某型号起动机油道脱焊故障的检查及改进措施

张 敏

（中国航发南方工业有限公司，湖南 株洲 412002）

1 概 述

某型号系列起动机是一种带自由涡轮的发动机。它主要用于主发动机的地面起动、冷运转、假开车、启封/油封，可用于辅助主发动机空中起动，也可以在动力组件状态下为飞机地面维护提供电能源。起动机采用单元体结构形式，分为燃气发生器和动力输出单元体，结构简单紧凑，安装维护方便。

故障情况：某型号等9 台空气起动机，在使用到给定的首次翻修间隔期1 000 次起动后返厂检查。检查时发现4 台起动机的油道上的燃油油管火焰钎焊焊缝处脱焊。

2 检查情况

2.1 外观检查

油道故障件外观：油管从油道管接头钎焊处脱焊。分下油道后，油管从上整个脱出。管子外壁上有残留钎料痕迹，残留钎料的渗透深度较浅，该处焊缝按照钎焊工艺说明书要求进行。

2.2 无损检查情况

对返厂检查的其余5 台起动机和经过1 000 次起动返厂的油道及13 件在制品故障部位的钎焊质量进行了透视检查，并和原型机进行对比，检查结果见表1 所示。

检查结果表明，抽查的在制品和返厂检查的油道，钎料在钎缝中的渗透深度均较浅，大部分在2～3 mm，最深处为4.8 mm。原形机样件的透视检查结果显示，其钎料渗透深度较深为7.7 mm，钎料基本上已填满整个钎焊接头的缝隙（见表1 所示）。

与某型号油道燃油油管钎焊缝的外观比较，原形机样件燃油油管钎焊缝钎缝的圆角较小，外部钎料很少，无外部焊接缺陷。

表1 油道油管钎焊缝透视检验对比结果

3 复查情况

3.1 设计复查

对某型号起动机油道的设计图样进行复查，与原型机的图样对比，两者尺寸、公差一致；复查手册，无关于油管脱焊现象的描述。

3.2 工艺复查

3.2.1 零件材料

油道内外衬套材料为0Cr15Ni5Cu2Ti，燃油油管和油管接嘴材料为1Cr18Ni9Ti，油道环材料为FY02-04，为改善钎焊性能，其表面镀镍6～9μm，钎料HL-312。

3.2.2 加工工艺

油道组合加工路线：先将油道外衬套、油道内衬套和油道环采用真空钎焊进行组合，然后采用火焰钎焊在外部组合燃油油管和油管接嘴。

油道火焰钎焊工艺流程如下：钳工修配、清理→火焰钎焊（油道外衬套/燃油油管，燃油油管/油管接嘴，钎料HL-312）→洗涤（在60～95 ℃热水中洗涤，去除钎剂残渣）→透视检查（按Q/2B397 检查管内无多余钎料及其他异物）→密封性试验（按某型号-JT-033，煤油压力3.0～3.5 MPa，5 min）。

油道的焊接加工工艺自2001 年以来无更改。火焰钎焊工艺符合Q/2B376 钎焊工艺说明书要求。

3.3 工艺分析

3.3.1 从油道的加工工艺流程来看，整个加工工艺流程安排合理。但由于在火焰钎焊之前有2 道真空钎焊工序，并且在火焰钎焊燃油油管的部位加工有一小孔，且要求火焰钎焊时不能堵塞该小孔，以免影响流量，故对焊工的焊接操作技能要求较高，若钎焊操作不当，可能致使钎料堵塞小孔，并有可能导致真空钎焊缝重熔。

3.3.2 油道燃油油管材料1Cr18Ni9Ti 和油道外衬套材料0Cr15Ni5Cu2Ti 是发动机燃烧室部件和部分涡轮零件大量使用的材料，其焊接性良好；燃油油管火焰钎焊使用的钎料为HL-312 银基钎料，是银钎料中熔点最低的钎料，具有良好的润湿性和填满间隙的能力，其钎焊工艺性好、强度高。

