船舶主機連桿大端軸瓦燒熔事故原因分析及處理措施

分析“金榮”船主機連桿大端軸瓦燒熔事故原因 ，指出固定螺栓的斷裂、十字頭銷下瓦位移是造成事故的主要原因，提出處理預防措施。

一、事故經過

2005年1月31日，主機機型為6L35MC的“金榮”船從日本門司返航煙臺港，當航行至日本某港口時，輪機值班員發現主機滑油壓力下降且波動，滑油自動沖洗濾器沖洗頻繁，誤認為是大風浪船舶搖晃所致。

經檢查，發現主機No.5/6缸處有異常振動及聲音，立即進行減速處理，聽到主機No.6缸有明顯敲擊聲及干摩擦聲。

輪船拋錨后，立即對主機No.6缸檢查發現缸下部油底殼內有大量合金粉末出現，連桿大端瓦從軸承蓋兩側碾出，確認主機No.6缸連桿大端軸瓦燒熔。

通過對No.6缸進行吊缸檢修，拆檢清潔檢查，發現連桿小端船尾側止推塊及兩只固定螺栓斷裂，與鎖片一并掉落油底殼，連桿大端軸瓦大面積熔損。

曲柄銷表面粘著合金，連桿大端軸承座內表面因軸瓦滾動出現拉傷，輪機人員分別對大端上瓦蓋、曲柄銷表面進行了打磨處理，熔損粘貼在軸頸上的白合金用螺絲刀撬敲分離。

止推塊、固定螺栓、鎖緊片連桿大端瓦換新，軸承測溫，No.6缸比其他缸高4～5℃。

起錨試車磨合運行30min ，運行中No.6 缸逐漸出現輕微沉悶敲擊聲，停車檢查，發現連桿大端瓦再次化瓦。

第2次拆檢時發現，連桿大端瓦合金層脫落，定位舌變形，軸瓦報廢;No.6曲柄銷軸有合金附著，75%以上接觸面受損，圓度誤差達1mm。

二、事故原因

分析由于止推塊固定螺栓的斷裂，造成止推塊脫落，使十字頭銷下瓦相對連桿小端在運動中產生位移，流經十字頭銷通往連桿中心孔的油道受阻，進入大端軸瓦的滑油量減少到油膜無法建立時，軸與瓦之間成為干摩擦，產生軸瓦燒熔。

至于船員自修裝機后再次軸瓦燒熔，系修理后的曲柄銷的表面粗糙度達不到標準所致。下面就事故的原因具體分析。

1、十字頭銷下瓦位移

十字頭銷下瓦安裝在連桿小頭孔徑中的高出量h ，對瓦鋼背能否緊貼于連桿小頭孔徑影響，見圖1。

圖1 軸瓦兩端面的高出

D為連桿小頭孔徑，Р為軸瓦壓緊力， h為高出量，h為軸瓦貼緊壓入量， h為軸瓦壓縮時彈性變形量。

值得指出的是，諸如軸瓦上的凸緣、定位唇、定位釘孔等，僅是軸瓦安裝和固定的輔助裝置，在工作中不起固緊作用。

圖2 十字頭下瓦受力分析

在圖2中，d為軸瓦微小單元，P.為法向力，8為應力， u為摩擦系數，△p為壓力變化離散值。

由于微小單元呈圓弧形(彎曲)，又有座孔支持，故在力Р的作用下，產生法向力P；若鋼背與孔徑表面摩擦系數為u ，則Pu為鋼背與孔徑面的摩擦自鎖力。

摩擦自鎖力Pu的大小與P成正比。

P是連桿小頭孔徑在連桿螺栓副(連桿螺釘)鎖緊緊迫上、下片軸瓦產生的。

合理的高出量h則是Р得以保證的重要因素。

當然，摩擦自鎖力P.u的大小，除取決于h外，還與軸承螺栓副(螺釘)適當的扭緊力、連桿小頭的剛度、工作載荷的大小、材質、幾何精度及工件表面粗糙度有關。

應該指出的是:

