關(guān)于280柴油機(jī)高壓油管使用現(xiàn)狀與改進(jìn)建議的思考

夏濤

【摘? 要】本文先闡述了高壓油管的目前狀況及常見故障，隨后對(duì)故障進(jìn)行了分析，然后對(duì)現(xiàn)有供應(yīng)商進(jìn)行了對(duì)比，最后給出了我的思考與建議。

【關(guān)鍵詞】常見故障;供應(yīng)商對(duì)比;建議

引言

隨著內(nèi)燃機(jī)朝高速、重載、大功率方向的發(fā)展，柴油機(jī)供油系統(tǒng)壓力在不斷提高，供油系統(tǒng)承壓零部件的工作可靠性，越來越引起人們的關(guān)注。柴油機(jī)高壓油管是柴油機(jī)燃油系統(tǒng)的重要零部件，它通過壓力波的形式將燃油以一定的壓力和速度輸送到噴油器，對(duì)燃油噴射特性有著不可忽視的影響，是柴油機(jī)的大動(dòng)脈。近幾年，高壓油管在運(yùn)用過程中發(fā)生裂漏質(zhì)量問題也日益嚴(yán)重，從前期國(guó)之鼎到崔橋，再到山東臨朐提供的高壓油管均出現(xiàn)不同程度的裂漏現(xiàn)象，給南車戚墅堰機(jī)車有限公司生產(chǎn)的機(jī)車質(zhì)量形象造成一定影響，給公司也帶來一定的損失和產(chǎn)品質(zhì)量聲譽(yù)的壓力。為此，如何進(jìn)一步提升高壓油管的產(chǎn)品質(zhì)量、從根本上解決高壓油管裂漏的風(fēng)險(xiǎn)，已成為當(dāng)務(wù)之急。

鑒于上述情況，我對(duì)路內(nèi)相關(guān)企業(yè)做了些調(diào)研工作，同時(shí)也查找了國(guó)內(nèi)外有關(guān)高壓油管的資料。主要信息如下：

一、故障分析

長(zhǎng)期以來，各企業(yè)對(duì)故障高壓油管進(jìn)行實(shí)物進(jìn)行檢查、分析、統(tǒng)計(jì)、歸類發(fā)現(xiàn)：高壓油管的破換主要有制造因素、裝配因素、設(shè)計(jì)因素和使用工況造成。具體高壓油管故障模式影響因素識(shí)別及其影響程度判定：（采用魚刺圖）

根據(jù)國(guó)之鼎和臨朐提供的不同裂紋分析，均與材質(zhì)和墩造工藝有關(guān)系。有關(guān)臨朐的高壓油管的開裂分析報(bào)告明確指出：該油管的裂紋為疲勞擴(kuò)展所致，疲勞源位于油管內(nèi)孔表面，且為線疲勞源，源區(qū)覆蓋有一層氧化膜，且油管內(nèi)孔表面存在較多裂紋，根據(jù)其制造工藝可推斷該裂源為原材料裂紋。金相檢查同樣表明油管在內(nèi)孔表面存在裂紋。該油管基體組織為鐵素體+珠光體+沿晶分布的碳化物，由于網(wǎng)狀裂紋碳化物在晶界析出將促使該油管均由內(nèi)向外擴(kuò)展。

主要原因有：

1.一般大型鋼廠不接受小批量的鋼管訂單，供應(yīng)商的原材料主要出自一般小型鋼廠，質(zhì)量不完全符合技術(shù)質(zhì)量要求，鋼管內(nèi)外表面有可能存在溝紋、折疊、分層、麻點(diǎn)和針眼等有害缺陷，甚至?xí)霈F(xiàn)管體軸向裂紋，一般合格率不到70%。但是國(guó)內(nèi)的一般高壓油管廠家無法對(duì)材料的性能進(jìn)行有效檢驗(yàn)。

2.高壓油管采用熱墩成型錐頭，在加熱過渡區(qū)容易產(chǎn)生熱加工裂紋，如熱墩后應(yīng)力未消除，使用過程中容易形成裂漏。如采用冷墩成型，容易發(fā)生先天性裂紋和微裂紋。

3.由于裂紋多存在油管內(nèi)表面，在后續(xù)的探傷工序中難以檢測(cè)出裂紋。在16V280ZJA柴油機(jī)上，由于噴油壓力的提高，高壓油管的屈服強(qiáng)度，抗拉強(qiáng)度提高，如果油管內(nèi)部本身存在微小縱向裂紋缺陷，加上未消除的熱墩應(yīng)力，在高壓燃油和來回振蕩壓力波的作用下，裂紋不斷變大，最終開裂。

據(jù)有關(guān)資料介紹，高壓油管材料一般選用優(yōu)質(zhì)非合金鋼或用能確保結(jié)構(gòu)均勻的煉鋼工藝生產(chǎn)的等效優(yōu)質(zhì)合金鋼。有關(guān)資料表明：氣缸直徑在200mm以內(nèi)的柴油機(jī)，高壓油管材料一般使用優(yōu)質(zhì)非合金鋼20或20A冷拉無縫鋼管;對(duì)于強(qiáng)度程度較高、可靠性要求較高、氣缸直徑大于200mm的柴油機(jī)應(yīng)選用優(yōu)質(zhì)合金鋼（12CrNi3、18Cr2Ni4WA、40Cr等）制成的高壓油管。

