BF8L413F風冷柴油機排氣管生銹故障歸零報告20160908

1、 編號： 密級：非涉密 BF8L413F風冷發(fā)動機排氣管生銹問題技術(shù)歸零報告型 號： BF8L413F 產(chǎn)品名稱： 發(fā)動機 單 位：陜西北方動力有限責任公司日 期： 2016年8月 陜西北方動力有限責任公司編寫：張會武 校對：巴建棟審核：侯寶軍 批準：任貴峰會簽：審核意見：BF8L413F風冷發(fā)動機排氣管生銹故障定位準確，機理分析清楚，措施有效，并進行了舉一反三，能夠避免類似質(zhì)量問題的發(fā)生。一、故障現(xiàn)象:2016年7月17日，接到青島用戶反饋：北奔重型汽車集團有限公司（以下簡稱北奔公司）匹配陜西北方動力有限責任公司（以下簡稱北動公司）生產(chǎn)的BF8L413F風冷發(fā)動機的24臺底盤，有1臺底盤的發(fā)

2、動機（整機編號：G8605641501042，運行3880km，運行時間192.3h）左側(cè)排氣管在第34缸附近區(qū)域黑色面漆被高溫燒掉，并出現(xiàn)了面積約60mm×150 mm銹跡，如圖1所示：圖1 左側(cè)排氣管銹跡情況其余23臺底盤發(fā)動機（運行20004000km，運行時間63380h）排氣管黑色面漆被高溫燒掉，呈起皮龜裂狀，下層銀灰色耐高溫漆完好，排氣管局部略有輕微銹跡現(xiàn)象。如圖2所示：圖2 排氣管表面黑色面漆起皮或脫落二、故障定位針對本次問題，北動公司組織技術(shù)、生產(chǎn)、質(zhì)量人員進行了分析，從設(shè)計方案、制造過程等方面分析可能的原因，逐一進行排查，具體見故障樹（圖3）：排氣管生銹A1.設(shè)計方

3、案不合理A2.表面處理過程存在問題A3.零部件轉(zhuǎn)運過程磕碰A4.其它因素B3.噴漆過程存在問題B1.噴漆前處理過程存在問題C1.噴漆設(shè)備故障C2.噴漆工藝不合適C3.噴漆操作不到位B2.耐高溫漆存在問題圖3 故障樹（一）“A1.設(shè)計方案不合理”分支排查按照北奔公司和北動公司雙方簽訂B/FL413F/513/L系列風冷發(fā)動機三防設(shè)計規(guī)范（海軍）中的技術(shù)要求：BF8L413F風冷發(fā)動機排氣管表面先噴鋁，再噴WL-600有機硅耐高溫漆。北動公司針對北奔公司提出的排氣管三防措施，進行了三種方案的對比試驗驗證。按照 GJB150.11A-2009軍用裝備試驗室環(huán)境試驗方法鹽霧試驗中第4.3條的內(nèi)容做了9

4、6小時鹽霧試驗（48小時噴鹽霧，48小時干燥），結(jié)果如下：1.第一種方案：排氣管噴砂處理后直接噴涂耐高溫漆，試驗結(jié)果銹蝕嚴重（圖4）。圖4 噴砂噴耐高溫漆2.第二種方案：排氣管酸洗磷化處理后直接噴涂耐高溫漆，試驗結(jié)果銹蝕，但比第一種方案銹蝕程度輕（圖5）。圖5 酸洗磷化再噴耐高溫漆 3.第三種方案：排氣管噴砂、噴鋁處理后再噴涂耐高溫漆，試驗結(jié)果未出現(xiàn)銹蝕，效果較好（圖6）。圖6 噴砂噴鋁再噴耐高溫漆北動公司根據(jù)雙方簽訂的技術(shù)規(guī)范和試驗結(jié)果，對BF8L413F風冷發(fā)動機排氣管采用了先噴砂噴鋁再噴耐高溫漆的三防方案。根據(jù)調(diào)研了解，以目前國內(nèi)的技術(shù)和工藝手段，該方案是行業(yè)內(nèi)目前最有效的三防工藝措施。

