压缩机活塞杆断裂原因分析及整改措施

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中油济柴成都压缩机厂 (以下简称成压厂)在 2011年 1月 14日，就中国石油西南油气田分公司川东北气矿黄龙场压缩机 2010年 l2月 26日活塞杆断裂-事，分析了断裂原因，对提高活塞杆及其相联接件的寿命提出了许多有价值的措施与建议。但是文中有-些论点无论是从活塞杆的受力理论来看，还是从整改措施的技术实践来看，都尚有值得探讨之处。

2 厂家原因分析及整改措施2.1 事故经过黄龙场RTY1030MH10.5x7.25机组是成压厂为收稿 日期：2012-05-102013年01期(总第237期)黄龙场增压站提供的对称平衡型活塞压缩机，两级压缩 ，最大设计排量为 100xl0 Nm /d，2010年9月 31日投人生产 。12月 26日 19时 03分 31秒，该机组出现压缩缸振动异常，19点 03分 57秒压缩振动值超高报警停车，现场发现机组 8.5”余隙缸标尺导架断裂。拆卸，联接法兰断裂，1O.5”压缩缸活塞杆位于活塞锁紧螺母位置处断裂。

2.2 厂家的原因分析及整改措施2011年 1月 7日，成都陵川特种工业有限责任公司 (以下称兵装 167厂)理化试验室 ，受成压厂的委托 ，对活塞杆进行检测，1月 12日出的检测报告主要内容：产品名称：活塞杆；材质：38CrMoA1；来样状态：调质；检测依据：GB3077-1999，GB10561-89；检测项目：断裂原因分析。检测结论：活塞杆的材料中含有较多氧化类非金属夹杂物 ，这种不规则夹杂物分割金属基体，在夹杂物的尖端造成应力集中。活塞杆除受拉拉 (拉-压)力外，还附加-个不应该存在的扭转载荷。

2011年 1月 14日，成压厂机械动力研究所给川东北气矿的 《关于黄龙场增压站 RTY1030压缩机活塞杆断裂情况原因分析及整改措施》，主要内容：针对上述活塞杆断裂情况，工厂委托兵装 167厂理化试验室进行断裂原因分析检测报告，结合试验室分析结果，工厂对断裂原因分析如下：(1)导致活塞杆断裂的直接原因是附加扭转载荷：由于活塞杆锁紧螺母与活塞挤压应力过大，造成锁紧螺母与活塞接触部分变形 ，引起螺母松动，产生扭转载荷。

(2)导致活塞杆断裂的问接原因是活塞杆材质含有较多氧化类非金属夹杂物：材料中非金属夹杂物含量较多，D类夹杂物超过 GB10561-89(钢中非金属夹杂物》3级标准，这种不规则夹杂物分割金属基体，在夹杂物的尖端造成疲劳断裂的根源。

针对上述分析，成压厂提出如下的整改措施：(1)增大活塞杆锁紧螺母与活塞的接触面积，减少挤压应力； (2)将原来开槽螺母锁紧方式改为骑缝螺钉锁紧方式； (3)加强活塞杆材料的检验，杜绝活塞杆材质中杂质含量超标； (4)工厂对 3台机组活塞杆和活塞进行更换。

2011年 5月 10日，在西南油气田公司天然气压缩机故障研讨会上，成压厂作 《压缩机典型故障及实例分析》，就活塞杆断裂整改措施，补充完善如示：增大活塞杆锁紧螺母与活塞的接触面积，减少挤压应力～挤压应力由原来 150 MPa减小至 50 MPa。

新增加 2条：(1)装配时使用专用工具 (如扭力倍增器)，按照规定的力矩鹏锁紧螺母 ，防止活塞松动；(2)建议按照说明书中维护保养规程要求，定期 (700 h)检查十字头、活塞杆等关键部位的螺母松动情况，尽量早期发现发生故障的苗头。

3 现分析研究3.1 活塞杆与锁紧螺母螺纹联接的受力分析活塞杆与锁紧螺母联接，非工作状态下，类7O i 瓣似于螺栓组联接。螺栓组联接 ，其受力有下列几种情况 ： (1)受轴向载荷的螺栓组联接。(2)受横向载荷的螺栓组联接。这种联接，既可以用普通螺栓 (受拉螺栓)联接，也可仅用铰制孔螺栓(受剪螺栓)联接。前者靠预紧力产生的结合面间的摩擦力传递载荷，预紧力很大，-般是横向载荷的很多倍；后者通过螺栓受剪切或挤压来传递载荷。如，吊钩螺栓或销。 (3)受旋转力矩的螺栓组联接。对受拉螺栓 (采用普通螺栓)，靠联接预紧后在接合面间产生的摩擦力矩来抵抗转矩；对受剪螺栓 (采用铰制孔螺栓)，转矩是靠螺栓杆受剪切或挤压来传递的。如，刚性联轴器螺栓联接，螺栓处于预紧力拉伸与摩擦阻力矩扭转的复合应力状态下 。 (4)受翻转力矩的螺栓联接 。

可见，活塞杆与锁紧螺母联接，类似受轴向(拉-压)载荷的螺栓组联接，不受横向剪力作用，不存在扭转载荷，也无旋转力矩。

3.2 活塞杆受力分析沿活塞杆中心线上作用的综合活塞力等于气体力、摩擦力、惯性力之代数和IlJ。

当活塞长度直径之比大于等于 25时，活塞杆应按压折验算稳定性。我国三化标准根据活塞力大小所规定的活塞杆直径，均不存在压折问题 [21。

单从活塞杆螺纹外表面的形态， 《兵装 167厂理化试验