船舶尾軸用環保潤滑油調查

　　為降低潤滑油泄漏對海洋環境的影響，美國環保署(U.S. Environmental Protection Agency，簡稱EPA)于2013年發布“國家污染物排放消減船舶通用許可”(簡稱VGP 2013)，要求進入美國水域船舶使用環保潤滑油(Environmentally acceptable lubricants，簡稱EAL)。DNV最新調查顯示，VGP 2013強制生效后，使用EAL的新建船和老舊船出現尾軸高溫損傷案例不斷增多，引發行業對EAL與礦物潤滑油性能差異和尾軸高溫原因的調查研究。本文對相關研究進行梳理匯總，并對使用EAL的船舶提出避免軸系損傷的建議，供業界參考。

　　一、VGP 2013中EAL相關規定

　　VGP 2013第2.2.9條規定：所有進入美國水域(沿海3公里)長度超過79英尺(24.08m)的商船，在油水界面上必須使用EAL，除非技術上不可行。為更好理解該規定，對相關概念進行解釋。

　　油水界面：存在油水界面的設備包括但不限于以下幾種：可調距槳、推進器液壓油及其他可能從油封或表面排放潤滑油入海的設備(如明輪、尾軸管、螺旋槳軸承、減搖裝置、舵承、全回轉推進器、吊艙式推進器、浸沒的鋼絲繩和機械設備等)。VGP 2013推薦但不強制甲板機械等可能有雨水沖刷造成污染的設備使用EAL。

　　EAL：滿足“可生物降解”、“最低限度毒性”和“非生物積聚”特性的潤滑油。目前滿足VGP 2013的EAL包括但不限于通過以下認證并獲得標識的油品：

　　1.German Blue Angel;

　　2.European Eco-label;

　　3.Nordic Swan;

　　4.the Swedish Standards SS 155434 and 155470;

　　5.Convention for the Protection of the Marine Environment of the North-East Atlantic(OSPAR) ;

　　6.EPA’s Design for the Environment(DfE)。

　　技術上不可行：1.沒有經認可的滿足設備制造商規格書要求的EAL可供使用;2.需預潤滑的設備(如鋼絲繩)沒有可用的EAL替代產品;3.船舶航經港口無法獲得滿足制造商規格書要求的EAL產品;4.必須等到船舶進干塢時才能更換或使用EAL。

　　EPA原則上認為2013年12月19日以后建造的新船不存在技術上不可行的條件，因為“新船”在設計、選型階段可以選擇符合EAL要求的產品，同時也可以通過使用海水潤滑系統或空氣密封裝置來規避EAL的要求。

　　EPA在FAQs中舉了兩個例子：1.以新造船為例，某船已與尾密封產品提供商簽訂合同，但尾密封提供商沒有與EAL相匹配的密封系統，EPA解釋為不具備“技術上不可行”的條件，雖然有合同在先，但船廠可以選擇其他類型的密封系統。2.以現有船為例，在下次干塢檢驗之前，現有設備中兩種潤滑油不能混用或密封材料和潤滑油無法更換，可視為技術上不可行，此時船舶經營人應對無法使用EAL的原因做出說明并記錄在冊，在年度報告中標示未使用部位，直至下次干塢檢驗時更換EAL。

　　二、EAL與礦物油區別

　　(一)EPA調查研究

EPA將EAL基礎油分為植物油、合成酯 、聚亞烷基二醇(簡稱PAG)，并將EAL與礦物油進行對比。EAL除具備“可生物降解”、“最低限度毒性”和“非生物積聚”特性外，還包含以下優缺點：

　　(二)主流船級社調查研究

　　ABS和DNV GL分別發起了兩個研究項目，研究EAL與礦物油之間的差異，研究成果匯總如下：

　　1. 粘度是選擇EAL的最主要因素，粘度越大，最小油膜厚度和潤滑油承載能力越大，選擇相比礦物油高一等級的EAL能夠提高軸系安全系數;

　　2. 在較高的壓力下，相同等級的EAL相比礦物油的真實粘性更低，表現為在極端工況下，EAL的承載能力顯著降低。在相同粘度的EAL中選擇較高粘壓系數的潤滑油能夠提供更高的軸系安全系數;