h過小，自鎖力減弱，瓦鋼背與小頭孔徑面不能緊密貼合，軸承在孔徑中出現“位移”是在所難免的。

而h過小是該機型的先天不足(實際后來的機型高出量h都有所增加)，是發生故障的主要原因。

但h過大，鎖緊后的軸瓦就出現“內拱”，即軸瓦兩端位附近處與連桿大頭孔徑不能緊貼，甚而產生微小隙縫。

柴油機工作時，在脈沖載荷和旋轉力作用下，連桿小頭孔徑和軸承都將發生彎曲彈性變形。

這樣，在軸瓦鋼背與孔徑面的貼合處就產生切向力P。

為使鋼背與孔徑面間不因P而發生周向滑移，必須使瓦背與孔徑間的摩擦力大于滑移切向力，即P.u > P。

否則，將出現前述的燒瓦甚至抱軸事故。

2、固定螺栓斷裂

從現場觀察的螺栓斷面判斷，固定螺栓的材質本身存在缺陷，材料硬、脆且長度不夠，斷面齊整無扭轉變形，其中1只已斷了很長時間，斷面已出現拋光跡象，只是斷后被止動片裹住不易及時發現。

因備件內部材質存在缺陷，船員在日常維護保養過程中很難發現，但根據現場調查的結果和整個故障發生發展的過程來看，主管人員和故障發生時的當班人員，負有不可推卸的責任。

根據?輪的維護保養計劃，主管輪機員平均每月都要對主機曲拐箱內部進行檢查，但經過現場調查，止推塊固定螺栓所處的位置比較隱蔽，并且有連鎖防松鎖緊裝置，主管輪機員在例行維護檢查中，都忽略了對該螺栓的檢查，因此，在1只固定螺栓已經斷裂的情況下，沒有及時發現，直到螺栓全部斷裂，連桿小端下瓦移位，部分堵塞油路(該機型連桿大端的潤滑是從十字頭到連桿大端) ，導致了連桿大端軸瓦燒熔事故。

三、處理、預防措施

針對出現的問題，提出采取了具體的處理措施。

1)對曲軸進行了修理，用專用設備將曲軸軸徑從360 mm加工到356.13 mm后 ，進行硬度測試、裂紋探傷、軸頸磨光、測量并出具報告，同時向配套廠訂購加厚軸瓦裝機。

2)連桿送廠加工處理，軸承座上端面車掉1 mm，重新鏜孔。

No.6缸十字頭、十字頭導板﹑活塞頭、活塞桿，No.6/7主軸承在工程師的指導下進行了拆檢測量、記錄。

3)主機滑油循環柜進行清理，滑油系統各濾器清潔，滑油連續分濾。

4)更換“金榮”等船舶的止推塊固定螺栓，用標號8.8的EN61V1640螺栓代替標號10.9的EN61V1635螺栓，也對相關設備進行了徹底檢查。

5)進一步強調船員值班的責任心，確保對設備的連續監控。

四、結束語

針對“金榮”船主機No.6缸連桿大端軸瓦燒熔事故的實際考察與分析，認為該缸十字頭瓦安裝在連桿小頭孔徑中的高出量h過小;止推塊固定螺栓斷裂，止推塊脫落是連桿大端化瓦的直接原因，而造成事故擴大的原因則是管理人員的業務水平和責任心。

值班人員發現主機滑油壓力降低后，未及時報告，也沒有更進一步追究壓力降低的原因，只是單純的采用調旁通閥來維持，特別是當滑油自清濾器的異常頻繁沖洗這樣比較明顯的故障已經發生的征兆都被他們忽略，錯誤地判斷為大風浪船舶搖晃所致。

其實，當滑油自動沖洗濾器出現頻繁沖洗時，主機曲柄銷軸瓦的表面合金已經被破壞脫落，并且隨流動的滑油流經并堵塞自動沖洗濾器，造成濾器內外壓差過大，引起過度頻繁沖洗。

如果上述故障現象能引起當值人員的重視，查找出其出現的真正原因，及時采取必要的施救措施，就不會發生如此嚴重的機損事故。

（本文原創作者系：青島遠洋船員學院    宮子武、王瑞宣）

（來源：航運精英圈）