- ▸Уплотнительные кольца из углеродного графита, обладающие коррозионной стойкостью в морской воде, самосмазывающимися свойствами и низким износом, являются предпочтительным материалом для трения в уплотнениях кормового вала судна.
- ▸В условиях высокосоленой морской воды графит с антимоновой пропиткой склонен к образованию ямок — рекомендуется использовать графит с медной или смоляной пропиткой в сочетании с втулками из нержавеющей стали 316L или с керамическим покрытием.
- ▸Рабочие поверхности уплотнений кормового вала требуют плоскостности ≤ 0,6 μm и шероховатости Ra ≤ 0,1 μm, что достигается однократной алмазной токарной обработкой и химико-механической полировкой.
- ▸Уплотнение лицевой поверхности на контейнеровозе вместимостью 8000 TEU с неподвижным кольцом M106D с антимоновой пропиткой и вращающимся кольцом из SiC обеспечивает утечку менее 2 л/24 ч.
Кормовой вал судна соединяет главный двигатель с гребным винтом, а уплотнение кормового вала располагается на стыке корпуса и морской воды в очень жестких условиях: оно должно выдерживать внешнее давление воды 0,1~0,3 МПа, компенсировать эксцентриситет вала, вибрации и пульсации винта, а также соответствовать строгим требованиям IMO и MARPOL по ограничению утечки смазки. Углеродный графит — благодаря коррозионной стойкости в морской воде, самосмазывающимся свойствам и низкому износу — стал предпочтительным материалом для трения в губках и рабочих поверхностях уплотнений кормового вала. Компания Huahao Sealing Co., Ltd. поставляет графитовые уплотнительные кольца для кормовых валов многим отечественным судостроительным заводам; в этой статье изложены основные инженерные аспекты.
1. Типичные конструкции уплотнений кормового вала
1.1 Губчатое уплотнение
Губчатое уплотнение прижимает резиновую губку к поверхности вала; оно широко применяется на малых и средних судах. Под губкой часто устанавливается резервное уплотнительное кольцо из графита с медью для аварийного использования. Наши резервные уплотнительные кольца изготовлены из M106D с антимоновой пропиткой — материал с высокой твердостью и износостойкостью для кратковременной аварийной эксплуатации.
1.2 Торцевое уплотнение
Два параллельных уплотнительных кольца контактируют друг с другом для герметизации, широко применяются на больших грузовых судах и танкерах. Вращающееся кольцо обычно из карбида кремния или оксида алюминия (керамика), а неподвижное — из пропитанного углеродного графита. Для балкера грузоподъемностью 50 000 DWT мы поставляем неподвижное кольцо из M106D с антимоновой пропиткой в сочетании с реакционноспеченным карбидом кремния — значение PV достигает 8 МПа·м/с, при этом обеспечивается трехлетняя безотказная работа.
1.3 Уплотнение с водяной смазкой в подшипнике
На экологически требовательных судах применяются подшипники с водяной смазкой, где в качестве смазки используется морская вода. Материал подшипника часто представляет собой графит с медной или смоляной пропиткой в сочетании с втулками из нержавеющей стали или с керамическим покрытием.
2. Технические требования к графитовым кольцам уплотнения вала кормы
2.1 Коррозионная стойкость в морской воде
Морская вода содержит около 3,5% растворённых солей, концентрация хлоридов достигает 19 000 мг/л. Сурьма может подвергаться селективной коррозии при длительном погружении. Рекомендуется:
- Пропитка смолой M106H: пресная или малосолёная вода, ≤ 60°C
- Медная пропитка графита: высокосолёная морская вода, в сочетании с нержавеющей или керамически покрытой втулкой
- Пара силицид кремния: для условий с высоким PV и длительным сроком службы
2.2 Устойчивость к вибрационной усталости
В море вал испытывает радиальное биение и угловое отклонение. Графитовые кольца под вибрационной нагрузкой склонны к хрупкому растрескиванию. Наши меры по улучшению включают:
- Высокопрочный пропитанный графит с пределом прочности на сжатие ≥ 200 МПа
- Радиальные буферные канавки на неподвижной поверхности для распределения контактных напряжений
- Корпус из нержавеющей стали 316L, посадка с натягом и уплотнение эластомерным кольцом
2.3 Плоскостность и шероховатость рабочей поверхности
Плоскостность уплотнительной поверхности вала кормы ≤ 0,6 μm, шероховатость Ra ≤ 0,1 μm. Мы применяем алмазную токарную обработку с одной точкой и химико-механическую полировку для стабильного достижения плоскостности 0,4 μm и Ra 0,05 μm.
