船舶主機(jī)噴油器彈簧斷裂的原因主要包括彈簧質(zhì)量問題、噴油器安裝不當(dāng)問題、過度使用或過度加載、不正確的維護(hù)和保養(yǎng)以及操作錯(cuò)誤等。需要采取相應(yīng)的措施對(duì)出現(xiàn)斷裂的彈簧及時(shí)進(jìn)行更換和處理，提高船舶主機(jī)可靠性與使用壽命，降低船舶主機(jī)噴油器彈簧斷裂風(fēng)險(xiǎn)。2020年9月8日，船東甲反饋，船舶在航行期間，主機(jī)5﹟缸附近出現(xiàn)敲擊聲，停車后拆檢5﹟靠后油頭，發(fā)現(xiàn)彈簧第一圈處發(fā)生斷裂。2020年9月26日，接到乙船東反饋，主機(jī)低速操車階段6群缸附近出現(xiàn)異常聲響，停車后拆檢6拌靠后油頭，發(fā)現(xiàn)彈簧第二圈處發(fā)生斷裂，主機(jī)機(jī)型6S50ME-B9.3。噴油器拆解如圖1所示。圖1噴油器拆解一、調(diào)查分析隨著我國(guó)航運(yùn)事業(yè)的發(fā)展，對(duì)船舶主推進(jìn)裝置可靠性要求不斷提高，船舶主機(jī)是推進(jìn)裝置中的重要設(shè)備，為保證船舶主機(jī)可靠運(yùn)行需要分析噴油器彈簧斷裂原因采取相應(yīng)處理措施。噴油器彈簧斷裂受到采購(gòu)、檢驗(yàn)、倉(cāng)儲(chǔ)、安裝等環(huán)節(jié)的影響，在連續(xù)收到船東關(guān)于主機(jī)噴油器相關(guān)質(zhì)量信息后，馬上組織人員前往主機(jī)噴油器制造廠家進(jìn)行實(shí)地調(diào)查。從采購(gòu)、檢驗(yàn)、倉(cāng)儲(chǔ)、安裝等環(huán)節(jié)，對(duì)噴油器生產(chǎn)的整個(gè)過程進(jìn)行分析[1]。1、噴油器內(nèi)部彈簧采購(gòu)過程調(diào)壓彈簧是MAN主機(jī)噴油器生產(chǎn)中的關(guān)鍵部件，國(guó)產(chǎn)MAN主機(jī)噴油器內(nèi)部調(diào)壓彈簧一直都是國(guó)外進(jìn)口部件，通過對(duì)主機(jī)噴油器廠家生產(chǎn)計(jì)劃的查看，噴油器廠家今年共計(jì)分6個(gè)批次進(jìn)口調(diào)壓彈簧272根，每根彈簧表面標(biāo)識(shí)獨(dú)立的批次號(hào)。2、彈簧驗(yàn)收過程彈簧采購(gòu)入庫(kù)后，會(huì)根據(jù)采購(gòu)合同單號(hào)，對(duì)每批進(jìn)行抽檢,抽檢比例10%。檢驗(yàn)項(xiàng)目為目視檢查、尺寸檢查、負(fù)荷試驗(yàn)。根據(jù)驗(yàn)收記錄顯示，這6批次彈簧在抽檢過程中質(zhì)量合格，未發(fā)現(xiàn)異常。3、噴油器彈簧安裝過程從噴油器安裝工藝上來看，對(duì)彈簧的安裝沒有特殊的要求。在將針閥偶件裝入噴油器體后，安裝彈簧座。彈簧套在止回閥上后,整體裝入噴油器體。完成安裝后，對(duì)噴油器進(jìn)行泵壓試驗(yàn)，并調(diào)整墊片。從噴油器的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)上分析，噴油器裝配后內(nèi)部零部件有自定位功能，且止回閥兩端密封均采用球頭密封形式，即使出現(xiàn)噴油器內(nèi)部零件位置不正，在噴油器泵壓試驗(yàn)時(shí)會(huì)出現(xiàn)無法建壓、針閥運(yùn)動(dòng)不靈活，霧化不良，噴霧后大量滴油等現(xiàn)象。