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1 背景资料
1.1 船舶及副机概况
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、四气阀结构，额定转速720 r/min，额定功率750 kW。该副机拆卸和安装缸盖螺母、连杆大端螺栓、主轴承螺栓等关键部件时，均采用液压拉伸器作业，常规液压紧固压力为750 bar（1 bar=0.1MPa），最大允许紧固压力为775 bar。
1.2 机损事故概况
笔者登船工作前夕，该船No.1副机发生机损事故。经检查确认，事故起因是5号缸连杆大端螺栓、螺母出现严重松动，其中上端螺母松动约4 cm，下端螺母松动约2 cm，进而导致一系列部件损坏：连杆轴瓦损毁、连杆大端下部分变形、缸套底部破损、曲柄销表面附着粘连物且粗糙度严重超标（相关部件损坏情况见图1~图4）。
图1 副机连杆螺栓、螺母
图2 5号缸连杆轴瓦损坏
图3 破损的缸套
图4 5号缸曲柄销（附着粘连物、表面粗糙）
1.3 初步修复过程
机损事故发生后，立即向船舶所有人上报，待船舶靠港后，船舶所有人安排2名专业技术人员携带专用工具登船，对受损的5号缸曲柄销进行专项修复。修复前，先对曲柄销的圆度、圆柱度、硬度及跳动量进行全面测量；随后采用专业工具将曲柄销直径由185 mm车削至184 mm，并配套使用加厚轴瓦。修复后，同步完成以下关键参数的检测并形成报告：
（1）曲柄销修复后的圆度、圆柱度及平行度测量报告；
（2）曲柄销修复后的表面粗糙度测量报告；
（3）曲柄销修复后的表面硬度测量报告；
（4）受损缸曲柄销轴承间隙、主轴承间隙（修复后）测量报告；
（5）曲柄销修复后的探伤报告。
船上工作人员自行更换新缸套、新活塞连杆总成，装配加厚连杆瓦后，启动副机进行试运行。试运行期间，持续对5号缸的连杆及轴瓦进行动态检测，并在停机后开展常规检查，确保部件运行状态稳定。
2 后续运行险情
2.1 连杆大端螺母无法正常拆卸
副机试运行50 h后，工作人员取下连杆大端的上下加厚轴瓦，检查轴瓦运行情况及曲柄销表面工况。拆卸连杆大端时，从缸头喷油器安装孔插入专业工具，拧进活塞吊环孔并拉起活塞，再采用液压拉伸器进行拆卸作业。
作业中，液压缓慢加压至常规紧固压力750 bar时，下端螺母顺利松动，但上端螺母无任何松动迹象；持续加压至770 bar（接近厂家规定的最大允许压力775 bar，见图5），上端螺母仍无法拨动；直至加压至1050 bar，上端螺母才松动。取下螺栓后测量其长度为267.6 mm，对比可知：船上已使用12000 h左右的同规格螺栓长度为266.2 mm，新螺栓长度为266 mm。由此可判定，5号缸上部连杆螺栓在运行50 h后被拉长1.6 mm。随后更换2根新螺栓，重新装复后，副机带300 kW负荷投入使用。
图5 厂家提供的液压紧固说明
2.2 连杆螺栓变形长度超标
螺栓更换后的次日0800时，No.1副机再次运行10 h后，工作人员打开导门检查，发现5号缸上端连杆螺栓、螺母需液压加压至950 bar才能松动（见图6）。再次测量该螺栓长度为266.16 mm，即10 h内螺栓被拉长0.16 mm（见图7）。
同时，检查No.1副机其他5个缸的连杆螺栓、螺母记号，未发现异常；采用液压检测其他5个缸的螺栓紧固情况，压力基本维持在740~750 bar的正常范围。鉴于5号缸螺栓受力异常问题突出，为避免发生二次机损事故，立即停用该副机，开展全面排查。
图6 液压检查螺栓、螺母工况
图7 明显拉伸变形的螺栓（左为变形螺栓）
3 螺栓紧固力异常原因初步分析
副机运行期间，No.1副机5号缸连杆螺栓、螺母的紧固力持续增加，而其他缸均维持在正常范围。从物理特性来看，柴油机运转后处于热态，螺栓紧固力会比刚拧紧时的热态力略有增加，但这种增加应处于合理范围，持续上升则属于异常现象。结合设备工况，初步判断可能的原因包括：
（1）连杆存在变形，导致螺栓受力不均；
（2）加厚轴瓦加工精度不足，运行中受温度影响热胀冷缩，导致轴向长度变长，轴瓦搭口出现对顶现象；
