張國(guó)軍、高駿宇

（北京局集團(tuán)公司北京機(jī)務(wù)段，北京100010）

0 引言

根據(jù)相關(guān)要求，所有內(nèi)燃機(jī)車直排型煙囪必須整改為側(cè)排型。此工作自2017年3月開(kāi)始，截止到2018年2月，北京機(jī)務(wù)段共整改DF11 型機(jī)車10 臺(tái)，DF11G型機(jī)車42 臺(tái)。但是經(jīng)過(guò)近半年的使用，發(fā)現(xiàn)該型側(cè)排煙囪出現(xiàn)了一系列質(zhì)量問(wèn)題。

1 機(jī)車側(cè)排型煙囪的介紹

側(cè)排型煙囪安裝的原因：內(nèi)燃機(jī)車設(shè)計(jì)初期的煙囪均為直排型，但是由于接觸網(wǎng)的發(fā)展，直排型煙囪的排煙對(duì)接觸網(wǎng)有一定的影響，嚴(yán)重還會(huì)出現(xiàn)燒網(wǎng)問(wèn)題。在2017年開(kāi)始對(duì)內(nèi)燃機(jī)車直排型煙囪進(jìn)行改造。

側(cè)排型煙囪的主要材質(zhì)：側(cè)排型煙囪整體采用Q235A 型鋼金屬材料，有良好的延展性，密度較大，熔點(diǎn)較高，適合高溫環(huán)境下使用。

側(cè)排型煙囪的工作環(huán)境：當(dāng)DF11 系列機(jī)車柴油機(jī)滿負(fù)荷時(shí)，增壓器渦端的排溫約330℃，渦端的排氣壓力約300kPa 左右。

2 問(wèn)題提出

機(jī)車安裝完側(cè)排煙囪后，在修程檢查到數(shù)起質(zhì)量問(wèn)題，其中質(zhì)量問(wèn)題有：

排氣管罩防護(hù)網(wǎng)裂損（見(jiàn)圖1）。在修程中發(fā)現(xiàn)多起排氣管罩防護(hù)網(wǎng)連接點(diǎn)開(kāi)焊以及防護(hù)網(wǎng)斷裂問(wèn)題。

圖1 排氣管罩防護(hù)網(wǎng)裂損

側(cè)排煙囪防雨葉片斷裂，防雨葉片軸斷裂。

導(dǎo)流罩?jǐn)嗔褑?wèn)題。在修程中發(fā)現(xiàn)，側(cè)排煙囪上部導(dǎo)流罩的焊接位置開(kāi)裂。（見(jiàn)圖2）

圖2 導(dǎo)流罩?jǐn)嗔?/p>

3 現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查及分析

3.1 排氣管罩防護(hù)網(wǎng)裂損問(wèn)題分析

防護(hù)網(wǎng)采用直徑4mm 的鋼絲分兩層搭接，各接觸點(diǎn)采用3mm 角焊縫焊接形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，鋼絲端點(diǎn)與圍墻接觸點(diǎn)也采用3mm 角焊縫進(jìn)行焊接。該防護(hù)網(wǎng)的主要作用是防止較大雜物在機(jī)車運(yùn)行過(guò)程中落入煙道而進(jìn)入增壓器。

但是經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，截至2019年2月，共發(fā)現(xiàn)排氣管罩防護(hù)網(wǎng)裂損情況8 件，且均發(fā)生在DF11G型機(jī)車上[1]。經(jīng)對(duì)所有斷裂的防護(hù)網(wǎng)情況進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，斷裂位置大部分均在鋼絲端點(diǎn)與周邊圍墻的焊接位置以及防護(hù)網(wǎng)與中間支撐護(hù)板的連接位置處。分析原因有：首先防護(hù)網(wǎng)與周邊圍墻不能滿足規(guī)定的3mm 角焊，焊接點(diǎn)不夠牢靠。在長(zhǎng)期高溫高壓下，焊點(diǎn)開(kāi)裂；其次防護(hù)網(wǎng)中的鋼絲之間沒(méi)有按照規(guī)定進(jìn)行焊接，造成防護(hù)網(wǎng)強(qiáng)度不足，當(dāng)防護(hù)網(wǎng)與圍墻焊點(diǎn)發(fā)生開(kāi)焊后，防護(hù)網(wǎng)在高壓廢氣下頻繁抖動(dòng)，造成防護(hù)網(wǎng)斷裂。

