關于280柴油機高壓油管使用現狀與改進建議的思考

夏濤

【摘? 要】本文先闡述了高壓油管的目前狀況及常見故障，隨后對故障進行了分析，然后對現有供應商進行了對比，最后給出了我的思考與建議。

【關鍵詞】常見故障;供應商對比;建議

引言

隨著內燃機朝高速、重載、大功率方向的發展，柴油機供油系統壓力在不斷提高，供油系統承壓零部件的工作可靠性，越來越引起人們的關注。柴油機高壓油管是柴油機燃油系統的重要零部件，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，對燃油噴射特性有著不可忽視的影響，是柴油機的大動脈。近幾年，高壓油管在運用過程中發生裂漏質量問題也日益嚴重，從前期國之鼎到崔橋，再到山東臨朐提供的高壓油管均出現不同程度的裂漏現象，給南車戚墅堰機車有限公司生產的機車質量形象造成一定影響，給公司也帶來一定的損失和產品質量聲譽的壓力。為此，如何進一步提升高壓油管的產品質量、從根本上解決高壓油管裂漏的風險，已成為當務之急。

鑒于上述情況，我對路內相關企業做了些調研工作，同時也查找了國內外有關高壓油管的資料。主要信息如下：

一、故障分析

長期以來，各企業對故障高壓油管進行實物進行檢查、分析、統計、歸類發現：高壓油管的破換主要有制造因素、裝配因素、設計因素和使用工況造成。具體高壓油管故障模式影響因素識別及其影響程度判定：（采用魚刺圖）

根據國之鼎和臨朐提供的不同裂紋分析，均與材質和墩造工藝有關系。有關臨朐的高壓油管的開裂分析報告明確指出：該油管的裂紋為疲勞擴展所致，疲勞源位于油管內孔表面，且為線疲勞源，源區覆蓋有一層氧化膜，且油管內孔表面存在較多裂紋，根據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，由于網狀裂紋碳化物在晶界析出將促使該油管均由內向外擴展。

主要原因有：

1.一般大型鋼廠不接受小批量的鋼管訂單，供應商的原材料主要出自一般小型鋼廠，質量不完全符合技術質量要求，鋼管內外表面有可能存在溝紋、折疊、分層、麻點和針眼等有害缺陷，甚至會出現管體軸向裂紋，一般合格率不到70%。但是國內的一般高壓油管廠家無法對材料的性能進行有效檢驗。

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

3.由于裂紋多存在油管內表面，在后續的探傷工序中難以檢測出裂紋。在16V280ZJA柴油機上，由于噴油壓力的提高，高壓油管的屈服強度，抗拉強度提高，如果油管內部本身存在微小縱向裂紋缺陷，加上未消除的熱墩應力，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。

據有關資料介紹，高壓油管材料一般選用優質非合金鋼或用能確保結構均勻的煉鋼工藝生產的等效優質合金鋼。有關資料表明：氣缸直徑在200mm以內的柴油機，高壓油管材料一般使用優質非合金鋼20或20A冷拉無縫鋼管;對于強度程度較高、可靠性要求較高、氣缸直徑大于200mm的柴油機應選用優質合金鋼（12CrNi3、18Cr2Ni4WA、40Cr等）制成的高壓油管。

二、國內高壓油管廠家調研

1.北京南口軌道交通機械有限責任公司（見附件一）

目前在生產的高壓油管（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——打標記——密封性試驗。

工藝改進：高壓油管油孔采用深孔鉆床鉆削加工，外圓磨削加工，提高高壓油管內外表面的光潔度，消除內表面部分缺陷;錐頭采用工裝來擴張和擠壓成型，有效控制了因熱墩或冷鐓帶來的負面影響，而且采用標準工裝更有利將錐頭尺寸公差范圍;根據實際工作情況，應用了獨特推力環機構，有效保證產品工作時的密封性能，且裝卸簡便。

目前主要供應給北京二七車輛廠、烏魯木齊鐵路局庫爾勒機務段、石家莊電力機務段、北京機務段，具有各用戶的運行報告，并通過南車成果鑒定。（壽命：30萬公里、資質：無鐵道部驗收資質（各用戶自行解決驗收、含稅單價（報價）：450元）

三、思考與建議

作為物料供應部門，有責任提供產品質量優良、價格合理的產品，但就目前我們所了解的情況，對280高壓油管的采購來講，確實面臨很多困難與風險，而公司的生產任務又如此緊迫，所以還懇請公司相關部門出謀劃策。以下是個人的浮淺認識與建議，供參考。

1.鑒于目前資陽公司和大連機車廠等主機廠，因外購高壓油管故障問題，現都已實現自主研發、自主生產，不但提高了產品質量，將成本控制在合理范圍，而且進一步壯大了作為主機工廠的技術研發能力，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的技術隊伍和專家人員基礎上成立高壓油管攻關小組，能實現高壓油管的自主研發和生產。

2.國內絕大部分機車生產廠家和維修廠家，均提出現有國產20#高壓油管難以保證質量，無論是前期國之鼎和臨朐，還是崔橋及試裝的邢臺的高壓油管都存在很大質量風險。對于強度程度較高、可靠性要求較高、氣缸直徑大于200mm的柴油機用普通20#制成的高壓油管未必能滿足要求，建議選用優質合金鋼（12CrNi3、18Cr2Ni4WA、40Cr等）來制作高壓油管。

3.現有冷鐓工藝容易產生細微裂紋，熱墩工藝易產生應力，建議技術部門對南口擴張、擠壓成型工藝和資陽的錐頭加工成型、焊接工藝及油管內孔采用深孔鉆床鉆削工藝進行對比、分析，在改進冷鐓和熱墩工藝同時，探討更合理、可靠的制造工藝。

最后，希望采購中心的調研對公司在對高壓油管的研發和改進上有所幫助和借鑒，并請技術和質量部門積極探索新材質、新工藝，和采購中心一起尋求合適的高壓油管生產企業，在解決燃眉之急的同時，能開發質量可靠、價格合理的產品，也請公司領導給予支持和理解！

參考文獻：

[1]張旭.機車高壓油管常見問題及描述，2003，31：1–4.

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

（作者單位：中車戚墅堰機車有限公司）