关于280柴油机高压油管使用现状与改进建议的思考

夏涛

【摘  要】本文先阐述了高压油管的目前状况及常见故障，随后对故障进行了分析，然后对现有供应商进行了对比，最后给出了我的思考与建议。

【关键词】常见故障;供应商对比;建议

引言

随着内燃机朝高速、重载、大功率方向的发展，柴油机供油系统压力在不断提高，供油系统承压零部件的工作可靠性，越来越引起人们的关注。柴油机高压油管是柴油机燃油系统的重要零部件，它通过压力波的形式将燃油以一定的压力和速度输送到喷油器，对燃油喷射特性有着不可忽视的影响，是柴油机的大动脉。近几年，高压油管在运用过程中发生裂漏质量问题也日益严重，从前期国之鼎到崔桥，再到山东临朐提供的高压油管均出现不同程度的裂漏现象，给南车戚墅堰机车有限公司生产的机车质量形象造成一定影响，给公司也带来一定的损失和产品质量声誉的压力。为此，如何进一步提升高压油管的产品质量、从根本上解决高压油管裂漏的风险，已成为当务之急。

鉴于上述情况，我对路内相关企业做了些调研工作，同时也查找了国内外有关高压油管的资料。主要信息如下：

一、故障分析

长期以来，各企业对故障高压油管进行实物进行检查、分析、统计、归类发现：高压油管的破换主要有制造因素、装配因素、设计因素和使用工况造成。具体高压油管故障模式影响因素识别及其影响程度判定：（采用鱼刺图）

根据国之鼎和临朐提供的不同裂纹分析，均与材质和墩造工艺有关系。有关临朐的高压油管的开裂分析报告明确指出：该油管的裂纹为疲劳扩展所致，疲劳源位于油管内孔表面，且为线疲劳源，源区覆盖有一层氧化膜，且油管内孔表面存在较多裂纹，根据其制造工艺可推断该裂源为原材料裂纹。金相检查同样表明油管在内孔表面存在裂纹。该油管基体组织为铁素体+珠光体+沿晶分布的碳化物，由于网状裂纹碳化物在晶界析出将促使该油管均由内向外扩展。

主要原因有：

1.一般大型钢厂不接受小批量的钢管订单，供应商的原材料主要出自一般小型钢厂，质量不完全符合技术质量要求，钢管内外表面有可能存在沟纹、折叠、分层、麻点和针眼等有害缺陷，甚至会出現管体轴向裂纹，一般合格率不到70%。但是国内的一般高压油管厂家无法对材料的性能进行有效检验。

2.高压油管采用热墩成型锥头，在加热过渡区容易产生热加工裂纹，如热墩后应力未消除，使用过程中容易形成裂漏。如采用冷墩成型，容易发生先天性裂纹和微裂纹。

3.由于裂纹多存在油管内表面，在后续的探伤工序中难以检测出裂纹。在16V280ZJA柴油机上，由于喷油压力的提高，高压油管的屈服强度，抗拉强度提高，如果油管内部本身存在微小纵向裂纹缺陷，加上未消除的热墩应力，在高压燃油和来回振荡压力波的作用下，裂纹不断变大，最终开裂。

据有关资料介绍，高压油管材料一般选用优质非合金钢或用能确保结构均匀的炼钢工艺生产的等效优质合金钢。有关资料表明：气缸直径在200mm以内的柴油机，高压油管材料一般使用优质非合金钢20或20A冷拉无缝钢管;对于强度程度较高、可靠性要求较高、气缸直径大于200mm的柴油机应选用优质合金钢（12CrNi3、18Cr2Ni4WA、40Cr等）制成的高压油管。

二、国内高压油管厂家调研

1.北京南口轨道交通机械有限责任公司（见附件一）

目前在生产的高压油管（NPT171-02-00），材料为40Cr，主要工艺是用40Cr圆钢，采用深孔钻钻孔、车磨外圆后和接头再弯制到图纸尺寸：截料——车端面——车外圆——钻孔（深孔钻）——粗车——精车外圆——磨外圆——车——磨倒角——磨外圆——车——清洗——折弯——探伤——打标记——密封性试验。

工艺改进：高压油管油孔采用深孔钻床钻削加工，外圆磨削加工，提高高压油管内外表面的光洁度，消除内表面部分缺陷;锥头采用工装来扩张和挤压成型，有效控制了因热墩或冷镦带来的负面影响，而且采用标准工装更有利将锥头尺寸公差范围;根据实际工作情况，应用了独特推力环机构，有效保证产品工作时的密封性能，且装卸简便。

目前主要供应给北京二七车辆厂、乌鲁木齐铁路局库尔勒机务段、石家庄电力机务段、北京机务段，具有各用户的运行报告，并通过南车成果鉴定。（寿命：30万公里、资质：无铁道部验收资质（各用户自行解决验收、含税单价（报价）：450元）

三、思考与建议

作为物料供应部门，有责任提供产品质量优良、价格合理的产品，但就目前我们所了解的情况，对280高压油管的采购来讲，确实面临很多困难与风险，而公司的生产任务又如此紧迫，所以还恳请公司相关部门出谋划策。以下是个人的浮浅认识与建议，供参考。

1.鉴于目前资阳公司和大连机车厂等主机厂，因外购高压油管故障问题，现都已实现自主研发、自主生产，不但提高了产品质量，将成本控制在合理范围，而且进一步壮大了作为主机工厂的技术研发能力，并且考虑到高压油管的需求量大，更换率高，建议公司在目前公司具备高素质的技术队伍和专家人员基础上成立高压油管攻关小组，能实现高压油管的自主研发和生产。

2.国内绝大部分机车生产厂家和维修厂家，均提出现有国产20#高压油管难以保证质量，无论是前期国之鼎和临朐，还是崔桥及试装的邢台的高压油管都存在很大质量风险。对于强度程度较高、可靠性要求较高、气缸直径大于200mm的柴油机用普通20#制成的高压油管未必能满足要求，建议选用优质合金钢（12CrNi3、18Cr2Ni4WA、40Cr等）来制作高压油管。

3.现有冷镦工艺容易产生细微裂纹，热墩工艺易产生应力，建议技术部门对南口扩张、挤压成型工艺和资阳的锥头加工成型、焊接工艺及油管内孔采用深孔钻床钻削工艺进行对比、分析，在改进冷镦和热墩工艺同时，探讨更合理、可靠的制造工艺。

最后，希望采购中心的调研对公司在对高压油管的研发和改进上有所帮助和借鉴，并请技术和质量部门积极探索新材质、新工艺，和采购中心一起寻求合适的高压油管生产企业，在解决燃眉之急的同时，能开发质量可靠、价格合理的产品，也请公司领导给予支持和理解！

参考文献：

[1]张旭.机车高压油管常见问题及描述，2003，31：1–4.

[2]李潘，关铭，张官旺，杨帆.280柴油机中对高压油管及喷油泵的压力研究，2014，12（22）：1749–1848.

（作者单位：中车戚墅堰机车有限公司）