4、本批次彈簧涉及機(jī)型噴油器廠家在每個(gè)批次進(jìn)口彈簧到貨后都會(huì)進(jìn)行驗(yàn)收，確保每個(gè)批次的彈簧質(zhì)量合格。在實(shí)際安裝過程中，在裝配記錄中沒有對(duì)彈簧上的批次號(hào)進(jìn)行記錄的要求，無法準(zhǔn)確鎖定，出現(xiàn)問題的彈簧具體是哪個(gè)批次號(hào)，只能根據(jù)出庫(kù)時(shí)間擴(kuò)大排查范圍。二、彈簧斷裂原因分析隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，船舶運(yùn)輸事業(yè)得到很大進(jìn)步，由于船舶老齡化等原因?qū)е麓笆鹿识喟l(fā)。船舶主機(jī)對(duì)安全運(yùn)營(yíng)起到?jīng)Q定性作用，主機(jī)安全可靠性是航運(yùn)界人士共同關(guān)注的焦點(diǎn)。為深入分析彈簧斷裂的確切原因，將返回的斷裂彈簧以及庫(kù)存彈簧送國(guó)家實(shí)驗(yàn)室做對(duì)比分析和失效分析[2]。船舶機(jī)械設(shè)備長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)使用中承受摩擦磨損等多種作用，機(jī)械技術(shù)狀態(tài)與使用性能不斷下降導(dǎo)致功能喪失造成停航。船舶主機(jī)噴油器彈簧斷裂的原因主要包括彈簧質(zhì)量問題、過度使用或過度加載、不正確地維護(hù)和保養(yǎng)以及操作錯(cuò)誤等。彈簧結(jié)構(gòu)特殊，理化性能試棒無法取樣，故從硬度、金相等方面開展相關(guān)檢測(cè)分析彈簧斷裂原因。通過硬度測(cè)試、金相分析、化學(xué)成分分析、疲勞試驗(yàn)和失效分析等方法可以探究彈簧斷裂的原因，具體硬度結(jié)果如表1所示。1、新彈簧表面質(zhì)量彈簧表面質(zhì)量較好，無毛刺、折疊、裂紋、擦傷、點(diǎn)蝕等宏觀缺陷。非金屬夾雜物:非金屬夾雜物是指在金屬材料中混入的其他物質(zhì)，非金屬夾雜物較好，A、B、C類夾雜物為0級(jí)，D類夾雜物為0.5級(jí)，對(duì)彈簧的質(zhì)量和使用性能影響不大。2、表面組織及芯部組織表面無明顯氧化脫碳現(xiàn)象，芯部為回火馬氏體及顆粒狀碳化物。彈簧的表面質(zhì)量和芯部組織都符合一般要求，可以滿足使用性能。彈簧表面和彈簧芯部組織,如圖2和圖3所示。3、斷裂彈簧金相分析1）非金屬夾雜物評(píng)定。非金屬夾雜物較好，A、B、C類夾雜物為0級(jí)，D類夾雜物為0.5級(jí)。2）表面局部區(qū)域存在凹痕缺陷，凹坑深度約為0.03mm，凹坑缺陷周圍存在高溫氧化黑點(diǎn)?？赡苁怯捎趶椈稍诟邷丨h(huán)境下使用或存儲(chǔ)時(shí)，表面受到氧化作用而形成的。氧化黑點(diǎn)可能會(huì)影響彈簧的外觀和抗腐蝕性能。3）樣品組織。回火托氏體是一種具有較高強(qiáng)度和韌性的鋼材料，在經(jīng)過淬火和回火熱處理后形成。表面局部區(qū)域有脫碳現(xiàn)象，脫碳層深度為29um。脫碳是指鋼材料在高溫下與爐氣中的氧化性氣體作用，導(dǎo)致表層碳含量降低的現(xiàn)象。脫碳會(huì)導(dǎo)致鋼材料表面硬度和強(qiáng)度下降，影響其使用性能。在彈簧制造過程中，如果熱處理工藝不當(dāng)或操作不規(guī)范，很容易出現(xiàn)脫碳現(xiàn)象3。4、斷裂彈簧斷口分析1)裂紋起始于內(nèi)圓弧面凹坑缺陷底部，呈放射狀擴(kuò)展，凹痕深度約0.10mm，周向?qū)挾?.17mm，如圖4~圖8所示。