一起因保险钢丝引起的罕见故障

某轮98年5月在美国的航前检查中发现一起罕见的因活塞杆螺栓断裂而使活塞杆“压脚板”受挤压变形，导致活塞杆严重损坏和移位的机损故障，进而对安全航行和事后修理都带来很多麻烦，在此与同行们共同探讨。
一、 故障概况
该轮主机是南韩96年制造的MANB&W6S50MC MARK VI型。98年某航次的航前主机曲轴箱常规检查中发现No.1缸活塞杆“压脚板”左后方的活塞杆螺栓自胫部断裂，左前螺栓的“压脚板”外侧有一面积约16cm²，边缘清晰，深为8~9mm的凹坑（如图1，2所示），断下的螺栓头在曲轴箱内找到，断口平整，有一月牙形光亮表面。在全面检查测量十字头的安装位置向右偏1.5mm，活塞杆“压脚板”另三个螺栓也已严重变形，无法拆卸，其中左前螺栓孔受挤变形严重，已 将该螺栓“锁住”。（图2（C-C）剖面可以看出），由此可见，No.1缸的故障已严重影响了该缸的继续正常运转和常见的吊缸检修。
二、 故障原因探讨
根据现场的检查结果我们不难看出活塞杆螺栓头的断裂时整个故障的起因。左前螺栓“压脚板”外侧的凹坑压痕形状可辨认出是断下的螺栓头的“力作”。而小小的螺栓头哪里来如此巨大的力量，能将白钢制成的“压脚板”压出深8-9mm的凹坑，能把活塞杆向右推移1.5mm（况且活塞杆中央还有一定位导圈），能使四根活塞杆螺栓（包括已断裂的一根），在剪切力作用下而变形。进一步的检查分析终于找到了这一巨大破坏力的来源及造成这一恶性故障的原因。破坏力源于主机的动力源—曲轴连杆，是活塞杆螺栓的防松保险钢丝。根据图3，我们可以想象，当左后螺栓头断裂后，螺栓头被与左前螺栓连接的防松钢丝吊着，随着十字头上下运动而被上下甩动。当该缸曲柄销过了下死点后，十字头轴承上瓦盖左内侧与活塞杆“压脚板”左外侧形成的开档随着十字头的上行，连杆的向左摆动而越来越小。当曲柄销在上死点前90°时，此开档为最小值，仅有18.6mm。此时被保险钢丝吊着的螺栓头在自身惯性力作用下，正好被“强迫”夹入中间，（如图4所示）。 随着曲轴的转动，周而复始，反复作用，多次挤压。而螺栓头是直径36mm的，无论其直径（直径42mm）还是其厚度（25mm）均远远大于18.6mm的开档。在如此强大的挤压力作用下，螺栓头变形是有限的，故而“压脚板”被挤出凹坑，向右偏移，致使螺栓变形都可谓理所当然的。值得庆幸的是，凹坑的压痕显示，螺栓头仅被挤压了三、四下，因保险钢丝断裂而使螺栓头得到解脱，事态终止。唯有十字头轴承上瓦盖内侧留下几个小压痕，可见铸件的耐压强度非同一般。
三、 故障后的反思
通过对这一故障的原因分析，不免引起我们的反思。这一故障的起因是活塞杆螺栓断裂，本来并不太麻烦，检查发现后分析一下断裂的原因，换新并规范上紧即可（当然此螺栓的断裂也少见，有待进一步分析）。但本来用于防止螺栓松动的保险钢丝在此产生负面效应，硬是将故障扩大化、恶性化。我们不难设想，若没有保险钢丝的牵扯，螺栓头断裂后将随十字头的上下运动而“飞掉”，就不会引出以后的恶果，这是最理想的。但若恰恰相反，保险钢丝“忠于职守、坚忍不拔”，那无止境的一次次挤压作用，其后果不堪设想。因此一个显而易见的问题提出来了，此处使用防松保险钢丝是否适用，是否应改为防松保险片，或其他有效的放松措施。另一方面是否可在十字头上瓦盖的形状结构上做一点设计上的改动，使其与活塞“压脚板”的开档最小值扩大到能容纳一个螺栓头。相比之下前一措施更可行，更简单些。这只能留给设计制造商来回答和解决了。

说明：因粘帖的多张图形不能复制在本文中，对论述的理解打了折扣。