近日，由中國船舶工業綜合技術經濟研究院主導制定、中國船舶工業行業協會發布的團體標準T/CANSI 6-2019《船用中空螺旋槳》成功入選工信部2020年團體標準應用示范項目。該標準涉及船用中空螺旋槳創新型產品和制造技術，標準的制定與發布為這項新技術的應用和新產品的推廣奠定了基礎。一新技術研發背景
船用中空螺旋槳是一項創新型產品和制造技術，全稱為船用不銹鋼焊接中空螺旋槳。傳統的船用螺旋槳生產工藝多采用銅合金熔煉后澆鑄到砂型（箱）中成型，冷卻后切去冒口，再經過型面修正加工（如拋光、車削）成為合格的產品。該方式不僅鑄造工藝很復雜，且屬于高能耗和高污染行業。目前螺旋槳制造企業都使用電爐來熔煉銅合金。銅合金在熔煉和澆鑄的過程中不僅損耗大，還會產生渣和廢棄的冒口，難以回收再利用，增加碳排放。此外，該鑄造工藝較復雜，且難以實現機械化和自動化，工人的工作環境也極為惡劣。螺旋槳制造對環境的影響主要是型砂的采挖和處置。目前用于制造螺旋槳的型砂資源日漸枯竭，我國用于鑄造螺旋槳的型砂產地主要在福建河道中，但大規模開挖必將導致自然生態的改變，故不可能持續長久。此外，由于這種型砂在使用時添加了水玻璃固化劑，故無法再生利用，而廢棄的型砂一般多用于填海、填埋溝壑。雖然水玻璃廢砂對環境的危害目前還不十分清楚，但至少會使農田土地沙化。此外，其中殘存的水玻璃，又是一種含氧化鈉的強堿性物質，可使土壤堿化、板結，污染水源或地下水。為克服傳統螺旋槳鑄造工藝的缺陷，需開發一種新穎的螺旋槳機加工制造技術來替代傳統的螺旋槳鑄造技術，不銹鋼焊接中空螺旋槳就是在此背景和指導思想下誕生的。該新型不銹鋼焊接中空螺旋槳的特征是采用新的材料（不銹鋼板）、新的制造方式（機加工+焊接組裝）和新穎結構（槳葉內部呈空心結構）來取代目前市場上主流的銅質鑄造實心螺旋槳，結構如圖所示。
中空螺旋槳槳葉結構圖中空螺旋槳優勢：
1.以先進的焊接工藝（包含自動化焊接技術）來取代鑄造工藝，有效降低能耗、減少碳的排放、減少貴重金屬在熔煉鑄造過程中的損耗；
2.中空結構的螺旋槳實現模塊化制造與組裝，材料的利用率更高，更適應數控機床加工；
3.不銹鋼板材質的穩定性好，在海水中不易被腐蝕，更為經久耐用，受到多工況作業船舶（如拖網漁船、工程船舶）船東的普遍歡迎。然而，依據目前的工藝制造水平，不銹鋼焊接中空螺旋槳比較適合噸位不大的中、小型船舶，尚不適合大噸位船舶和對螺旋槳性能有較高要求的船舶。二標準主要內容。
T/CANSI 6-2019《船用中空螺旋槳》在多年實踐的基礎上規定了葉片結構的形式，使用材料的物理特性和化學成分要求以及保證強度的最小板厚要求。在制造工藝上摒棄了傳統的整體鑄造工藝，開發了一種數控葉面銑型，再焊接組裝的新穎工藝，具有節能、環境友好、自動化程度高的優勢。該標準規定了焊接工藝的要求和焊腳高度的要求。作為一項產品標準，內容還涵蓋術語和定義、制造精度等級的區分、產品的檢驗規則和檢驗要求、包裝、運輸和貯存要求。船用中空螺旋槳的葉片形狀和水動力性能是和常規螺旋槳一致的，其設計原理和計算方法并無區別，唯葉片由實心結構改變為中空結構后，其強度校核方法超出了船舶檢驗規范規定的條件，在這種情況下，規范允許采用理論計算方法來校核其強度，為此，根據規范的原則要求，該標準開發了“船用中空螺旋槳強度校核方法”作為規范性附錄。三標準預期效益
節能減排傳統的螺旋槳生產方式是把銅在電爐中熔化后澆鑄到砂型中，然后毀掉砂型，將螺旋槳剝離出來，切掉冒口，再修整拋光，形成最終產品。生產過程中，電爐熔化金屬是非常耗能的設備，使螺旋槳生產廠成為耗能大戶。同時熔化金屬產生爐渣，加上澆鑄損耗，銅是一種有色金屬，損耗很大，增加了碳的排放量，既耗能又增加排放。不銹鋼中空螺旋槳采用厚鋼板切削成型，大大降低了能耗，而且切屑可以回收利用。單從中空螺旋槳的重量能減輕1/3來說，減少碳排放量的指標也是可觀的。
環保效益傳統螺旋槳鑄造工藝需要的型砂要求比較高，所以只有少數地方可采集，以福建省河道中的型砂最為理想，由于常年開采，資源日漸枯竭，對環境造成破壞。型砂只能一次性使用，由于使用時在型砂中添加凝固劑，廢棄后對環境造成污染，成為可持續發展的障礙。本標準涉及的制造技術采用機加工+焊接組裝工藝，符合螺旋槳制造工藝發展的方向，摒棄了型砂開挖和廢棄帶來的環境損害。為環境的可持續發展帶來社會效益。
使用效益螺旋槳是船舶推進裝置的主要設備，一旦失效會帶來嚴重的后果。中空螺旋槳采用的材料為熱軋不銹鋼板材，其耐海水腐蝕性和韌性都比鑄銅好，因此使用壽命長。船舶螺旋槳遭遇航道中障礙物的碰撞是常有的事，鑄銅槳的葉片碰撞后易脫落，導致整個推進裝置癱瘓。而對于不銹鋼焊接中空螺旋槳來說，遭遇碰撞后，即使葉片打歪變形也不致脫落，船依然能夠依靠殘損的螺旋槳開回來，這是船東看好的一個原因。3.4 經濟效益中空螺旋槳的結構形式和工藝設計便于采用機加工和柔性制造生產方式，適合數控加工和自動化，有利于實現“工業4.0”，提高生產效率，降低制造成本。目前螺旋槳的價格普遍按重量計算，即使鑄造銅質槳和不銹鋼中空焊接螺旋槳的單位重量價格一致，那么同樣尺度的槳，中空螺旋槳的重量輕了1/3，價格下降了33%，對于船東來說也帶來經濟效益。四結論
T/CANSI 6-2019《船用中空螺旋槳》是在總結我國船用中空螺旋槳多年來的設計制造經驗基礎上編制的，代表了我國目前船用中空螺旋槳技術要求的先進水平。該標準為“船舶工業標準體系”中的船用配套設備類補充標準項目，該標準主要內容符合國內現行法規和標準的要求，與其他類型的船用金屬螺旋槳產品標準處于同一體系中，并具有針對性，該標準與相關標準和船級社規范的要求協調一致。總體而言，T/CANSI 6-2019《船用中空螺旋槳》的制定和發布為船用中空螺旋槳創新型產品和制造技術提供了助力，填補了標準空白，為產品應用和技術推廣奠定了基礎。
來源：中國船舶標準化