3.3.3 燃油油管钎焊前的装配组合间隙较均匀一致，装配间隙在0.05～0.20 mm，符合设计图样要求，燃油油管火焰钎焊工艺成熟。

4 分析和讨论

油道燃油油管的火焰钎焊，不存在工艺难点。但由于该处焊缝为Ⅲ级焊缝无内部质量检验要求，即对钎焊渗透深度未作规定；同时在火焰钎焊燃油油管的部位加工有一小孔，火焰钎焊工序主要是人工操作，操作者在满足钎焊要求的同时，还要避免钎料渗透深度过深堵塞小孔。而造成钎缝内部钎料渗透深度较浅，通过上述检查分析和与原型机样件的焊接情况对比分析如下：

4.1 油道在火焰钎焊工序过程中，由于操作者担心钎料渗透深度大而堵塞小孔影响流量以及真空钎焊缝重熔，有意识的控制了钎料的渗透深度，致使钎料渗透深度过浅，从而使钎焊接头部位的强度降低。起动机在多次起动后，油道油管钎焊接头处脱焊开裂。

4.2 该钎焊缝符合Q/2B376 钎焊工艺说明书标准要求。由于该钎焊缝为Ⅲ级焊缝，钎焊后未对钎料渗透深度进行检查和控制。

4.3 Q/2B376 钎焊工艺说明书中规定：Ⅲ级焊缝无内部质量检验要求。此项规定不完善，实际操作指导意义不强，需进一步完善。

5 危害性分析

根据油道装配位置和结构分析，燃油油管不是受力件。就故障件出现脱焊的部位来看，危害性分析如下：

5.1 该处为套管套接接头，在未分解拆卸的状态下，当该处钎缝脱焊，不会造成油管脱落，不会对其它零件造成影响。

5.2 脱焊后，燃油从该处渗漏，使进入火焰筒的燃油减少，可能影响燃烧稳定和起动机的输出功率。

5.3 起动机停车后，多余的燃油将从排漏管排出，对下次起动不造成影响。

由于Q/2B376 钎焊工艺说明书中对Ⅲ级焊缝无渗透深度要求，在油道油管进行火焰钎焊工序时，由于操作者担心渗透深度过深堵塞内部小孔影响流量或真空钎焊缝重熔，有意识的控制钎料渗透深度而导致钎料渗透深度过浅，焊接强度下降，造成起动机在多次起动使用后油道油管钎焊脱焊。

6 纠正措施

6.1 完善Q/2B376-2008《钎焊工艺说明书》，同时在工艺规程中增加“燃油油管钎缝的最小钎料渗透深度应不小于5 mm”的规定。

6.2 燃油油管钎焊后增加透视检查，检查钎料渗透深度。

6.3 对燃油油管的已制品和在制品进行返修。

7 措施验证

7.1 改进措施验证

按改进后的工艺对9 台返厂检查的油道和13件在制品按上述措施进行了返修、透视和流量检查。

油道油管钎焊缝返修后透视检验结返修后油道透视检查合格，流试检查合格，改进后的工艺措施合理可行。

7.2 故障模拟装机试验

为验证油道脱焊后对起动机工作的影响，抽取某型号-003 号机进行油道脱焊验证试验。首先模拟油道脱焊模式，人为将油道油管机械脱开。将油道模拟件装整机进行试验，起动机共起动35 次，包括起动机状态29 次、顺序起动4 次、大发冷运转2 次，试验过程中起动机各参数符合要求，起动机工作正常。起动机分解后零部件检查正常，油道故障模拟件无变化。

8 使用情况

8.1 起动机

对厂内起动机按技术通知某型号-J485 对油道进行返修，合格后装机。

8.2 使用情况

通过上述检查、试验和分析，表明油道油管脱焊会造成少量燃油在该处一定程度的渗漏，但不会影响起动机的正常使用，外场起动机原样使用，但需根据使用情况对起动机燃油流量和功率进行监控检查。