　　3. 溫度低于40℃時，相同等級的EAL相比礦物油的真實粘性更低，導致船舶在冷啟動或系泊試驗階段更容易出現尾軸軸承損傷;

　　4. 相比礦物油，EAL與海水接觸后更容易形成酸性化合物導致軸系設備腐蝕;

　　5. 相比礦物油，EAL對軸系設計和對中工藝提出更高的要求，必須充分考慮使用EAL導致的軸系設計和安裝敏感性。

　　最近的航運經驗顯示，老舊船舶的螺旋槳尾軸軸承損壞案例呈現不斷增加趨勢，DNV GL目前正對EAL中/長期劣化性能、油膜形成能力、混合和邊界潤滑行為以及EAL劣化對維護成本的影響開展研究。

　　三、船級社對EAL規范強制生效的應對措施

　　(一)CCS的應對措施

　　CCS于2013年9月4日發布技術通告，詳細介紹美國環保署關于“船舶油水界面使用環保潤滑油”的規定。VGP 2013生效后，CCS即開始跟蹤市場使用情況，在高溫報警比較集中的轄區開展調查研究，并于 2014年11月7日成功召開“美國環保署環保潤滑油應用研討會”。

　　CCS于2016年發布《美國環保署環保潤滑油要求實施檢驗指南2016》，2019年根據用戶使用反饋意見對該版本進行修訂，發布2019版本。指南中詳細闡述美國環保署有關EAL的技術要求;結合美國環保署有關規定，制定“EAL”附加標志檢驗要求，明確相關檢驗流程和技術要點;針對目前EAL使用過程中存在的問題，從軸系設計、安裝工藝和操作方法等方面，對軸系采用EAL的船舶提出了關鍵控制點。

　　(二)DNV GL的應對措施

　　DNV GL根據聯合研究項目最新成果更新了尾軸驗收規范，在油膜潤滑驗收標準中增加EAL粘度影響參數，區分了環保潤滑油和礦物油，以保證使用EAL時擁有與礦物油相同的軸系安全系數，最新驗收規范已于2019年7月1日生效。為了更好提高軸系安全系數，DNV GL引入了兩種船級符號Shaft align (1) and Shaft align (2)供船東選擇。

　　四

　　對使用EAL船舶的相關建議

　　VGP 2013于2013年12月19日生效，2018年12月19日失效。但2018年簽署的《船舶意外排放法》(VIDA)要求EPA制定與VGP 2013同樣嚴格的船舶排放標準，新排放標準需在海岸警衛隊制定實施條例后生效執行，預計生效時間為2022年，在此期間VGP 2013繼續有效。因此，建議航行于美國航線上的船舶相關方注意關注新規要求及進展，提前做好準備以避免因違反新要求帶來的處罰和經濟損失。

　　船舶設計階段：盡可能采用有尾管前軸承和多斜度軸承設計;盡可能降低船舶尾軸與尾管后軸承的相對傾角;充分考慮不同裝載狀態下船體變形和螺旋槳附加彎矩的影響;采用海水潤滑系統或空氣密封系統來規避美國環保署EAL的相關要求。

　　船舶建造階段：完善施工工藝，確保施工精度;無前軸承布置時，在軸系頂升階段，盡量避免對中間軸承的調整;提高尾軸和軸承表面粗糙度等級。

　　船舶試航階段：在開展操舵試驗、全回轉試驗等之前，船舶軸系應在低轉速、小舵角的情況下充分磨合。如能確保EAL置換充分，可先采用礦物油開展系泊試驗和試航，然后再更換成環保潤滑油進行試驗，以消除磨合期影響，但需注意船級社規范中有無試航階段必須使用EAL的要求。

　　船舶運營階段：船舶交船初期，應避免淺吃水操滿舵的情況，同時密切監視軸承溫度變化;使用技術成熟、粘度等級相對較高的EAL;盡量避免螺旋槳非全浸沒下高速運轉;改善投油工藝，盡量降低EAL被摻雜其他雜質的可能性;定期監測主尾軸軸承潤滑系統內EAL含水量、總酸值、軸承/尾軸金屬粒子含量，保證滿足潤滑油和密封件制造商推薦的持續使用的要求。