活塞压缩机活塞杆断裂故障分析

摘要：由于受到材料质量、机械性能、工况条件、设计结构、制造安装精度等方面的影响，活塞压缩机活塞杆容易出现断裂故障。断裂故障给活塞压缩机正常运行带来严重的影响，为了预防断裂故障的发生，今后在实际工作中需要采取相应的策略，提高选材质量、安装质量、制造精度、装配精度、提升气体介质的净化效率、改善条件、优化运行环境、做好维护保养工作、提高检修质量、建立科学完善的修理和管理制度，并做好其它方面的有关工作。

关键词：活塞压缩机活塞杆断裂故障 制造精度检修质量

中图分类号：F253.3 文献标识码：A 文章编号：

一、引言

对于活塞压缩机来说，活塞杆断裂是主要的故障之一。故障的出现不仅会影响压缩机的正常运行，还会对化工企业的生产带来不利影响。因此，在实际工作中必须采取有效的措施，防治活塞杆断裂故障的发生，保证活塞压缩机正常运行。

二、活塞压缩机活塞杆断裂故障分析

从故障发生的实际情况来看，断裂故障主要是疲劳断裂，活塞杆发生断裂的时候，断裂处端口一般比较平整，呈现浅灰色，断口与压缩机活塞杆的中心轴线基本上呈 45°夹角，而且断裂处未出现明显塑性变形。并且，断裂处大多数发生在杆的根部。如果对断裂处进行仔细的分析，可以发现，断裂的切口处大致呈现出相互平行的疲劳条纹，伴有少部分韧性撕裂的痕迹，而且几乎每个疲劳裂纹都毫无例外地指向杆的轴线方向。此外，断口处还有数量较多的孔洞存在，大大降低了活塞杆承受应力的能力。

三、活塞压缩机活塞杆断裂故障的原因

引起杆断裂故障发生的原因是多方面的，总的来说，包括以下几个方面的原因。

1、材料质量和机械性能难以满足使用要求。目前，活塞杆材料主要是45、40Cr、38CrMoA1A，尽管这些材料的强度比较好，但是存在着严重的不足，它们的塑性和韧性不够高，难以满足压缩机工作的实际需要。此外，在制造的过程中，做工不够精细，使得质量难以达到应有的目的。例如，活塞杆内部材质不够密实、均匀，直接影响其性能的正常发挥。特别是螺纹部分，如果出现细微的缺陷，在工作的过程中，如果施力过大，很容易引起裂纹。

2、工况条件比较恶劣。外部工作条件恶劣也是引起活塞杆断裂的原因之一，因此，为了避免这种情况的发生，必须改善压缩机运行的外部环境。尽管化工厂使用的压缩机对工况条件的要求并不严格，但由于受到技术、人为因素、设备、工艺等方面的影响，气体当中的杂质、温度、压力等工艺指标难以达到压缩机的设计标准，往往会出现很大的波动和起伏。导致活塞杆承受的外载加重，出现损坏现象。

3、设计结构欠妥以及制造和安装精度不够高。活塞杆断裂大多数发生在螺纹部分，一旦发现裂纹，出现断裂现象，必须立即进行更换。然而，这些故障在未拆卸之前，很难发现，即使发现也难以修复。此外，安装精度不够也是引起活塞杆断裂的原因之一。活塞压缩机属于精密机器，其设计、制造、安装等每一个环节都要严格按照相关的要求进行，遵循相关的技术规范与标准，甚至还要使用精密的测量仪器。这样能够保证设备的正常运行，有利于保证化工厂安全生产，提高生产效益。然后，一些化工厂由于受到思想观念、技术、资金等因素的影响，设备的制造和安装精度不够，引起活塞杆断裂故障的发生。

