Материалы, применяемые для изготовления гребных винтов, их свойства, особенности экспуатации.

Процессы обслуживания и ремонта гребных винтов в первую очередь зависят от материала изготовления гребного винта. Основные материалы:

- марганцовистые латуни;

- алюминиево-никелевые бронзы;

- марганцово-алюминиевые бронзы;

- нержавеющие стали.

Все марганцовистые латуни склонны к коррозионному растрескиванию. Коррозионное растрескивание — это предельный случай коррозии под напряжением, который представ­ляет собой полное разрушение металла в результате одновременного воздействия на него растягивающих напряжений и агрессивной среды — морской воды и даже воздуха. Растягивающие напряжения в лопастях гребных винтов возникают от нагрева при заварке пороков и трещин, при нагреве для правки лопастей, из-за неравномерного нагрева ступиц при монтаже и демонтаже гребных винтов. Для коррозионного растрескивания обычно необходимы растягиваю­щие напряжения, приближающиеся к пределу текучести. У марган­цовистых латуней разрушения наступают при меньших напряже­ниях и проявляются через определенный срок. По эксперимен­тальным данным при нагреве ступицы для монтажа гребного винта на вал кислородно-ацетиленовыми или кислородно-пропановыми горелками напряжения в лопасти достигают 140 МПа. После такого нагрева ступицы гребного винта через 10—12 дней в корневых сечениях лопасти появятся микротре­щины, вызванные растягивающими напряжениями, образовавшими­ся после нагрева. Трещина под влиянием агрессивной среды будет увеличиваться. Дальнейшее развитие трещины из-за циклических напряжений, возникающих при эксплуатации, приведет к обрыву лопасти в корневых сечениях. Поэтому не допускается монтаж и демонтаж гребных винтов из любых материалов путем неравномерного нагрева ступиц открытым пламенем.

Алюминиево- никелевые бронзы практически не склонны к кор­розионному растрескиванию. Однако они в диапазоне температур С склонны к повышению хрупкости. В этом диапазоне при нагреве относительное удлинение уменьшается практически до нуля. Нагрев лопасти, например, для правки имеющегося загиба в диапазоне этих температур, а затем приложение ударной нагрузки неминуемо приведет к облому выправляемого участка лопасти.

Осмотр гребных винтов в эксплуатации рекомендуется производить не реже одного раза в течение 6 мес. Во избежание кавитационной эрозии необходимо осуществлять правку даже самых незначительных погибов лопастей.

Требования к гребным винтам, находящимся в эксплуатации, дифференцируются применительно к трем зонам А, В, С. В зоне А исправление любых дефектов допускается только механическим способом в пределах допусков по ГОСТ 8054—81. В зонах В и С допускается исправление дефектов сваркой. В зоне В общая поверхность дефектов должна занимать не более 20% поверхности одной стороны лопасти, максимальный единичный дефект по площади должен быть не более 10% одной сто­роны лопасти. Зона С не имеет ограничений.

Трещины, выявленные в порту, в котором нельзя произвести ремонт, должны обследоваться для выявления их протяженности и глубины до здорового материала. При глубине трещин, не превышающих 2% толщины лопасти, трещины удаляют шлифованием. Более глубокие трещины засверливают по концам на глубину, превышающую на 5 мм глубину трещин, сквозные трещины засверливают насквозь. В сверления ставят заглушки, а края зачеканивают.

До окончательного ремонта частота вращения гребного винта снижается до значения

Где - номинальная частота вращения, об\мин;

- длина трещины, мм; b - ширина лопасти в месте трещины, мм;

К =0.7 - для зоны А в районе входящей кромки;

К =0.8 - для выходящих кромок зоны А и входящих кромок зоны В;

К =0.9 - для выходящих кромок зоны В;

К =1.0 - для зоны С.

В случае поломки лопасти в качестве временной меры следует удалить (если возможно) противоположную лопасть во избежание дисбаланса греб­ного винта и вибрации валопровода. Следует по возможности избе­гать применения сварочных работ для устранения дефектов. В частности, трещины на поверхности ступицы устраняются путем шлифования до здорового металла. Допустимая без заварки глу­бина трещины в ступице не должна превышать

где - наружный диаметр ступицы, мм; - внутренний диаметр ступицы, мм.

В зоне А и В все дефекты глубиной не более или 2 мм (что больше) необходимо удалять шлифованием.

Глубина заварки не должна превышать мм. Операция шлифования должна производиться при умеренном давлении инструмента. Желательно применять для этой цели высокоскоростной шлифовальный инструмент. Все дефекты следует сгладить, переходы к сошлифованному углублению выполнить как можно плавнее. Править лопасти желательно в горячем состоянии статической нагрузкой без ударов.

Температура нагрева латуни — 500—600°С, алюминиево-никелевой бронзы — 700—900°С, марганцово-алюминиевой бронзы —-700—800°С. Контроль температуры в процессе правки обязателен. Особенно он важен для алюминиево-никелевых бронз.

Сварку, заварку, наплавку целесообразно производить с местным предварительным подогревом исправляемого участка. Для алюминиево-никелевых бронз температура подогрева не должна превышать 150°С, для других латуней и бронз - не более 250°С.

После заварки или правки лопастей, изготовленных из матери­алов, склонных к коррозионному растрескиванию, необходимо про­изводить термическую обработку в форме отжига при следующих температурах: для латуней — 350—400° С; для бронз — 500—550° С. Термическая обработка состоит в отжиге, повышение температуры при нагреве должно происходить равномерно со скоростью не бо­лее 200°С в час. Время выдержки гребных винтов при температуре отжига зависит от габаритных размеров винтов. Для гребных винтов диаметром более 2,0 и до 4,5 м включи­тельно время выдержки составляет не менее 3 ч, диаметром более 4,5 м и до 7,0 м включительно — не менее 5 ч, диаметром более 7,0 м — не менее 6 ч. Охлаждение должно производиться равномерно до температу­ры 150—180° С со скоростью не более 50°С в час.

При отсутствии печей для отжига должна применяться местная термическая обработка. В этих случаях используются различные способы нагрева, так же как и при нагреве лопастей для горячей правки.

Гребные винты, изготовленные из сплавов на медной основе, категорически запрещается окрашивать. При окраске кормового подзора корпуса судна в доке необходимо принять меры, предот­вращающие попадание краски на поверхность винта. Брызги краски окажутся источником питтинговой коррозии. При каждой возможности не реже одного раза в год необходимо производить очи­стку и шлифование лопастей.

Устранение коррозионного и эрозионного воздействия морской среды может быть обеспечено применением электрохимической катодной или протекторной защиты

Протектирующее действие на гребной винт оказывает стальной корпус судна, оборудованный местной протекторной защитой. Для этой защиты могут быть использованы протекторы из алюминиевых сплавов. Окраска корпусов су­дов коррозионно-стойкими покрытиями обеспечивает надежную электрическую изоляцию стального корпуса, но создает условия для коррозии гребного винта, особенно на ходу судна. На ходу гребной вал обычно «всплывает», т, е. самоизолируется масляной пленкой от корпуса. Наличие появившегося сопротивления между валом и корпусом судна приводит к резкому снижению тока, проходящего к гребному винту. В связи с этим для надежной противокоррозионной защиты гребных винтов должен быть создан электрический контакт между валом и корпусом, который обеспечивается контактно-щеточными устройствами.