青島船用錨鏈斷裂原因分析及預(yù)防措施,安全使用要點(diǎn)?
船舶錨鏈是船舶錨泊系統(tǒng)的關(guān)鍵應(yīng)力構(gòu)件,在固定船舶和抵御風(fēng)浪方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用。其性能直接關(guān)系到船舶的航行安全。錨鏈斷裂可能導(dǎo)致嚴(yán)重事故,如船舶失控、擱淺甚至撞擊。因此,有必要對斷裂原因進(jìn)行深入分析,落實(shí)預(yù)防措施,規(guī)范安全使用流程。從斷裂原因、預(yù)防措施和安全操作要點(diǎn)三個方面進(jìn)行了詳細(xì)說明。
一、船用錨鏈斷裂的關(guān)鍵原因
錨鏈斷裂多為“材料缺陷”使用不當(dāng)維修缺失的“共同作用的結(jié)果,具體可分為以下五類:
(1)材料和制造缺陷:先天缺陷埋下隱患
材料不符合標(biāo)準(zhǔn):部分錨鏈采用低型鋼(如未達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)) GB/T 549-2021 規(guī)定的 M3、M4 級高強(qiáng)度鋼)抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度不足,在額定載荷下容易發(fā)生塑性變形甚至斷裂;如果鋼中的硫和磷含量超過標(biāo)準(zhǔn),也會導(dǎo)致材料脆化,降低抗沖擊性。
制造工藝缺陷:環(huán)焊接頭未焊透,存在虛焊或焊瘤,對接焊接強(qiáng)度低于環(huán)本身(焊接強(qiáng)度應(yīng)為≥鏈條本身的強(qiáng)度 90%);熱處理方法不當(dāng)(如淬火溫度不足、淬火不足),導(dǎo)致鏈環(huán)硬度不均勻,內(nèi)部應(yīng)力集中,長期受力后容易出現(xiàn)裂紋。
尺寸偏差超標(biāo):環(huán)徑、厚度不符合標(biāo)準(zhǔn)(例如M4) 級別錨鏈鏈的直徑誤差≤±3%)局部截面過薄,形成受力弱點(diǎn),優(yōu)先發(fā)生斷裂。
(2)過載受力:超過承載極限導(dǎo)致斷裂
錨工況超載:船舶在強(qiáng)風(fēng)、大浪等惡劣天氣下錨定,錨鏈承受的張力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過定量荷載(如10000噸級船舶錨鏈的額定斷裂張力)在強(qiáng)臺風(fēng)下,2000-3000kN 3500kN 以上);如果錨爪沒有牢牢抓住底部,錨鏈反復(fù)承受沖擊荷載,加速疲勞斷裂。
操作錯誤過載:錨鏈被巖石礁石和海底雜物卡住,錨鏈被迫啟動,導(dǎo)致錨鏈局部應(yīng)力急劇增加;如果錨鏈過快,錨鏈會自由落體,產(chǎn)生巨大的沖擊力,超過鏈條的承載極限。
選擇匹配不當(dāng):錨鏈規(guī)格與船舶噸數(shù)不匹配(如100噸級船舶選擇100噸級錨鏈),長期處于超負(fù)荷工作狀態(tài),損壞逐漸積累直至斷裂。
(3)腐蝕損傷:降低材料劣質(zhì)變化的強(qiáng)度
海水腐蝕:錨鏈長時間浸泡在海水中,氯離子會加速鋼的電化學(xué)反應(yīng),形成點(diǎn)蝕和潰爛腐蝕,導(dǎo)致鏈環(huán)厚度變薄,截面減小,強(qiáng)度顯著降低(腐蝕后厚度減?。?qiáng)度下降約為10% 20%)。
大氣腐蝕:暴露在甲板上的錨鏈?zhǔn)艿胶Q罂諝庵宣}霧和濕度的影響,表面形成腐蝕層。如果不及時清潔,腐蝕將擴(kuò)展到內(nèi)部,破壞材料的連續(xù)性。
電偶腐蝕:當(dāng)錨鏈與錨、起錨機(jī)等不同金屬結(jié)構(gòu)連接時,形成電偶電池,加速陽極金屬(一般為錨鏈)的腐蝕深度。
(4)疲勞損傷:反復(fù)受力引起裂紋
錨鏈在錨、錨、錨的過程中,反復(fù)承受拉伸、彎曲、扭轉(zhuǎn)等交變載荷,鏈的應(yīng)力集中位置(如鏈的弧形過渡和對接焊縫)會逐漸產(chǎn)生微觀裂紋。隨著使用次數(shù)的增加(一般) M3級錨鏈疲勞壽命約為 10000 二次交變荷載),裂紋不斷擴(kuò)大,最終導(dǎo)致鏈條突然斷裂。特別是在低溫環(huán)境下,鋼的韌性降低,疲勞裂紋的擴(kuò)展速度加快 30%-50%。
(5)缺乏維護(hù):累計(jì)損傷未及時處理
日常檢查不到位:錨鏈的腐蝕程度、裂紋、變形情況沒有定期檢查,小損傷逐漸發(fā)展成大故障;
潤滑保養(yǎng)不足:鏈接處未定期涂抹防銹潤滑脂,造成損傷加重,同時失去對海水腐蝕的保護(hù)作用;