5、因此北動公司采取的三防方案是合理的，符合技術(shù)要求及行業(yè)現(xiàn)狀。但是該方案無法徹底解決排氣管生銹問題，發(fā)動機在標定點2300r/min運行時，排氣管溫度在500左右，而在10002000r/min轉(zhuǎn)速范圍時排氣管溫度可高達600左右，雖然排氣管進行了噴鋁和噴耐高溫漆措施，但由于排氣管長期在高溫下工作，空氣中含有鹽分、酸堿性等物質(zhì)，會產(chǎn)生銹蝕現(xiàn)象，特別是在沿海或島礁地區(qū)所處的高溫、濕熱、鹽霧自然環(huán)境下使用，由于空氣中的濕度和鹽分、酸堿性等電解質(zhì)濃度相對較高，整機工作時排氣管表面的高溫一方面會烘烤掉其表面附著的高濃度電解質(zhì)水汽有利于減輕腐蝕，但另一方面也會由于高溫作用排氣管表面與周圍濕度空氣接觸發(fā)生反

6、應(yīng)，可能會造成局部輕微生銹，此時排氣管所受的鹽霧腐蝕情況會輕一些。即如果車輛經(jīng)常使用，發(fā)動機經(jīng)常啟動，即使在沿海高溫、高鹽、高濕熱環(huán)境下，排氣管生銹也比較輕微，不影響排氣管使用壽命。如果車輛經(jīng)常放置不用，發(fā)動機處于停機狀態(tài)，空氣中鹽霧濃度較大的電解質(zhì)水汽比較容易附著在排氣管表面，逐步產(chǎn)生微觀電化學腐蝕，破環(huán)了耐高溫漆層和噴鋁層，侵徹到排氣管的底層鐵基材質(zhì)，長時間累積下來就必然會出現(xiàn)排氣管等高溫部件的生銹，其生銹程度要比經(jīng)常使用的發(fā)動機嚴重。根據(jù)多年來市場經(jīng)驗，采用普通防銹措施（只噴漆）2.5mm厚的排氣管在國內(nèi)各地使用沒有出現(xiàn)過銹穿無法使用的現(xiàn)象。海軍三防使用的排氣管厚度達到5mm，并且采取了

7、三防措施，因此在沿海高溫、高鹽、高濕熱環(huán)境下，采取三防措施的海軍車輛發(fā)動機排氣管壽命不會產(chǎn)生影響，主要是影響美觀。23臺發(fā)動機局部輕微生銹原因是受國內(nèi)行業(yè)水平所限，噴砂噴鋁再噴高溫漆的三防方案無法徹底解決排氣管生銹問題導(dǎo)致。A1分支不能完全排除。(二)“A2.表面處理過程存在問題”分支排查1.“B1.噴漆前處理過程存在問題”分支排查北動公司的413F系列風冷系列涂漆生產(chǎn)說明書中要求噴漆前檢查零件狀態(tài)，如果有油污必須用噴槍噴三氯乙烯溶劑進行沖洗，并用壓縮空氣吹干（壓縮空氣經(jīng)油水分離處理）。檢查該批發(fā)動機排氣管前處理檢驗記錄，前處理合格（見圖7）。排除B1分支。圖7 排氣管噴漆檢驗記錄2.“B2.

8、耐高溫漆是否存在問題”分支排查排氣管上所噴的耐高溫漆為石家莊市油漆廠生產(chǎn)的WL-600鋁粉有機硅耐高溫漆，經(jīng)檢查本批排氣管所噴涂的耐高溫漆生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品質(zhì)量檢驗報告單，為合格產(chǎn)品（見圖8）。排除B2分支。圖8 耐高溫漆產(chǎn)品質(zhì)量檢驗報告單3.“B3.噴漆過程存在問題”分支排查（1）“C1.噴漆設(shè)備故障”分支排查北動公司噴漆采用手工方式，利用的設(shè)備是噴槍和氣泵，經(jīng)檢查生產(chǎn)該批發(fā)動機設(shè)備檢查記錄，噴槍正常，噴頭清潔無堵塞，氣泵壓力正常（見圖7）。排除C1分支。（2）“C2.噴漆工藝不合適”分支排查北動公司噴耐高溫漆使用的工藝413F系列風冷系列涂漆生產(chǎn)說明書，多年來未發(fā)生變更，并且噴耐高溫漆過程每3

