某型柴油機滑油泵緊固件斷裂原因分析

倪小明

[摘 ? ?要 ]通過對某型柴油機機帶滑油泵緊固件斷裂原因的分析，利用故障樹法，對可能引起的影響因素進行排查與分析，確定了質(zhì)量問題產(chǎn)生的原因。

[關(guān)鍵詞]柴油機;質(zhì)量問題;故障樹;原因分析

[中圖分類號]U672[文獻標(biāo)志碼]A [文章編號]2095–6487（2020）07–00–02

[Abstract]Through the analysis of the reasons for the fracture of the fasteners of a certain type of diesel engine with lubricating oil pump， the fault tree method was used to investigate and analyze the possible influencing factors， and the cause of the quality problem was determined.

[Keywords]diesel engine; quality problem; fault tree; cause analysis

1 故障描述

HY1#A項目18PA6B柴油發(fā)現(xiàn)機組，2017年9月11、12日晚，進行了“現(xiàn)場備用電源系統(tǒng)—順序加載試驗”，驗證各工況下柴油發(fā)電機能夠按照設(shè)計要求進行模式切換、啟動和帶載，以及能否保證電壓、頻率符合設(shè)計要求性試驗。試驗過程中柴油發(fā)電機組共進行了12次的啟停，總共運行時間為2h。2017年9月13日在503試驗完成后，業(yè)主對試驗后的滲漏情況進行了檢查驗證，發(fā)現(xiàn)HY1-ZOS-MP-02A備用柴油機A機帶滑油泵與柴油機公共底座連接的螺柱斷裂。9月28日，維修人員在拆卸螺柱過程中，又發(fā)現(xiàn)一個螺柱（2#螺柱）已經(jīng)斷裂。斷裂位置及斷裂螺柱斷口，如圖1～圖3所示。

2 可能產(chǎn)生的原因

根據(jù)我司多年的經(jīng)驗，緊固件斷裂一般可能產(chǎn)生的原因由主要以下幾種可能：

2.1 設(shè)計原因

（1）螺柱規(guī)格及等級。

（2）螺母型式。

2.2 零件質(zhì)量問題

螺柱質(zhì)量問題。

2.3 裝配問題

（1）螺母擰緊力矩不均勻。

（2）螺母擰緊力矩未按工藝執(zhí)行。

3 原因排查與分析工作

3.1 對滑油泵與柴油機公共底座連接的螺柱技術(shù)狀態(tài)排查

（1）螺柱、螺母均符合當(dāng)時圖紙要求，但裝配的螺柱非專利方選用螺柱。所裝螺柱是西安電站分公司選用的螺柱，西安電站工程分公司配置的螺柱為10.9級，專利方配置的螺栓為8.8級，屬于重復(fù)配置，但都符合使用要求。在機組出廠后，公司為統(tǒng)一生產(chǎn)，進行設(shè)計更改，將10.9級螺柱刪除，只保留8.8級螺柱，但三門及海陽現(xiàn)場未進行更改。

（2）在滑油泵與公共底座安裝時，專利方要求配置定位銷，西安陜柴重工核應(yīng)急裝備有限公司圖紙及文藝文件也要求配置定位銷，但在實際裝配中，沒有落實到位，經(jīng)核實，三門項目四臺機組都未配置定位銷，海陽1#兩臺機組未配置定位銷，海陽2#兩臺機組已配置定位銷。

3.2 零件質(zhì)量問題狀態(tài)排查

（1）廠內(nèi)復(fù)查公共底座螺紋孔檢測報告，螺紋尺寸及形位公差均符合圖紙要求。

（2）復(fù)查本臺機裝機同批次螺柱入廠檢驗報告，抽檢復(fù)驗的螺柱化學(xué)成分、機械性能、硬度、表面質(zhì)量等指標(biāo)（GB/T3098.1標(biāo)準(zhǔn)要求的項目）均符合當(dāng)時檢測標(biāo)準(zhǔn)和檢測要求。

3.3 裝配問題的狀態(tài)排查

廠內(nèi)復(fù)查此位置螺母擰緊力矩技術(shù)要求，螺母擰緊力矩為150～210N/m，工藝文件要求明確。但由于時間久遠，未找到該位置的螺栓安裝力矩記錄。根據(jù)設(shè)計要求和項目經(jīng)驗確定，此部位非柴油機關(guān)鍵部位，廠內(nèi)通常在裝配時會使用常規(guī)扳手裝配螺母，常規(guī)扳手裝配有可能存在力矩過大和力矩不均的風(fēng)險。

