一、前言


自2024年4月7日开始，交通运输部海事局在全国范围内开展预防船舶机电设备故障专项行动，力图降低船舶机电设备故障风险，防范和遏制水上交通事故发生。标准零件是指那些按照国家标准、行业标准或其他公认标准制造的零件。这些零件在尺寸、形状、性能等方面都有统一的规定。非标准零件在生产过程中没有固定要求，质量参差不齐，看似外观尺寸一致，实际机械性能差，材料的抗扭抗拉指标不足，面对强负载高频冲击工况极易出现零件断裂扭曲的现象。下面，小编介绍一起近期发生的船舶传动轴使用非标准螺栓件，导致的螺栓断裂传动轴失效船舶失控案例，提醒船舶零件慎用非标件。


二、事件回顾


2024年8月某日清晨，一声清脆的电话铃声打破了宁静，某指挥中心接报，一条在黄浦江航行的进口内河船舶突然船速异常，船舶失控。指挥中心接报后立即启动应急预案，指派值守拖轮开展抢险救援工作，最终失控船舶安全靠泊浮筒。船舶安全靠泊后，遂第一时间指派经验丰富的安检人员上船对该轮进行安全检查，查找船舶失控原因。经查，失控船舶在正常航行时，船舶突然失去动力的直接原因为离合器与螺旋桨之间的传动轴系法兰连接螺栓全部断裂，主机动力无法传递至螺旋桨，导致船舶失控。图1  6个连接螺栓均断图2  法兰连接螺栓全部断裂，主机动力无法传递至螺旋桨


三、规范要求


本次事故的直接原因为离合器与螺旋桨之间的传动轴系法兰连接螺栓全部断裂，偶发故障在实际工程应用中并不罕见但此次螺栓全部断裂极为少见，所幸处置得当未造成重大事故，为什么会出现全部断裂的情况，对此我们首先需查找规范依据中对轴系螺栓的规定。经过查找各类规范依据，我们发现《钢质内河船舶建造规范》与《材料与焊接规范》中对轴系法兰螺栓作出了明确规定，如下： （1）根据《钢质内河船舶建造规范》（2016）第2篇第8章“轴系及螺旋桨”8.1.4.1的要求：船检机构应审查轴系强度计算书，包括联轴器和连接螺栓的强度计算。若采用普通螺栓连接时，还应包括螺栓预紧力的计算（备查）。（2）根据《材料与焊接规范》第1篇第5章锻钢件第3节“轴系与机械结构用锻钢件” 5.3.4的要求，对材料的试验与试样中明确提到了需对轴系法兰螺栓进行取样与试验。从上述两条规范中我们可以得出螺栓的材料、强度及螺栓预紧力是作为轴系连接螺栓重要的三个因素。


四、事故原因分析


01螺栓的材料

假如本次事故中该船选用锻钢件制作的螺栓，那么螺栓质量也就会比较好，发生断裂的几率会比较低。经问询船方后得知，该法兰连接螺栓是船东自行于一年前在五金店购买普通螺栓（材质不明）。

02螺栓的强度

由于螺栓承受的应力如果大于螺栓的强度，那么螺栓就会很容易出现断裂的现象。因此船方在使用螺栓的时候，需要了解该螺栓所能够承受的强度是多大。如果船方能够选择高强度的螺栓，螺栓在一定程度上断裂的几率就会比较低。经问询船方后得知，船方在购买螺栓时根本没有考虑到强度因素，也无法提供连接螺栓的强度计算书，只是购买了同尺寸的螺栓。

03螺栓的预紧力矩

螺栓在使用中会受到拉应力、剪应力两种力，而预紧力的控制是为了保证法兰连接系统紧密不漏、安全可靠地长周期运行。过大或过小的预紧力以及船舶振动等因素均会对螺栓连接的密封产生不利影响，因此螺栓预紧力的施加与控制就显得十分重要。螺栓松动也是引起螺栓断裂的重要原因。经问询船方后得知，船方在安装螺栓时根本没有考虑到预紧力因素，也无法提供连接螺栓预紧力的计算书。在船舶的营运期间，也未检查连接螺栓是否松动，无法提供上紧螺栓的扭力扳手，甚至船方未能提供对应该连接螺栓规格的固定扳手。


五、事件启示及教训


经过以上螺栓断裂的原因分析，可以发现船方对重要螺栓的材料、强度及螺栓预紧力一无所知。因此该轮发生本次机电故障，偶尔中带着必然。经过船舶检查及故障原因分析后，我们对船方提出了如下建议：

01重视对轴系联轴器和连接螺栓的材料、强度计算及预紧力等因素对船舶航行安全的影响。对各类图纸与资料，尤其是重要的计算书，如轴系扭转振动、回旋振动、纵向振动及校中的计算书、螺旋桨强度计算书等，应妥善保存。

02在购买适配件时，应严格按照各类计算书中的要求，关注适配件的材料、强度等因素，切勿随意购买。

03船舶应加强日常的巡回检查与维护保养，并配备必要的工具。在日常的船舶配件更换及维修时，应严格按照各类计算书、说明书中的要求，尤其是重点关注预紧力、装配间隙等数值，切勿随性修理。


本次事故中轴系法兰连接螺栓的断裂，船舶失速失控。不但造成该轮的经济损失，也造成了当时航行时的紧迫局面。希望其他船舶在该起机电故障事件中也吸取教训，以免类似事件的再次发生。