9、年進行特殊過程確認（見圖9），噴耐高溫漆工藝滿足產(chǎn)品設(shè)計要求。排除C2分支。圖9 耐高溫漆噴涂特殊過程確認表（3）“C3.噴漆操作不到位”分支排查該批發(fā)動機噴漆操作者具有噴漆上崗操作證（見圖10）。檢查該批發(fā)動機噴漆檢驗記錄，噴漆結(jié)果合格（見圖7），排除C3分支。圖10 噴漆工上崗操作證(三)“A3.零部件轉(zhuǎn)運過程磕碰”分支排查如果發(fā)動機排氣管在轉(zhuǎn)運、裝配及使用環(huán)節(jié)出現(xiàn)磕碰，故障現(xiàn)象是首先在磕碰處開始出現(xiàn)生銹，并逐漸蔓延，呈現(xiàn)的故障現(xiàn)象是點狀銹蝕，與本次故障現(xiàn)象不符,現(xiàn)場檢查生銹部位，沒有磕碰的痕跡。排除A3分支。(四)“A4.其它因素”分支排查 出現(xiàn)生銹的24臺發(fā)動機排氣管有一個共同現(xiàn)象，表

10、面上的黑色面漆均被燒掉，呈起皮龜裂狀。經(jīng)落實黑色面漆為醇酸脂磁漆，是不耐高溫的三防面漆，由于WL-600耐高溫漆為銀灰色，發(fā)動機整機面漆為黑色，北動公司為顏色統(tǒng)一，在耐高溫漆的基礎(chǔ)上又噴涂了一層黑色聚氨酯磁漆，由于該漆不耐高溫，因此在發(fā)動機工作時，排氣管高溫將其燒掉，呈起皮龜裂狀。針對1臺編號G8605641501042發(fā)動機出現(xiàn)的左側(cè)排氣管生銹現(xiàn)象，現(xiàn)場對左排和右排排氣管用刀片分別在其表面進行刮除耐高溫漆后檢查發(fā)現(xiàn)，右側(cè)排氣管在刮除耐高溫漆后其表面鋁層可見，而左側(cè)排氣管未見鋁層。同時，現(xiàn)場又隨機對兩臺發(fā)動機排氣管按上述方法進行了檢查，排氣管表面均可見鋁層。因此，導(dǎo)致本臺發(fā)動機左側(cè)排氣管生銹的

11、原因是其表面未噴鋁所致。排氣管噴鋁的機型生產(chǎn)時是按照裝機任務(wù)由生產(chǎn)部門安排相應(yīng)裝機臺數(shù)進行專項噴鋁及耐高溫漆工序。該型排氣管除裝配北奔公司BF8L413F、BF8L513系列風冷發(fā)動機外，還給其他用戶的BF8L513系列發(fā)動機使用。對沒有特殊防護要求的排氣管，表面只進行噴涂耐高溫漆處理。經(jīng)查取該機裝機檔案記錄發(fā)現(xiàn)，G8605641501042號發(fā)動機在整機臺架試驗過程中，曾因左側(cè)排氣管發(fā)生漏煙問題而更換過排氣管(故障記錄卡片見附件1)。經(jīng)了解當時更換排氣管的過程，試驗人員在庫房領(lǐng)取排氣管時，由于庫房管理人員為新到崗人員，對公司庫房管理制度的學習和認識不到位，在物資發(fā)放時未認真核對所領(lǐng)件的品種和

12、型號，由于庫房存放有僅噴耐高溫漆和既噴鋁又噴耐高溫漆兩種狀態(tài)的排氣管，雖然庫房對兩種排氣管分別存放，但對兩種排氣管沒有做明顯的標識加以區(qū)分，在外觀上不易分辨，加之庫房管理人員責任心不強，導(dǎo)致出現(xiàn)了將未噴鋁而僅涂耐高溫漆的排氣管當做既噴鋁又噴耐高溫漆的排氣管錯發(fā)的現(xiàn)象，最終造成試驗人員將未噴鋁而僅涂耐高溫漆的排氣管在該發(fā)動機上進行了更換。由于未噴鋁從而出現(xiàn)排氣管生銹現(xiàn)象。A4分支不能排除。綜上分析：1.導(dǎo)致1臺編號G8605641501042發(fā)動機左側(cè)排氣管黑色面漆被高溫燒掉，大面積生銹的原因是北動公司在耐高溫漆的基礎(chǔ)上又噴了一層黑色不耐高溫三防面漆；臺架試驗排故障時更換了未噴鋁只噴耐高溫漆的排

