某型柴油机滑油泵紧固件断裂原因分析

倪小明

[摘    要 ]通过对某型柴油机机带滑油泵紧固件断裂原因的分析，利用故障树法，对可能引起的影响因素进行排查与分析，确定了质量问题产生的原因。

[关键词]柴油机;质量问题;故障树;原因分析

[中图分类号]U672[文献标志码]A [文章编号]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项目18PA6B柴油发现机组，2017年9月11、12日晚，进行了“现场备用电源系统—顺序加载试验”，验证各工况下柴油发电机能够按照设计要求进行模式切换、启动和带载，以及能否保证电压、频率符合设计要求性试验。试验过程中柴油发电机组共进行了12次的启停，总共运行时间为2h。2017年9月13日在503试验完成后，业主对试验后的渗漏情况进行了检查验证，发现HY1-ZOS-MP-02A备用柴油机A机带滑油泵与柴油机公共底座连接的螺柱断裂。9月28日，维修人员在拆卸螺柱过程中，又发现一个螺柱（2#螺柱）已经断裂。断裂位置及断裂螺柱断口，如图1～图3所示。

2 可能产生的原因

根据我司多年的经验，紧固件断裂一般可能产生的原因由主要以下几种可能：

2.1 设计原因

（1）螺柱规格及等级。

（2）螺母型式。

2.2 零件质量问题

螺柱质量问题。

2.3 装配问题

（1）螺母拧紧力矩不均匀。

（2）螺母拧紧力矩未按工艺执行。

3 原因排查与分析工作

3.1 对滑油泵与柴油机公共底座连接的螺柱技术状态排查

（1）螺柱、螺母均符合当时图纸要求，但装配的螺柱非专利方选用螺柱。所装螺柱是西安电站分公司选用的螺柱，西安电站工程分公司配置的螺柱为10.9级，专利方配置的螺栓为8.8级，属于重复配置，但都符合使用要求。在机组出厂后，公司为统一生产，进行设计更改，将10.9级螺柱删除，只保留8.8级螺柱，但三门及海阳现场未进行更改。

（2）在滑油泵与公共底座安装时，专利方要求配置定位销，西安陕柴重工核应急装备有限公司图纸及文艺文件也要求配置定位销，但在实际装配中，没有落实到位，经核实，三门项目四台机组都未配置定位销，海阳1#两台机组未配置定位销，海阳2#两台机组已配置定位销。

3.2 零件质量问题状态排查

（1）厂内复查公共底座螺纹孔检测报告，螺纹尺寸及形位公差均符合图纸要求。

（2）复查本台机装机同批次螺柱入厂检验报告，抽检复验的螺柱化学成分、机械性能、硬度、表面质量等指标（GB/T3098.1标准要求的项目）均符合当时检测标准和检测要求。

3.3 装配问题的状态排查

厂内复查此位置螺母拧紧力矩技术要求，螺母拧紧力矩为150～210N/m，工艺文件要求明确。但由于时间久远，未找到该位置的螺栓安装力矩记录。根据设计要求和项目经验确定，此部位非柴油机关键部位，厂内通常在装配时会使用常规扳手装配螺母，常规扳手装配有可能存在力矩过大和力矩不均的风险。

4 故障原因诊断

参考苏州热工研究院第三方复验情况以及上述故障排查分析可知：螺柱断裂为疲劳断裂。而产生疲劳断裂主要原因是以下情况：

（1）专利方设计此螺柱为8.8级，但我司在设计时选用了10.9级螺柱，由于10.9级螺柱强度要求比8.8级螺柱高一个等级，韧性相比低一个层级。而公司未按照专利方配置的螺栓8.8级选用此部位的螺栓等级（选用10.9级，提高了一个等级），推测是在引用消化专利技术的过程中设计选用国标螺柱的经验不足是造成本次螺柱断裂的原因。

（2）根据第三方复检结论可知，5个螺柱硬度均超出GB/T3098.1-2010标准要求，室温拉伸性能高于标准要求，推断材料韧性不佳。10.9螺柱的布氏硬度为316～375HBW，检测发现硬度都超过上限值。核查该螺柱供应商质量文件及入厂复验资料，证实该批次螺柱的硬度结果在装配前都在标准允许的范围之内，故导致出现该问题的原因有两个：一个是硬度值合格但趋近于上限值。另一个是螺柱使在用过程中，由于反复的安装及拆卸，及在柴油机工作时所承受的外力的影响，一定会导致发硬度升高，韧性降低的情况。从而导致最终检测结果硬度值超标。

（3）根据第三方复检结论可知，两个断裂螺柱的失效模式均为疲劳断裂，其失效可能与连接部件的振动有关。经公司排查，在滑油泵与公共底座安装时，为了减轻机组运行时机带滑油泵与公用底座连接的交变载荷而导致的材料疲劳，专利方要求配置定位销，而海阳1号机组此部位未按专利方要求配置定位销。推断是由于在厂内装配时，遗漏了对海阳1号机组及三门1、2号机组按专利方要求配置定位销，可能是造成本次螺柱断裂的原因。

（4）此外，第三方检测还发现，在断裂的螺柱中还发现了非金属夹杂物，这在一定程度上降低了螺柱的抗疲劳性能，从而促进疲劳裂纹扩展，也是造成本次螺柱断裂的原因。

5 结束语

通过上述分析可知，本次螺柱断裂主要是以下两种原因的综合作用：

（1）公司未按照专利方要求配置相应等级的螺栓。

（2）螺柱硬度较高。

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