未及時報(bào)廢:錨鏈已達(dá)到使用壽命(一般為 8-15 年,取決于使用次數(shù)和環(huán)境)或嚴(yán)重?fù)p壞(如鏈環(huán)變形超過直徑) 5%、裂痕長度≥10毫米),仍然正常使用,增加了斷裂的風(fēng)險。
二、錨鏈斷裂的預(yù)防措施
針對上述原因,應(yīng)從“源頭控制、工藝規(guī)范、維護(hù)加強(qiáng)”三個方面落實(shí)防范措施:
(1)嚴(yán)格控制材料和制造質(zhì)量
選型合規(guī):根據(jù)船舶噸數(shù)和航行區(qū)域(如遠(yuǎn)洋船舶)選擇M4 級錨鏈,可以選擇沿海船舶 M3級),選擇符合要求 GB/T 549-2021、ISO 1704-2018 要求供應(yīng)商提供材料檢驗(yàn)報(bào)告、焊接質(zhì)量檢驗(yàn)報(bào)告和拉伸試驗(yàn)報(bào)告等標(biāo)準(zhǔn)錨鏈;
入場檢查:錨鏈到達(dá)后,檢查鏈條尺寸、厚度誤差,對焊縫進(jìn)行超聲波探傷(探傷比例)≥20%),對鋼材進(jìn)行力學(xué)性能試驗(yàn)(抗拉、屈服強(qiáng)度試驗(yàn)),確保質(zhì)量達(dá)標(biāo)。
(2)規(guī)范操作,防止過載受力
合理錨定:錨定前勘察海底地形,繞過巖石礁石和淺灘區(qū)域;避風(fēng)港錨定優(yōu)先于極端天氣。如果需要在廣闊的水域錨定,錨鏈應(yīng)適當(dāng)釋放較長時間(通常為水深) 3-5 倍),降低錨鏈拉力;
正確操作:如果錨鏈在錨起時卡住,應(yīng)緩慢調(diào)整船位,防止強(qiáng)制拉動;拋錨時控制速度,通過制動裝置緩解錨鏈下落速度,降低沖擊載荷;
定期校正:起錨機(jī)的拉力限位器需要每半年校正一次,以確保錨鏈的應(yīng)力達(dá)到額定值 1.1 倍時自動停機(jī),避免過載。
(3)加強(qiáng)腐蝕保護(hù)
涂層保護(hù):錨鏈出廠前噴涂專用海洋防腐涂料(如環(huán)氧煤瀝青涂料)≥200μm),每 1-2 每年再涂一次;在鏈接處涂上鋰基防銹潤滑脂,兼顧潤化和防腐功能;
陰極保護(hù):犧牲陽極(如鋅合金陽極)安裝在錨鏈周圍,通過犧牲陽極保護(hù)錨鏈免受電化學(xué)反應(yīng),每個陽極 2-3 每年更換一次;
定期清洗:每次出航后,用高壓淡水清洗錨鏈表面的鹽垢和銹蝕,保持表面清潔。
(4)加強(qiáng)疲勞損傷控制
控制使用次數(shù):減少不必要的頻繁起錨、拋錨,減少錨鏈交變荷載頻率;
應(yīng)力集中提升:對鏈環(huán)弧形過渡處進(jìn)行拋光處理,減少應(yīng)力集中;選擇圓弧過渡對接焊縫,提高疲勞性能;
定期檢查:每年對錨鏈進(jìn)行磁粉探傷或滲透探傷,重點(diǎn)檢查鏈環(huán)弧形、對接焊縫,及時發(fā)現(xiàn)并修補(bǔ)微裂紋。
三、錨鏈安全操作要點(diǎn)
日常檢查:每天錨前檢查錨鏈?zhǔn)欠裼忻黠@變形、裂紋和腐蝕,鏈接是否牢固;錨固后,檢查錨鏈?zhǔn)欠窨ㄗ『桶l(fā)出異常噪音,以確保順利運(yùn)行。
定期維護(hù):每季度對錨鏈進(jìn)行一次全方面維護(hù),包括清潔、除銹、油漆和潤滑;每年進(jìn)行一次張力試驗(yàn)(實(shí)驗(yàn)張力為額定斷裂張力)對錨鏈強(qiáng)度進(jìn)行60%-70%的測試。
報(bào)廢更換:當(dāng)錨鏈出現(xiàn)以下情況時,必須報(bào)廢:①超過原直徑的鏈環(huán)直徑磨損率 10%;②環(huán)形變形超過直徑 5%;③出現(xiàn)長度≥10mm 的裂痕;④達(dá)到規(guī)定的使用壽命,性能明顯下降。
應(yīng)急管理:如果錨鏈在錨泊過程中突然斷裂,應(yīng)立即啟動備用錨系統(tǒng)(如備用錨),同時調(diào)整船位,防止船舶失控;應(yīng)及時回收斷裂的錨鏈,以防止影響其他船舶的航行。
四、總結(jié)
船用錨鏈斷裂的預(yù)防需要堅(jiān)持“預(yù)防為主,預(yù)防與控制相結(jié)合”的原則。通過嚴(yán)格控制質(zhì)量根源,防止過載受力,做好腐蝕和疲勞保護(hù)工作,從材料選擇、規(guī)范操作、加強(qiáng)維護(hù)三個維度施加力量,較大限度地降低斷裂風(fēng)險。同時,船員要靈活運(yùn)用錨鏈的安全使用要點(diǎn),定期檢查維護(hù),及時處理潛在隱患,確保錨鏈?zhǔn)冀K處于可靠運(yùn)行狀態(tài),為船舶航行安全提供堅(jiān)實(shí)保障。