13、氣管導(dǎo)致。2.其余23臺發(fā)動機排氣管黑色面漆被高溫燒掉，局部略有輕微銹跡現(xiàn)象的原因是北動公司在耐高溫漆的基礎(chǔ)上又噴了一層黑色不耐高溫三防面漆；以及以目前行業(yè)技術(shù)、工藝手段，三防設(shè)計方案難以徹底解決排氣管生銹導(dǎo)致。三、機理分析（一）1臺發(fā)動機左側(cè)排氣管黑色面漆被高溫燒掉，大面積生銹故障機理黑色普通面漆承受溫度在200以下，而發(fā)動機在標定點2300r/min運行時，排氣管溫度在500左右，而在10002000r/min中轉(zhuǎn)速范圍運行時，排氣管溫度高達600左右，車輛的大多數(shù)工況又是在此范圍。經(jīng)高溫燒蝕普通面漆呈粉末或片狀脫落。排氣管上噴涂的有機硅耐高溫漆主要成分是有機硅和鋁粉，在高溫下有機硅和鋁粉

14、燒結(jié)生成致密的保護膜，保護排氣管不生銹。漆中的鋁易與空氣中的酸、堿性物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)而產(chǎn)生粉化，特別是在高溫、高濕、高鹽霧環(huán)境下。由于排氣管上未噴鋁，空氣中鹽分、水汽等物質(zhì)從鋁粉化后留下的空隙侵入到排氣管基體上，造成排氣管表面生銹。在高溫條件下，生銹速度加快，最終使排氣管表面出現(xiàn)大面積生銹。（二）23臺發(fā)動機排氣管黑色面漆被高溫燒蝕，局部略有輕微銹跡故障機理黑色普通面漆承受溫度在200以下，而發(fā)動機在標定點2300r/min運行時，排氣管溫度在500左右，而在10002000r/min中轉(zhuǎn)速范圍運行時，排氣管溫度高達600左右，車輛的大多數(shù)工況又是在此范圍。經(jīng)高溫燒蝕普通面漆呈粉末或片狀脫落。排氣

15、管上噴涂的有機硅耐高溫漆主要成分是有機硅和鋁粉，在高溫下有機硅和鋁粉燒結(jié)生成致密的保護膜，保護排氣管不生銹。漆中的鋁易與空氣中的酸、堿性物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生粉化，特別是在高溫、高濕、高鹽霧環(huán)境下。空氣中鹽分、水汽、酸堿性等物質(zhì)從鋁粉化后留下的空隙侵入到噴鋁層上，繼續(xù)與鋁層發(fā)生反應(yīng)、粉化，繼而最終侵入到排氣管基體上，造成排氣管表面生銹。由于中間有鋁層阻隔，這一進程較慢，所以形成了目前狀態(tài)的局部輕微生銹現(xiàn)象。四、問題復(fù)現(xiàn) 排氣管生銹屬于行業(yè)內(nèi)難以解決的問題，案例較多，不需要專門復(fù)現(xiàn)。五、采取措施1.對生銹較嚴重的一臺左側(cè)排氣管，由于更換排氣管需要將發(fā)動機從底盤上拆卸下來，有一定操作難度，因此，已采取現(xiàn)

16、場先去除表面銹跡，然后涂耐高溫漆的措施。2.對其他23臺發(fā)動機局部略有生銹現(xiàn)象的排氣管，已采取現(xiàn)場去除其表面銹跡，再涂耐高溫漆的措施。3. 更改整機噴漆工藝文件，對后續(xù)生產(chǎn)的發(fā)動機不再在排氣管上噴黑色面漆，見附件2。4.由于排氣管不再噴涂黑色面漆，為了不影響排氣管的防護性能，調(diào)整排氣管噴耐高溫漆工藝，對耐高溫漆的噴涂厚度由20-55m調(diào)整到45-55m。同時，對既噴鋁又噴耐高溫漆的排氣管在噴涂玩耐高溫漆后，在其表面固定位置進行標識，以和僅噴耐高溫漆的排氣管能夠直觀區(qū)分，見附件3。5.修訂發(fā)動機使用說明書，增加：柴油機在使用過程中排氣管等高溫部件表面出現(xiàn)生銹屬正?，F(xiàn)象，不影響柴油機使用壽命。如若影響美觀，建議用戶可在其表面刷涂耐高溫漆。對已出廠的H31、H32、H33車輛發(fā)動機更換修訂后的使用說明書。6.對庫房管理人員進行批評教育，加強對庫房管理制度（見附件4）的學習和培訓，提高工作責任心，杜絕類似事件再次發(fā)生。7.由于生銹不影響排氣管使用壽命，