二、國(guó)內(nèi)高壓油管廠家調(diào)研

1.北京南口軌道交通機(jī)械有限責(zé)任公司（見附件一）

目前在生產(chǎn)的高壓油管（NPT171-02-00），材料為40Cr，主要工藝是用40Cr圓鋼，采用深孔鉆鉆孔、車磨外圓后和接頭再彎制到圖紙尺寸：截料——車端面——車外圓——鉆孔（深孔鉆）——粗車——精車外圓——磨外圓——車——磨倒角——磨外圓——車——清洗——折彎——探傷——打標(biāo)記——密封性試驗(yàn)。

工藝改進(jìn)：高壓油管油孔采用深孔鉆床鉆削加工，外圓磨削加工，提高高壓油管內(nèi)外表面的光潔度，消除內(nèi)表面部分缺陷;錐頭采用工裝來擴(kuò)張和擠壓成型，有效控制了因熱墩或冷鐓帶來的負(fù)面影響，而且采用標(biāo)準(zhǔn)工裝更有利將錐頭尺寸公差范圍;根據(jù)實(shí)際工作情況，應(yīng)用了獨(dú)特推力環(huán)機(jī)構(gòu)，有效保證產(chǎn)品工作時(shí)的密封性能，且裝卸簡(jiǎn)便。

目前主要供應(yīng)給北京二七車輛廠、烏魯木齊鐵路局庫爾勒機(jī)務(wù)段、石家莊電力機(jī)務(wù)段、北京機(jī)務(wù)段，具有各用戶的運(yùn)行報(bào)告，并通過南車成果鑒定。（壽命：30萬公里、資質(zhì)：無鐵道部驗(yàn)收資質(zhì)（各用戶自行解決驗(yàn)收、含稅單價(jià)（報(bào)價(jià)）：450元）

三、思考與建議

作為物料供應(yīng)部門，有責(zé)任提供產(chǎn)品質(zhì)量?jī)?yōu)良、價(jià)格合理的產(chǎn)品，但就目前我們所了解的情況，對(duì)280高壓油管的采購來講，確實(shí)面臨很多困難與風(fēng)險(xiǎn)，而公司的生產(chǎn)任務(wù)又如此緊迫，所以還懇請(qǐng)公司相關(guān)部門出謀劃策。以下是個(gè)人的浮淺認(rèn)識(shí)與建議，供參考。

1.鑒于目前資陽公司和大連機(jī)車廠等主機(jī)廠，因外購高壓油管故障問題，現(xiàn)都已實(shí)現(xiàn)自主研發(fā)、自主生產(chǎn)，不但提高了產(chǎn)品質(zhì)量，將成本控制在合理范圍，而且進(jìn)一步壯大了作為主機(jī)工廠的技術(shù)研發(fā)能力，并且考慮到高壓油管的需求量大，更換率高，建議公司在目前公司具備高素質(zhì)的技術(shù)隊(duì)伍和專家人員基礎(chǔ)上成立高壓油管攻關(guān)小組，能實(shí)現(xiàn)高壓油管的自主研發(fā)和生產(chǎn)。

2.國(guó)內(nèi)絕大部分機(jī)車生產(chǎn)廠家和維修廠家，均提出現(xiàn)有國(guó)產(chǎn)20#高壓油管難以保證質(zhì)量，無論是前期國(guó)之鼎和臨朐，還是崔橋及試裝的邢臺(tái)的高壓油管都存在很大質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)。對(duì)于強(qiáng)度程度較高、可靠性要求較高、氣缸直徑大于200mm的柴油機(jī)用普通20#制成的高壓油管未必能滿足要求，建議選用優(yōu)質(zhì)合金鋼（12CrNi3、18Cr2Ni4WA、40Cr等）來制作高壓油管。

3.現(xiàn)有冷鐓工藝容易產(chǎn)生細(xì)微裂紋，熱墩工藝易產(chǎn)生應(yīng)力，建議技術(shù)部門對(duì)南口擴(kuò)張、擠壓成型工藝和資陽的錐頭加工成型、焊接工藝及油管內(nèi)孔采用深孔鉆床鉆削工藝進(jìn)行對(duì)比、分析，在改進(jìn)冷鐓和熱墩工藝同時(shí)，探討更合理、可靠的制造工藝。

最后，希望采購中心的調(diào)研對(duì)公司在對(duì)高壓油管的研發(fā)和改進(jìn)上有所幫助和借鑒，并請(qǐng)技術(shù)和質(zhì)量部門積極探索新材質(zhì)、新工藝，和采購中心一起尋求合適的高壓油管生產(chǎn)企業(yè)，在解決燃眉之急的同時(shí)，能開發(fā)質(zhì)量可靠、價(jià)格合理的產(chǎn)品，也請(qǐng)公司領(lǐng)導(dǎo)給予支持和理解！

參考文獻(xiàn)：

[1]張旭.機(jī)車高壓油管常見問題及描述，2003，31：1–4.

[2]李潘，關(guān)銘，張官旺，楊帆.280柴油機(jī)中對(duì)高壓油管及噴油泵的壓力研究，2014，12（22）：1749–1848.

（作者單位：中車戚墅堰機(jī)車有限公司）