1 背景资料
1.1 船舶情况
某油船船龄6年，配备3台MAN B&W 6L23/30型副机，该机型为直列式、四冲程、增压中冷、四气阀，额定转速720 r/min，额定功率750 k W。拆卸和安装缸盖螺母、连杆大端螺栓、主轴承螺栓等均采用液压拉伸器，液压紧固压力为750 bar(1 bar=0.1MPa)，最大紧固压力为775 bar。
1.2 机损事故
笔者上该船工作前夕，该船No.1副机发生机损事故。由于5号缸连杆大端螺栓、螺母(见图1)松动，上端螺母松动约4 cm，下端螺母松动约2 cm，导致连杆轴瓦损坏(见图2)，连杆大端下部分变形，缸套底部打掉一块(见图3)，曲柄销有粘连物(见图4)，非常粗糙。
1.3 修复过程
将机损事故报给船舶所有人，待靠港之后船舶所有人安排2名专业人员携带专用工具上船对受损的5号缸曲轴颈进行修复。在测量了曲柄销的圆度、圆柱度、硬度、跳动量之后，用专业工具把曲柄销直径由185 mm车削至184 mm，配套加厚轴瓦。并测取以下参数:
图3 打烂的缸套
(1)曲柄销的圆度、圆柱度及平行度(修复后)测量报告;(4)损坏缸曲柄销轴承间隙、主轴承间隙(修复后)测量报告;船上自行更换了新缸套、新活塞连杆总成，装配了加厚连杆瓦，开始试运行。在运行期间，一直保持对5号缸的连杆及轴瓦的检测及停机后的常规检查。
2 后续险情
2.1 螺母无法正常拆卸
运行50 h后，取下连杆大端的上下加厚轴瓦，检查运行情况及曲柄销表面工况。从缸头喷油器安装孔插入专业工具，拧进活塞吊环孔，拉起活塞，从而拆卸连杆大端。在用液压拉伸器拆卸过程中，液压缓慢加压到750 bar，下端螺母松动，上端不动，持续加压到770 bar，上端还是拨不动(厂家规定液压紧固压力不能超过775 bar，见图5)。加压到1 050 bar，上端螺母才松动。取下螺栓，测量长度为267.6 mm，船上使用时间12 000 h左右的螺栓长度为266.2 mm，新螺栓长度为266 mm。可见，5号缸上部连杆螺栓运行50 h后被拉长了1.6 mm。更换2根螺栓，装复，带负荷300 k W投入使用。
2.2 连杆螺栓变形长度超标
第2天0800时，No.1副机再次运行10 h之后打开导门检查，发现5号缸上端连杆螺栓、螺母在短时间运行后要液压到950 bar才能松动，见图6。再次测量螺栓长度为266.16 mm,10 h被拉长0.16 mm，见图7。同时检查No.1副机其他缸的连杆螺栓螺母记号，未见变化，液压检查其他5个缸，基本在740～750 bar之间。意识到5号缸事态严重，该副机立即停用。
图6 液压检查螺栓、螺母
3 螺栓紧固力不正常原因分析
在运行期间，No.1副机5号缸的连杆螺栓螺母紧固力持续增加，而其他缸的却能维持在正常范围，一般来说是物体存在热胀冷缩，柴油机运转后热态的螺栓紧固力比刚拧紧时热态的力大一些，但持续增加属于不正常现象。原因可能包括:(2)加厚瓦加工精度差，热胀冷缩导致轴向长度变长，搭口对顶;(3)曲轴销颈圆度或圆柱度超标，使得轴承间隙调整不当，大端螺栓过度受力;更换的活塞连杆总成是船上的备件，是随船出厂的备件(刚拆封)，可以排除故障;曲柄销由专业人员上船打磨，各指标都符合验船师的要求;螺栓安装方法也是严格安装厂家给的指导步骤，一步一步拧紧，并且采用同样的方法拆卸过相邻的4和6号缸的连杆螺栓，排除安装方法错误。综合分析，怀疑更换的加厚轴瓦出现故障。
4 轴瓦原因分析
4.1 薄壁轴瓦和厚壁轴瓦的区别
随着技术的发展，船舶副机连杆采用高级优质合金钢锻件，连杆大端(见图8)和轴承座采用锯齿定位，使活塞连杆总成无偏移地在缸套内运动。大端轴承是衬有耐磨合金的薄壁轴瓦，厚壁轴瓦在连杆大端不采用厚壁轴瓦，仅在低速机主轴承采用厚壁轴瓦。
通过查阅船舶柴油机规范文件及厂家提供的资料，薄壁轴瓦不仅壁薄，而且减磨合金层也很薄，因为这有利于提高轴瓦合金层的疲劳强度。这种轴瓦薄且富有弹性，轴瓦与轴颈以及连杆大端孔的配合精度由轴颈和大端孔的加工精度及轴瓦壁厚精度保证。因此，薄壁轴瓦具有制造精度高、互换性好、疲劳强度高、承载能力强、寿命长等优点。厚壁轴瓦的瓦背厚度大、刚性好，保证轴承孔的尺寸和几何精度，对座孔的加工精度要求较低。
4.2 最终确定原因
为了检查薄壁轴瓦和厚壁轴瓦安装在连杆大端孔内的状态以及锯齿定位的贴合度，分别把新的薄壁轴瓦和新的厚壁轴瓦安装在连杆大端孔内，液压拉伸器750 bar上紧连杆螺母，通过对比，发现厚壁轴瓦在拧紧之后，锯齿定位的贴合部位有明显的间隙，见图9和10。
图9 原装薄壁轴瓦拧紧后的状态
图1 0 加厚轴瓦上紧后的状态，锯齿啮合部位可以看见明显的间隙
2片厚壁轴瓦的搭口也紧密顶贴一起。找出船上使用了12 000 h的薄壁轴瓦，发现搭口很光亮且无压痕;而5号缸的厚壁轴瓦才使用60 h，搭口就有明显的压痕，在内径边还有受压之后的轻微凸起。怀疑厚壁轴瓦的周长加工精度有误差，比薄壁轴瓦稍长，导致拧紧之后，搭口紧密顶贴一起，副机运行后加厚轴瓦热胀导致向外变形严重，螺栓承受更大的向外推力，导致螺母紧固力持续增加。
5 解决方案
发现异常后着手研究解决方法，主要考虑将厚壁轴瓦周长磨短，并且在轴瓦内边磨一个60°的倒角，防止热胀引发顶对。确定方案后用小号整形锉刀将压痕磨去，并且把厚壁轴瓦适当磨一点倒角，这样在运行中热胀后，厚壁轴瓦搭口就不会再因为膨胀对顶，导致螺栓受力增大。将微整形之后的厚壁轴瓦安装在连杆大端孔内，液压至750 bar后拧紧连杆螺母，搭口不再顶贴一起。装复带负荷300 k W运行，经过10、20 h检查，当液压750 bar时可以正常松动。继续带负荷400 k W运行，运行50 h后检查，当液压750 bar时正常。连续使用7×24 h后检查，当液压750 bar时正常，拆下5号缸的轴瓦检查发现其搭口很光亮且无压痕。检修后再次累计运行500、1 000 h，拆下5号缸的轴瓦检查发现搭其口依旧很光亮且无压痕。至此，5号缸连杆螺栓受力问题得到解决。
参考文献：
[1]李桂林.MAN B&W 6L23/30型副机连杆大端螺栓受力异常原因分析及解决方案[J].航海技术,2021(04):25-26+30.
作者简介：
李桂林，轮机长，中远海运能源运输股份有限公司