4 故障原因診斷

參考蘇州熱工研究院第三方復(fù)驗情況以及上述故障排查分析可知：螺柱斷裂為疲勞斷裂。而產(chǎn)生疲勞斷裂主要原因是以下情況：

（1）專利方設(shè)計此螺柱為8.8級，但我司在設(shè)計時選用了10.9級螺柱，由于10.9級螺柱強度要求比8.8級螺柱高一個等級，韌性相比低一個層級。而公司未按照專利方配置的螺栓8.8級選用此部位的螺栓等級（選用10.9級，提高了一個等級），推測是在引用消化專利技術(shù)的過程中設(shè)計選用國標(biāo)螺柱的經(jīng)驗不足是造成本次螺柱斷裂的原因。

（2）根據(jù)第三方復(fù)檢結(jié)論可知，5個螺柱硬度均超出GB/T3098.1-2010標(biāo)準(zhǔn)要求，室溫拉伸性能高于標(biāo)準(zhǔn)要求，推斷材料韌性不佳。10.9螺柱的布氏硬度為316～375HBW，檢測發(fā)現(xiàn)硬度都超過上限值。核查該螺柱供應(yīng)商質(zhì)量文件及入廠復(fù)驗資料，證實該批次螺柱的硬度結(jié)果在裝配前都在標(biāo)準(zhǔn)允許的范圍之內(nèi)，故導(dǎo)致出現(xiàn)該問題的原因有兩個：一個是硬度值合格但趨近于上限值。另一個是螺柱使在用過程中，由于反復(fù)的安裝及拆卸，及在柴油機工作時所承受的外力的影響，一定會導(dǎo)致發(fā)硬度升高，韌性降低的情況。從而導(dǎo)致最終檢測結(jié)果硬度值超標(biāo)。

（3）根據(jù)第三方復(fù)檢結(jié)論可知，兩個斷裂螺柱的失效模式均為疲勞斷裂，其失效可能與連接部件的振動有關(guān)。經(jīng)公司排查，在滑油泵與公共底座安裝時，為了減輕機組運行時機帶滑油泵與公用底座連接的交變載荷而導(dǎo)致的材料疲勞，專利方要求配置定位銷，而海陽1號機組此部位未按專利方要求配置定位銷。推斷是由于在廠內(nèi)裝配時，遺漏了對海陽1號機組及三門1、2號機組按專利方要求配置定位銷，可能是造成本次螺柱斷裂的原因。

（4）此外，第三方檢測還發(fā)現(xiàn)，在斷裂的螺柱中還發(fā)現(xiàn)了非金屬夾雜物，這在一定程度上降低了螺柱的抗疲勞性能，從而促進疲勞裂紋擴展，也是造成本次螺柱斷裂的原因。

5 結(jié)束語

通過上述分析可知，本次螺柱斷裂主要是以下兩種原因的綜合作用：

（1）公司未按照專利方要求配置相應(yīng)等級的螺栓。

（2）螺柱硬度較高。

參考文獻

[1] 熊小龍，王建國，王立華，等.某型柴油機滑油壓力低原因分析[J].內(nèi)燃機，2015（3）：26-29.

[2] 田永維，張杰.某型柴油機高壓油泵滾輪異常磨損原因分析與排除[J].柴油機，2017，39（4）：55-56.

[3] 滕子強.某型船噴油泵柴油腔進滑油技術(shù)攻關(guān)[J].中國修船，2019，32（3）：9-10.

[4] 張曉，蘇明亮，王娟，等.某型柴油機潤滑系統(tǒng)仿真分析[J].大連交通大學(xué)學(xué)報，2017（5）：42-44.

[5] 岳三民，竇振寰，秦軍紅，等.某型大功率柴油機進氣閥座異常磨損原因分析[J].柴油機，2017（6）：50-52.

[6] 杜巍，安一峰，劉福水，等.環(huán)境壓力對柴油機潤滑系統(tǒng)流動特性的影響[J].潤滑與密封，2016，41（6）：4-8.

[7] 李緒揚.發(fā)電柴油機高壓油泵柱塞卡阻實例[J].航海技術(shù)，2015（4）：38-39.

[8] 李柱國，周洪澍，劉玉斌，等.鐵譜分析技術(shù)在燃油中非金屬雜質(zhì)監(jiān)測方面應(yīng)用的研究[J].船舶節(jié)能，2002（4）：24-26.

[9] 周海明.一種柴油機機油油面升高的故障原因[J].內(nèi)燃機燃油噴射和控制，2004（3）：40.

[10] 鹿東榮，伍彩文.某型發(fā)動機一級主動齒輪斷裂原因分析[J].中國高新技術(shù)企業(yè)，2017（8）：92-93.