船舶尾轴用环保润滑油调查

　　为降低润滑油泄漏对海洋环境的影响，美国环保署(U.S. Environmental Protection Agency，简称EPA)于2013年发布“国家污染物排放消减船舶通用许可”(简称VGP 2013)，要求进入美国水域船舶使用环保润滑油(Environmentally acceptable lubricants，简称EAL)。DNV最新调查显示，VGP 2013强制生效后，使用EAL的新建船和老旧船出现尾轴高温损伤案例不断增多，引发行业对EAL与矿物润滑油性能差异和尾轴高温原因的调查研究。本文对相关研究进行梳理汇总，并对使用EAL的船舶提出避免轴系损伤的建议，供业界参考。

　　一、VGP 2013中EAL相关规定

　　VGP 2013第2.2.9条规定：所有进入美国水域(沿海3公里)长度超过79英尺(24.08m)的商船，在油水界面上必须使用EAL，除非技术上不可行。为更好理解该规定，对相关概念进行解释。

　　油水界面：存在油水界面的设备包括但不限于以下几种：可调距桨、推进器液压油及其他可能从油封或表面排放润滑油入海的设备(如明轮、尾轴管、螺旋桨轴承、减摇装置、舵承、全回转推进器、吊舱式推进器、浸没的钢丝绳和机械设备等)。VGP 2013推荐但不强制甲板机械等可能有雨水冲刷造成污染的设备使用EAL。

　　EAL：满足“可生物降解”、“最低限度毒性”和“非生物积聚”特性的润滑油。目前满足VGP 2013的EAL包括但不限于通过以下认证并获得标识的油品：

　　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)。

　　技术上不可行：1.没有经认可的满足设备制造商规格书要求的EAL可供使用;2.需预润滑的设备(如钢丝绳)没有可用的EAL替代产品;3.船舶航经港口无法获得满足制造商规格书要求的EAL产品;4.必须等到船舶进干坞时才能更换或使用EAL。

　　EPA原则上认为2013年12月19日以后建造的新船不存在技术上不可行的条件，因为“新船”在设计、选型阶段可以选择符合EAL要求的产品，同时也可以通过使用海水润滑系统或空气密封装置来规避EAL的要求。

　　EPA在FAQs中举了两个例子：1.以新造船为例，某船已与尾密封产品提供商签订合同，但尾密封提供商没有与EAL相匹配的密封系统，EPA解释为不具备“技术上不可行”的条件，虽然有合同在先，但船厂可以选择其他类型的密封系统。2.以现有船为例，在下次干坞检验之前，现有设备中两种润滑油不能混用或密封材料和润滑油无法更换，可视为技术上不可行，此时船舶经营人应对无法使用EAL的原因做出说明并记录在册，在年度报告中标示未使用部位，直至下次干坞检验时更换EAL。

　　二、EAL与矿物油区别

　　(一)EPA调查研究

EPA将EAL基础油分为植物油、合成酯 、聚亚烷基二醇(简称PAG)，并将EAL与矿物油进行对比。EAL除具备“可生物降解”、“最低限度毒性”和“非生物积聚”特性外，还包含以下优缺点：

　　(二)主流船级社调查研究

　　ABS和DNV GL分别发起了两个研究项目，研究EAL与矿物油之间的差异，研究成果汇总如下：

　　1. 粘度是选择EAL的最主要因素，粘度越大，最小油膜厚度和润滑油承载能力越大，选择相比矿物油高一等级的EAL能够提高轴系安全系数;

　　2. 在较高的压力下，相同等级的EAL相比矿物油的真实粘性更低，表现为在极端工况下，EAL的承载能力显著降低。在相同粘度的EAL中选择较高粘压系数的润滑油能够提供更高的轴系安全系数;

　　3. 温度低于40℃时，相同等级的EAL相比矿物油的真实粘性更低，导致船舶在冷启动或系泊试验阶段更容易出现尾轴轴承损伤;

