【船机帮】船用中速柴油机连杆轴瓦缺陷案例分析

船机故障心莫慌，遇事不决船机帮

导读

柴油机连杆大端轴瓦是柴油机的重要零部件，轴瓦的损坏失效可能导致曲柄乃至整个柴油机的损坏。

船用中速柴油机连杆轴瓦缺陷案例分析 音频： 00:00 08:46 合集 #有声阅读 22个

连杆大端与曲柄销相连，和曲轴一起作旋转运动;连杆大端轴瓦(下称轴瓦)承受气体最高燃烧压力和活塞连杆惯性力等，压、应力高且属于周期性冲击负荷。

轴瓦损坏主要表现为龟裂、脱壳等;其表面易被润滑油中的机械杂质磨损、擦伤。

柴油机出厂检验包括部件检查:

拆检，即在试验运行结束后，应对至少一个气缸的主要部件和特别容易磨损的部件拆开检查。连杆大端轴瓦属于拆检范围。

本文针对某柴油机出厂检验时发现的连杆大端下瓦缺陷，分析其原因并提出防范建议。

本次检验的柴油机为船用中速柴油机，具体参数见表1。

选择的拆检项目为拆检第4缸主要部件及4#主轴瓦。

一

缺陷认定

柴油机运行试验后，在拆出的连杆大端下瓦上发现一条白色细纹，如图1所示。

图1 4#缸连杆下瓦的细长纹路

该细纹初看类似装配时塞尺产生的定位痕迹，但是该纹路较装配痕迹长，贯穿整个轴瓦宽度，用油刮修理无法消除;仔细触摸可感觉该纹路有轻微的凸出手感，而定位痕迹不应有手感，更不可能是凸出的手感。

因此，否定了定位痕迹的说法。

做进一步表面清理并仔细观察，发现:

沿白色纹路方向在油槽侧面存在多点疑似缺陷(图2)。

图2 4#钢下瓦纹路端面的疑似缺陷

因此怀疑这可能是一个离轴瓦表面0.5~1mm处，贯穿整个轴瓦宽度的缺陷。

但工厂现场技术人员不认可此缺陷判断，认为可能是类似擦痕的表面问题。

为了验证是否存在缺陷和避免误判，要求工厂派出有资质的探伤人员进行探伤。

经与探伤人员商量:

由于目测已能看到疑似缺陷，且磁粉探伤不便整体定性，决定使用着色探伤。

图3为探伤情况。

图3 4#缸连杆下瓦探伤显像

探伤人员当场下结论为裂纹。

现场有技术人员质疑可能是着色剂没有擦净，因此请探伤人员将显像擦掉，直接再次喷显像剂(不再着色)进行二次显像，如图4。

图4 4#缸连杆下瓦二次显像结果

结果相同。

据此认定:

柴油机第4缸连杆大端下瓦(批号: 12179) 存在缺陷，离瓦表面0.5~1mm深度，存在约10mm左右贯穿整个轴瓦宽度的面缺陷，轴瓦表面表现为沿瓦宽度方向的规则白色线纹，且有细微的凸出手感。

二

初步处理意见

考虑到此类缺陷较严重且少见，况且该司现场人员也说此前未发现类似情况，为确认该批轴瓦是否存在工艺或制造问题，对工厂提出如下扩检要求:

(1) 该台主机的连杆大端下瓦全部拆下检查;

(2) 扩检一片主轴瓦;

(3) 开展质量分析，分析问题原因，试验论证并明确防范措施;

(4)提供该批次轴瓦可靠的采购及分配清单;

明确该批次轴瓦是否已应用到CCS其他机组，如有须列明清单。

三

处理情况

1.扩检连杆大端下瓦 

扩检该柴油机全部连杆大端下瓦，见表2。

结果：全部正常。

2.扩检主轴瓦

选择5#主轴瓦做扩检，结果与4#主轴瓦一样，未见异常。

3.质量分析

以下三方的相关人员:

柴油机制造厂、轴瓦成品供应商及复合材料生产商召开质量分析会，各方一致认为有两点须确认:

首先要确认此次质量事故属于个案，其次确认瓦背与合金粘结强度无问题。

因此决定从本批次库存轴瓦中按如下方式进行验证。

(1) 任抽1瓦，按照CB3246-85标准进行破坏性试验(压平和折弯试验)，如图5。

结论:平展、弯曲试验后，检查轴瓦钢背层与合金层，未见剥落(图5)。

图5 平展 、弯曲试验

(2) 同批次中任抽5瓦进行着色探伤

结轮：未见异常，见图6。

图6 同批次5件连杆下瓦PT探伤情况

通过上述验证认为: 

4#缸连杆下瓦缺陷属于偶发现象，不是工艺因素造成。

导致缺陷的原因是由于钢背材料上有裂纹，或者是双金属复合过程中偶发因素造成合金铍褶所致。

但如果是钢背材料有裂纹或者金属复合过程产生皱褶，那么供方在生产过程和出厂检验中应发现此问题。

会后，轴瓦成品生厂商发来了该司内部召开相关整改会议的报告，报告中指出:

该工厂探伤人员发现问题后未对缺陷件进行标记，并混入合格品流入了下一工序。

4.该批次轴瓦采购及分配情况

要求柴油机制造厂确认该批次轴瓦是否已应用到CCS其他检验发证的柴油机上，如果有请列明清单，包含机型、编号、订货船厂、船东及船舶工程号等内容，以便对已安装该批连杆瓦并完成检验发货的柴油机加以关注。

但调查过程中发现:

工厂没有该部件的分配流水或追踪报告，只能根据供方发货时间大概判断是否有同批次轴瓦用于CCS级其他柴油机。

四

建议与结论

通过扩大检验及相关质量分析，基本排除生产工艺和制造水平的影响因素。

但是从中可看出生产商产品质量控制的漏洞。

连杆瓦属于柴油机运动构件，对柴油机的安全运行至关重要。

一片轴瓦，即使是偶发现象，且导致缺陷的原因是由于钢背材料上有裂纹，或者是双金属复合过程中偶发因素造成的合金皱褶所致，但该轴瓦在经历了复合金属生产商出厂检验、成品生产商外检、成品生产商出厂检验、柴油机厂外检及装配过程检验等，其缺陷仍没有被发现和重视，这种情况不得不让人担忧。

因此，对柴油机生产商提出以下建议和要求:

(1)该批次(12179) 连杆瓦的库存不可再用于CCS级柴油机;一旦拆检时发现该批次号的轴瓦，不予签发柴油机证书。

(2)柴油机厂须完善零部件追踪报告或流水台账，以便对零部件使用情况进行跟踪。

(3)依据行业标准完善与供方的技术协议，并加强外检对技术要求的落实。

(4)加强对供方的定期考察。

对于该缺陷产生的原因，如果基体(钢背)材料本身存在的裂纹是在轧制过程中产生，那将导致使用该板材生产出来的多件瓦背都可能存在该缺陷，见示意图7。

图7 轴瓦钢背取材示意图

如此，希望工厂在供货流程中发现问题，并做报废件处理;同时，该问题在后续柴油机拆检项目中应认真关注。

本文原创作者系：

中国船级社江苏分社  汪立志

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