2）距離裂紋源0.5mm的放射狀區(qū)域斷口為準(zhǔn)解理斷裂，局部區(qū)域有疲勞裂紋擴(kuò)展形成的疲勞輝紋。3）距離裂紋源2.0mm處斷口為撕裂和韌窩的混合斷裂，韌窩開口指向裂紋擴(kuò)展方向。4）最后斷裂區(qū)斷口為韌窩的韌性斷裂。5）裂紋源附近有與裂紋源凹痕形狀一致的凹痕缺陷，凹痕底部有開裂現(xiàn)象。三、調(diào)查結(jié)論船舶主機(jī)噴油器彈簧斷裂的原因有多種，主要包括彈簧質(zhì)量問題、過度使用或過度加載、不正確的維護(hù)和保養(yǎng)、操作錯(cuò)誤等。根據(jù)對(duì)上述采購(gòu)、檢驗(yàn)、倉(cāng)儲(chǔ)、安裝等環(huán)節(jié)的調(diào)查，以及彈簧失效分析的結(jié)果，得出結(jié)論如下:1)）噴油器零件的制造以及噴油器裝配時(shí)未出現(xiàn)異常。從噴油器設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)以及出廠試驗(yàn)結(jié)果來看，可以排除噴油器內(nèi)部零件位置不正，使彈黃受到側(cè)問男切刀力，導(dǎo)致噴油器彈簧在使用后發(fā)生斷裂的情況。2）從失效分析斷口的形貌來看，斷裂裂紋起始于內(nèi)側(cè)表面凹坑缺陷處，在裂紋源附近外表面也存在分散分布的凹坑。斷口疲勞裂紋擴(kuò)展區(qū)較小，80%以上區(qū)域?yàn)榭焖贁嗔眩f明裂紋源處早期疲勞裂紋萌生后裂紋擴(kuò)展速度較快，為低周疲勞斷裂。3）根據(jù)金相組織分析可知，在局部表面存在脫碳現(xiàn)象，脫碳區(qū)域存在高溫氧化形成的凹坑，凹坑內(nèi)部填充滿氧化物，在凹坑兩側(cè)存在由于高溫形成的氧化黑點(diǎn)。4）綜合分析推斷，樣品主要是由于內(nèi)側(cè)表面存在0.1mm深度的凹坑缺陷，引起應(yīng)力集中現(xiàn)象，使用過程中在外界循環(huán)交變載荷作用下裂紋在凹坑缺陷底部萌生并發(fā)生快速疲勞斷裂。四、發(fā)現(xiàn)問題及整改措施從彈簧批次排查的情況來看，噴油器中的自制零部件,有船檢要求的進(jìn)口零件批次化管理、記錄工作很完善。針閥偶件、止回閥、噴油器蓋的編號(hào)記錄都會(huì)完整的記錄到工廠報(bào)告和自檢記錄中去，但無船檢要求的進(jìn)口件批次編號(hào)記錄存在缺失，這也導(dǎo)致無法準(zhǔn)確追溯具體涉及臺(tái)份。因此，目前只能通過進(jìn)出庫(kù)時(shí)間、擴(kuò)大檢查范圍等方法來鎖定問題批次4，后續(xù)要求有:1）細(xì)化批次化管理要求，在安裝記錄中增加進(jìn)口件編號(hào)記錄要求，相關(guān)記錄需在最終的工廠報(bào)告中體現(xiàn)。2）舉一反三，對(duì)HCU組件中的進(jìn)口件進(jìn)行排查，檢查批次化管理、編號(hào)記錄中是否有類似問題，并按上述要求一并整改。3）加強(qiáng)彈簧的入庫(kù)檢驗(yàn)，在原先外觀、尺寸、負(fù)荷檢測(cè)的基礎(chǔ)上,細(xì)化外觀檢查要求,確保彈簧表面無毛刺、折疊、裂紋、擦傷、點(diǎn)蝕等宏觀缺陷。4）對(duì)每批次彈簧抽檢1件進(jìn)行金相、硬度等理化檢測(cè)，合格后才能入庫(kù)使用。五、結(jié)語船舶主機(jī)噴油器彈簧斷裂的原因主要集中在彈簧生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的表面凹痕缺陷，以及彈簧材料本身存在的冶金缺陷