3. Типичные случаи применения на судах
3.1 Внутреннее сухогрузное судно (2000 DWT)
Внутреннее сухогрузное судно водоизмещением 2000 DWT использует простое губчатое уплотнение с губой из NBR и графитовым упорным кольцом. Исходное кольцо с сурьмяной пропиткой подверглось питтинговой коррозии в течение 6 месяцев в пресноводно-солоноватой воде устья Янцзы. Переход на наше медно-пропитанное кольцо обеспечил 18 месяцев эксплуатации без осмотров с износом всего 0,08 мм.
3.2 Контейнеровоз дальнего плавания (8000 TEU)
Контейнеровоз вместимостью 8000 TEU использует торцевое уплотнение: диаметр вала 580 мм, скорость 90 об/мин, внешнее давление воды 0,18 МПа. Наше неподвижное кольцо M106D с сурьмяной пропиткой в паре с вращающимся кольцом из силицида кремния поддерживает утечку ниже 2 л/24ч, соответствуя требованиям IMO MEPC.191(61).
3.3 Судно снабжения оффшорной платформы
Судно снабжения оффшорной платформы использует полностью водо-смазываемое торцевое уплотнение вала кормы с морской водой при 5~30°C. Наша графитовая втулка с пропиткой смолой, внутренним диаметром 320 мм, в паре с хромированным нержавеющим корпусом изнашивается на 0,02 мм/1000 ч — что соответствует пятилетнему циклу капитального ремонта по классификационным требованиям.
4. Анализ отказов и улучшения
4.1 Термическое растрескивание поверхности
При высоких PV локальный перегрев вызывает термические напряжения и трещины. Меры: выбирать графит с медной или сурьмяной пропиткой с повышенной теплопроводностью; оптимизировать циркуляцию охлаждающей воды; правильно снижать давление на поверхность.
4.2 Ожоги от сухого трения
После докового ремонта торцевое уплотнение вала кормы начинает работать в условиях сухого трения. Меры: предварительно заполнить камеру уплотнения смазкой; вручную повернуть вал на 2–3 оборота перед запуском для формирования начальной смазочной плёнки.
4.3 Попадание посторонних предметов
Рыболовные сети и пластиковые пакеты могут засасываться в уплотнительную поверхность, вызывая царапины. Меры: установить режущий защитный элемент на входе в вал; регулярно осматривать и очищать камеру уплотнения.
5. Рекомендации по инспекции и техническому обслуживанию
- Ежедневная проверка: перед каждым рейсом контролировать уровень утечки — норма < 5 л/24ч
- Квартальная проверка: прикоснуться к корпусу уплотнения; разница температуры с окружающей средой должна быть < 15°C
- Годовая проверка: отобрать образец масла на содержание воды
- Проверка при доковом ремонте: измерить износ поверхности; заменить при износе более 1,5 мм
Заключение
Выбор графитового уплотнительного кольца для уплотнения вала кормы должен учитывать тип судна, солёность воды, параметры вала и требования к окружающей среде. Компания Huahao Sealing Co., Ltd. имеет сертификаты CCS, ABS и DNV и поставляет графитовые уплотнительные кольца, втулки и резервные уплотнения для уплотнения вала кормы всех размеров. Наша инженерная команда сотрудничает с судостроительными верфями по вопросам проектирования уплотнений, анализа отказов и прогнозирования срока службы — пожалуйста, свяжитесь с нами для получения дополнительной информации.