（3）曲柄销颈的圆度或圆柱度超标，导致轴承间隙调整不当，连杆大端螺栓承受过度应力；
（4）螺栓液压安装方法错误，导致紧固力初始设置异常。
为明确故障根源，对上述可疑原因逐一排查：更换的活塞连杆总成为船上随船出厂备件（刚拆封），经检查无质量问题，可排除该部件故障；曲柄销由专业人员登船打磨修复，各项检测指标均符合验船师要求，排除曲柄销加工精度问题；螺栓安装严格按照厂家指导步骤操作，且采用相同方法成功拆卸过相邻4号、6号缸的连杆螺栓，排除安装方法错误的可能。综合排查后，怀疑故障根源为更换的加厚轴瓦存在质量或加工精度问题。
4 轴瓦故障原因深入分析
4.1 薄壁轴瓦与厚壁轴瓦的核心区别
随着船舶动力装置技术的发展，该船副机连杆采用高级优质合金钢锻件，连杆大端（见图8）与轴承座采用锯齿定位结构，确保活塞连杆总成在缸套内无偏移运动。从船舶柴油机设计规范来看，连杆大端轴承均采用衬有耐磨合金的薄壁轴瓦，厚壁轴瓦不用于连杆大端，仅在低速机主轴承中采用。
图8 采用锯齿定位的连杆大端
查阅船舶柴油机规范文件及厂家提供的技术资料可知，薄壁轴瓦不仅瓦壁较薄，其减磨合金层也更薄，这种设计有利于提高轴瓦合金层的疲劳强度。薄壁轴瓦具有良好的弹性，其与轴颈、连杆大端孔的配合精度，主要由轴颈、大端孔的加工精度及轴瓦壁厚精度共同保证，因此具备制造精度高、互换性好、疲劳强度高、承载能力强、使用寿命长等优势。
与薄壁轴瓦相比，厚壁轴瓦的瓦背厚度较大、刚性较强，能够有效保证轴承孔的尺寸和几何精度，且对座孔的加工精度要求相对较低，适用于对配合精度要求不高的低速重载部件。
4.2 故障根源最终确定
为进一步验证加厚轴瓦（厚壁轴瓦）的安装适配性，分别将新的薄壁轴瓦（原装规格）和新的厚壁轴瓦（加厚规格）安装在连杆大端孔内，采用液压拉伸器以750 bar压力上紧连杆螺母，通过对比观察两者的安装状态及锯齿定位贴合度。
对比发现，厚壁轴瓦拧紧后，锯齿定位的贴合部位存在明显间隙（见图9、图10）；同时，两片厚壁轴瓦的搭口紧密顶贴在一起。为进一步佐证，取出船上已使用12000 h的薄壁轴瓦进行检查，发现其搭口表面光亮、无任何压痕；而5号缸使用仅60 h的厚壁轴瓦，搭口已出现明显压痕，且内径边存在受压后的轻微凸起。
图9 原装薄壁轴瓦拧紧后的状态（锯齿贴合紧密）
图10 加厚轴瓦（厚壁）上紧后的状态（锯齿啮合部位有明显间隙）
综合以上观察结果，最终确定故障根源：厚壁轴瓦的周长加工精度存在误差，其周长略长于原装薄壁轴瓦，导致拧紧后轴瓦搭口紧密顶贴；副机运行时，厚壁轴瓦受温度影响发生热胀，进一步向外变形，对连杆大端螺栓产生持续增大的向外推力，最终导致螺栓紧固力持续上升、螺栓被拉伸变形。
5 解决方案及实施效果
明确故障根源后，结合设备实际工况，制定针对性解决方案：对厚壁轴瓦进行微整形处理，一方面将其周长适当磨短，另一方面在轴瓦内径边磨制一个60°倒角，避免轴瓦运行中因热胀导致搭口对顶，从而减少螺栓所受额外推力。
实施方案如下：采用小号整形锉刀磨去厚壁轴瓦搭口处的压痕，对轴瓦周长进行微调磨短，并磨制60°内径倒角；将微整形后的厚壁轴瓦安装在连杆大端孔内，采用液压拉伸器以750 bar压力拧紧连杆螺母，此时轴瓦搭口不再出现顶贴现象。
装复后，副机先带300 kW负荷投入运行，分别在运行10 h、20 h后进行检查，连杆螺栓螺母均能在750 bar液压压力下正常松动；随后将负荷提升至400 kW，运行50 h后检查，螺栓紧固及拆卸状态依旧正常；继续连续7×24 h运行后，拆卸5号缸轴瓦检查，发现其搭口表面光亮、无压痕，状态良好。
为验证修复效果的稳定性，后续对该副机进行长期跟踪检测：累计运行500 h、1000 h后，两次拆卸5号缸轴瓦检查，搭口均保持光亮、无压痕，螺栓紧固力始终维持在740~750 bar的正常范围，无拉伸变形现象。至此，No.1副机5号缸连杆螺栓受力异常问题得到彻底解决。
参考资料：[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.
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