國內外使用中的艉軸油潤滑密封裝置的結構型式設計要求進行了歸納、整理、總結，結合實際，大膽創新。首次系統、詳細地規定了艉軸油潤滑密封裝置的性能、設計與結構及檢驗要求，給國內艉軸油潤滑密封裝置的設計、制造與檢驗提供了一個統一依據。

4.2 設定了艉軸油潤滑密封裝置適用范圍

一般說，大中型船舶艉軸中心線與滿載水線距離在8～12 m左右，小型船舶艉軸中心線與滿載水線距離在5～8 m，特大型船舶艉軸中心線與滿載水線距離在15～18 m左右，很少超過20 m。如中心線處于20 m的位置，艉軸管承受壓力在0.2 MPa左右，此位置軸護套的直徑為1 000 mm，轉速為200 r／min（極限狀態），則此時的艉軸護套外的線速度為5.7 m／s；如果是小型快挺艉軸轉速1 200 r／min，艉軸護套直徑為200 mm（理想狀態），轉速也不超過6.9 m／s，因此本標準規定艉軸襯套外徑線速度不大于7 m/s的工作范圍是切實可行的。

4.3 詳細規定了艉軸油潤滑密封裝置結構型式

標準根據安裝位置的不同分為前密封裝置和后密封裝置兩種。前密封裝置安裝在機艙內，位于艉軸管艏端；后密封裝置安裝在船體外水線下，位于艉軸管艉端。前、后密封裝置一起形成一個密閉油腔，防止艉軸管潤滑油的滲出以及船外水的流入。前密封裝置由兩道唇形橡膠密封組成，它們被置于密封座中依靠其唇與轉軸間的接觸面進行阻油和防漏。

后密封裝置按功能分為4種類型：防沙型、擋物型、防漁網型和擋物防漁網型，主要考慮江海中有泥沙以及廢棄的網繩通過螺旋槳周圍纏繞到密封裝置中引起密封裝置失效。

4.4 規范了油潤滑密封裝置材料的選用范圍

由于艉軸油潤滑密封裝置工作環境惡劣，為減少潤滑油漏損及其對海域的污染，確保其工作的可靠性，延長船舶進塢的間隔期，提高船舶營運率，標準對艉軸油潤滑艉軸密封裝置材料作了如下規定：當艉軸襯套線速度≤5 m/s時，磨擦副材料選用丁晴橡膠和45#鋼表面鍍鉻相配匹；當艉軸襯套線速度＞5 m/s時，磨擦副材料選用氟橡膠和不銹鋼相配匹，這樣配匹磨擦小，而且能減少船舶的動力消耗；由于后密封裝置長期浸泡在水中，受到海水的腐蝕或在其工作時受到內河水中的泥沙磨損，其殼體選用了防腐耐磨性較好的有色金屬為主體材料；對于前密封裝置，由于位于機艙內，主要任務是封油，使油不致浸入船內，其殼體選用了以碳素鋼或鑄鐵為主體的材料。

5 標準實施產生的經濟和社會效益

國家標準《船艉軸油潤滑密封裝置》發布實施后，規范了油潤滑密封裝置的設計、制造、檢驗和使用，促進艉軸油潤滑密封裝置產品的生產專業化、規模化，降低生產成本，提高經濟效益，促進船舶配套產業的發展。據三年來生產廠家的不完全統計，供出口船舶配套的艉軸油潤滑密封裝置每年至少800臺套，創匯1.5億元，具有明顯的經濟效益。

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