3.2 側(cè)排煙囪防雨葉片及軸斷裂分析

防雨葉片材質(zhì)為06Cr18Ni11Ti-1 合金鋼，厚度約8mm。在日常檢查過(guò)程中發(fā)現(xiàn)側(cè)排煙囪防雨葉片同樣多次發(fā)生斷裂現(xiàn)象。經(jīng)過(guò)對(duì)斷裂面進(jìn)行分析，斷裂的原因?yàn)槿~片在高壓廢氣沖擊下，頻繁撞擊上部導(dǎo)流罩，且沒(méi)有防護(hù)設(shè)施，最后發(fā)生斷裂；由于葉片軸在徑向沒(méi)有固定，所以葉片軸不僅受到葉片的軸向切力，還要受到徑向的拉力，最后造成葉片軸斷裂。

3.3 導(dǎo)流罩焊點(diǎn)開(kāi)裂問(wèn)題

DF11G 型機(jī)車煙囪的上部導(dǎo)流罩發(fā)生一起斷裂現(xiàn)象。經(jīng)對(duì)斷裂情況分析得知，斷裂的原因有：首先煙囪上部的導(dǎo)流罩不是整體鑄造成型，上部導(dǎo)流罩與側(cè)支撐板是焊接而成，在長(zhǎng)期受到高溫高壓下，焊接點(diǎn)出現(xiàn)斷裂。其次在作業(yè)方面，經(jīng)對(duì)斷裂面檢查發(fā)現(xiàn)，上部導(dǎo)流罩與側(cè)板之間只使用了單面焊，內(nèi)部連接面沒(méi)有焊接，造成上部導(dǎo)流罩安裝不牢固，在長(zhǎng)期高溫高壓下，焊接面發(fā)生斷裂[2]。

4 問(wèn)題整治及措施

經(jīng)過(guò)深入的研究以及與中車戚墅堰機(jī)車有限公司的專家多次溝通，歷經(jīng)近三個(gè)月的研討，總結(jié)前期發(fā)生斷裂的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)側(cè)排型煙囪的整改有了初步的方案。方案如下：

4.1 排氣管罩防護(hù)網(wǎng)裂損問(wèn)題整治

經(jīng)對(duì)排氣網(wǎng)罩的工作環(huán)境以及結(jié)構(gòu)的深入研究，制定方案如下：將防護(hù)網(wǎng)改成類似M 形，使鐵絲存在伸展空間，可有效減小應(yīng)力集中，使應(yīng)力得以釋放[3]。同時(shí)，兩頭折彎可增加焊接有效區(qū)域，由前期的點(diǎn)焊轉(zhuǎn)變?yōu)榧s20mm 的面焊，提高了焊接面積，提高了焊接強(qiáng)度。

4.2 側(cè)排煙囪防雨葉片及軸斷裂問(wèn)題整治

4.2.1 側(cè)排煙囪防雨葉片斷裂整治

經(jīng)過(guò)研究決定在防雨葉片與上部導(dǎo)流罩接觸的位置加裝減震彈簧裝置，通過(guò)安裝此裝置，將前期防雨葉片的硬接觸改變?yōu)楝F(xiàn)在的彈性接觸，緩解了應(yīng)力沖擊，有效地解決了防雨葉片的斷裂問(wèn)題。

4.2.2 側(cè)排煙囪防雨葉片軸斷裂問(wèn)題整治

經(jīng)過(guò)對(duì)葉片軸的斷裂以及受力進(jìn)行分析，建議對(duì)葉片軸的徑向移動(dòng)進(jìn)行限制，所以添加擋雨板中心軸止檔[4]。如圖3所示。

圖3 止檔圖片

4.3 導(dǎo)流罩焊點(diǎn)開(kāi)裂問(wèn)題整治

經(jīng)過(guò)對(duì)斷裂點(diǎn)以及斷裂受力的分析，對(duì)焊接面由以前的單面焊接改為雙面焊接，由以前的點(diǎn)焊改為現(xiàn)在的滿焊，并保證焊縫的余高超過(guò)2mm，保證焊接質(zhì)量。

圖4 滿焊雙面焊接

5 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過(guò)近一年對(duì)DF11 系列機(jī)車側(cè)排煙囪的系列整治，于2019年5月份在中修機(jī)車DF11G 型0049/0050、DF11G 型0039/0040 號(hào)機(jī)車進(jìn)行試裝，通過(guò)半年的時(shí)間盯控，檢查煙囪各部狀態(tài)良好，沒(méi)有裂損、斷裂等問(wèn)題，經(jīng)過(guò)匯報(bào)批準(zhǔn)后，在其他DF11 系列機(jī)車上予以推廣實(shí)施，至2020年2月整改后的側(cè)排煙囪已經(jīng)全部安裝完畢。經(jīng)過(guò)一年多的現(xiàn)場(chǎng)普查，未發(fā)現(xiàn)側(cè)排煙囪發(fā)生質(zhì)量問(wèn)題。