一种罕见的液压油缸损坏故障

　　液压油缸存在各种各样的故障和损坏方式，但液压油缸发生“爆炸”的现象较为少见，本文主要探讨液压油缸发生“爆炸”损坏的现象、原因及处理方法，以便在设计和施工时避免相同损坏事故的发生.

　　1 损坏现象

　　受损坏油缸安装在船舶的尾部，油缸的作用是由液压泵站驱动其开启和关闭该船的艉门，在艉门的左右侧各安装一根油缸，艉门的开启是靠其自重，开启的速度靠液压油缸有杆腔内的压力控制，正常开启的过程中艉门带动油缸有杆腔侧的活塞杆缓慢的伸出.

　　故障发生在液压系统调试结束后，进行艉门的开启试验时，当将固定艉门的左右液压插销拔出后，在还没有进行艉门开启操作时，艉门自动快速开启(数倍于正常开门速度向江面运动)，艉门左侧油缸首先与艉门脱开，随后艉门右侧油缸与艉门脱开，并伴随巨大的金属断裂声，失去油缸约束的艉门快速坠落江中. 经检查发现两根油缸的耳环与活塞杆脱离(它们是螺纹连接)耳环上的连接螺纹基本拉平，活塞杆伸出缸体约 10mm，耳环内的球形复合轴承碎裂，部分被压入下球座.

　　2 损坏油缸的拆检

　　损坏油缸送油缸制造厂进行拆检，检查结果如下:

　　1) 油缸的缸盖与油缸筒体连接螺纹受损，因无法拆卸，使用切割方法将其分离.

　　2)油缸内部剩余的油品发黑.

　　3)测量油缸筒体的内径发现，位置约在油缸筒体(有杆腔)的 1/3 处，油缸筒体内径比图纸规定的尺寸增大约 7.60mm.

　　4) 油缸筒体内壁扩大部分、活塞杆局部有黄褐色斑痕，活塞密封圈颜色由大红色变浅白色及黑色.

　　5) 解剖油缸活塞杆与耳环的螺纹连接处发现耳环螺纹以丝状保留在活塞杆阴螺纹内.

　　3 损坏油缸材料分析

　　1) 油缸缸体、活塞杆和耳环的化学成分及力学性能与制造厂提供的资料相符.

　　2) 耳环螺纹与活塞杆贴合程度偏低，耳环螺纹(阳螺纹)在失效过程中被拉平，被剪断的螺纹齿高度为原螺纹齿高的 55%，这意味着真正的螺纹贴合面积仅为原齿面的一半左右，经计算此时推应力超过了材料的屈服应力.

　　3) 耳环螺纹截面扫描电镜分析为典型的剪切断裂.

　　4)橡胶密封圈已经出现气泡，这是由于橡胶在高温时表面发生变化，受热碳化的典型形貌.

　　4 损坏机理分析

　　油缸的内径发生变化，油缸的内径由 360mm 扩大到368mm，扩大部分材料的屈服强度比没有扩大部分提高了 2MPa ～ 5MPa，说明油缸这部分发生过膨胀，在发生膨胀的区域缸体表面有黄褐色斑点，不锈钢材料由金属颜色变化到黄褐色，一般是在温度达到450℃ ～ 550℃ 之间发生氧化所致，同侧的活塞杆密封圈橡胶圈经电子探针波谱碳的线扫描，对碳的分布进行观测，发现局部碳化，这些现象都表明在油缸体内发生过高温和高压，而对油缸内残留油检测结果表明油样中沉淀物颗粒达到 90%，最高体积百分比达99. 54%，颗粒物是油经高温后产生碳化的结果，也进一步证明液压油发生过不完全燃烧.