　　4. 相比矿物油，EAL与海水接触后更容易形成酸性化合物导致轴系设备腐蚀;

　　5. 相比矿物油，EAL对轴系设计和对中工艺提出更高的要求，必须充分考虑使用EAL导致的轴系设计和安装敏感性。

　　最近的航运经验显示，老旧船舶的螺旋桨尾轴轴承损坏案例呈现不断增加趋势，DNV GL目前正对EAL中/长期劣化性能、油膜形成能力、混合和边界润滑行为以及EAL劣化对维护成本的影响开展研究。

　　三、船级社对EAL规范强制生效的应对措施

　　(一)CCS的应对措施

　　CCS于2013年9月4日发布技术通告，详细介绍美国环保署关于“船舶油水界面使用环保润滑油”的规定。VGP 2013生效后，CCS即开始跟踪市场使用情况，在高温报警比较集中的辖区开展调查研究，并于 2014年11月7日成功召开“美国环保署环保润滑油应用研讨会”。

　　CCS于2016年发布《美国环保署环保润滑油要求实施检验指南2016》，2019年根据用户使用反馈意见对该版本进行修订，发布2019版本。指南中详细阐述美国环保署有关EAL的技术要求;结合美国环保署有关规定，制定“EAL”附加标志检验要求，明确相关检验流程和技术要点;针对目前EAL使用过程中存在的问题，从轴系设计、安装工艺和操作方法等方面，对轴系采用EAL的船舶提出了关键控制点。

　　(二)DNV GL的应对措施

　　DNV GL根据联合研究项目最新成果更新了尾轴验收规范，在油膜润滑验收标准中增加EAL粘度影响参数，区分了环保润滑油和矿物油，以保证使用EAL时拥有与矿物油相同的轴系安全系数，最新验收规范已于2019年7月1日生效。为了更好提高轴系安全系数，DNV GL引入了两种船级符号Shaft align (1) and Shaft align (2)供船东选择。

　　四

　　对使用EAL船舶的相关建议

　　VGP 2013于2013年12月19日生效，2018年12月19日失效。但2018年签署的《船舶意外排放法》(VIDA)要求EPA制定与VGP 2013同样严格的船舶排放标准，新排放标准需在海岸警卫队制定实施条例后生效执行，预计生效时间为2022年，在此期间VGP 2013继续有效。因此，建议航行于美国航线上的船舶相关方注意关注新规要求及进展，提前做好准备以避免因违反新要求带来的处罚和经济损失。

　　船舶设计阶段：尽可能采用有尾管前轴承和多斜度轴承设计;尽可能降低船舶尾轴与尾管后轴承的相对倾角;充分考虑不同装载状态下船体变形和螺旋桨附加弯矩的影响;采用海水润滑系统或空气密封系统来规避美国环保署EAL的相关要求。

　　船舶建造阶段：完善施工工艺，确保施工精度;无前轴承布置时，在轴系顶升阶段，尽量避免对中间轴承的调整;提高尾轴和轴承表面粗糙度等级。

　　船舶试航阶段：在开展操舵试验、全回转试验等之前，船舶轴系应在低转速、小舵角的情况下充分磨合。如能确保EAL置换充分，可先采用矿物油开展系泊试验和试航，然后再更换成环保润滑油进行试验，以消除磨合期影响，但需注意船级社规范中有无试航阶段必须使用EAL的要求。

　　船舶运营阶段：船舶交船初期，应避免浅吃水操满舵的情况，同时密切监视轴承温度变化;使用技术成熟、粘度等级相对较高的EAL;尽量避免螺旋桨非全浸没下高速运转;改善投油工艺，尽量降低EAL被掺杂其他杂质的可能性;定期监测主尾轴轴承润滑系统内EAL含水量、总酸值、轴承/尾轴金属粒子含量，保证满足润滑油和密封件制造商推荐的持续使用的要求。