四、活塞压缩机活塞杆断裂故障的防治对策

为了防治断裂故障的发生，促进活塞压缩机正常运行，根据断裂故障的成因，结合实际工作经验，笔者认为可以采取以下防治对策。

1、提高选材质量和制造精度。在材料选择的时候，应该严格把握好质量关。所有使用的材料，应该进行试验，试验合格之后才能使用，保证材质合格，避免因材料不合格而引起断裂现象。在进行加工制造的时候，更要严格把握好质量关，对于坯料生产、机械加工、表面热处理等各个环节，都应该严格遵循相关的技术规范与要求。加强工序质量控制，每一道工序完成之后，都要进行质量检验，检验合格之后才能进入下一道工序的加工。例如，在对38CrMoA1A材料进行表面氮化处理的时候，在氮化之前应该进行调质处理，这样能够保证工件心部具有一定的机械性能，提高氮化质量和抗疲劳强度。

2、提高机械安装质量和装配精度。安装精度对活塞杆和压缩机的运行产生直接的影响，为了提高安装精度，根据实际工作经验，在安装的时候，最好采用激光准直仪找正法，可以大大提高安装精度。此外，还应该保证各零部件的装配精度，如曲轴、连杆、十字头、活塞等等。在安装之前，应该做好清洗检查和必要的修理工作，严格按照相关的技术规范进行安装。例如，对于气缸内余隙的大小，需要经过精确的装配尺寸链计算，指导各零部件的调整、连接、紧固，在操作的时候，应该严格按照图纸规定的数据进行安装。

3、提升气体介质的净化效率。如果生产工艺落后、设备使用效率低，流通、处理的介质净化效率不够就进入压缩机，增大设备的运行附加荷载，引起活塞杆等零件过早的损坏。为了改变这种情况，改进工艺流程，在原系统当中增加一台小型净化设备，不仅有效提升了精炼工段的效率，还大大提高了活塞杆的使用寿命。原来使用的活塞杆四个月左右就出现断裂现象，现在使用几年活塞杆仍然完好无损。

4、改善条件并优化运行环境。要选用适宜品牌的油，气缸多用13号、19号油，并保证油路、油槽、油孔通畅。保持油一定的油质、温度、压力、清洁度，这样能够保证活塞杆两端部件的良好滑动。例如，某压缩机活塞杆断裂之后，增加了一个油路保温器，改善油过滤器，更换活塞杆重新运行之后，活塞杆从未出现断裂故障。

5、做好维护保养工作并提高检修质量。在压缩机运行的过程中，应该进行合理的保养，这样既能减少磨损，又能够消除因磨损而引起的故障。此外，还应该做好检修工作，提高检修质量，当活塞杆出现严重的磨损的时候，应该进行修理。对于磨损可以利用镀铬或车外圆的方法进行修复；磨伤或划伤可以采用手工研磨、机床车削加工的方法进行修复。

6、建立科学完善的修理和管理制度。推行定期维修和状态维修相结合的方法，根据活塞杆的具体情况，灵活采用相应的维修方法。对于活塞压缩机应该采用状态维修的方法进行维修，确定监测点，运用先进的技术手段，积累运行信息，预测故障，确定维修时间和维修量，采用合理的技术措施，做好维修工作。

7、做好其它方面的有关工作。重视新技术新成果的吸收和运用，加强对压缩机运行的监测工作，把握压缩机的运行规律；安装与大修的时候，应该认真检查和验收压缩机，采购的时候应该保证压缩机的精度和质量；活塞杆在运输、保管过程中，应该轻拿轻放，避免摩擦和撞击；重视对维修人员的培训，不断提高他们的维修能力和维修水平。

五、结束语

总而言之，断裂故障是活塞压缩机的主要故障之一，其形成原因是多方面的。今后在实际工作中，我们需要认真分析导致活塞压缩机断裂故障的原因，并采取相应的防治对策，预防断裂故障的出现，保证压缩机正常运行。文章主要探讨分析了活塞压缩机活塞杆断裂故障的成因，并提出了相应的防治对策，希望能够引起人们对这一问题的进一步重视，能够对断裂故障的防治工作发挥借鉴指导作用。

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