王勃

    往复式压缩机一般常出现活塞杆断裂、活塞组件损坏以及填料密封磨损故障，尤其是活塞杆断裂是常见故障现象，活塞杆断裂发生的故障占到重大安全事故的1/4以上。往复式压缩机活塞杆断裂主要发生在第一、第二级上，这与频繁的交变力的作用以及机械设备的综合性能密切相关。

    1.断裂原因

    往复式压缩机活塞杆发生断裂的原因比较多，从实际情况看，断裂原因主要是疲劳断裂。活塞杆发生断裂时，断裂处端口一般比较平整，呈现浅灰色，断口与压缩机活塞杆的中心轴线基本上呈45°夹角，而且断裂处未出现明显塑性变形。

    断裂处绝大多数发生在杆的根部，对断裂处纹理进行微观分析，发现断裂的切口处大致呈现出相互平行的疲劳条纹，伴有少部分韧性撕裂的痕迹，而且几乎每个疲劳裂纹都毫无例外地指向杆的轴线方向。另外，断口处还伴有直径约50µm的“孔洞”，主要分布在裂纹的源位置和稳态扩展区域，这些数量很大的“孔洞”对裂纹的形成以及扩展起到了“催化剂”的作用。“孔洞”的存在，使得杆承受应力的能力显著下降。

    压缩机活塞杆在往复运动过程中，承受着较大的压力和交变拉力的共同作用。特别是在交变力的作用下，杆部的裂纹一般会在活塞杆根部螺纹处形成，然后在交变力的循环作用下，螺纹根部杆的横截面积变得越来越小，此时外应力会高度集中，当应力作用达到一定极限时，杆会从根部瞬间断裂，此时的断裂是属于疲劳断裂。

    综上分析可知：往复式活塞杆的断裂，应该属于交变应力作用下引发的疲劳断裂，且断裂时几乎没有任何预兆，绝大多数都是突然断裂。活塞杆在生产制作的过程中，往往仅是经过了比较简单的正火处理，使得活塞杆特别是杆的根部对裂纹的敏感性显著增加，抗疲劳能力下降，发生疲劳断裂就成为难以避免的后果。

    2.预防活塞杆断裂的对策

    （1）选择合适的制作活塞杆的原材料。企业在生产制造活塞杆时，应严格控制原材料中的有害元素，比如，硅元素含量必须控制在0.45％。只有选择了合适的原材料，才能从根本上提高活塞杆承受应力的能力。另外，活塞杆粗加工以后，必须进行声波探测及磁粉探伤，以避免裂纹存在，最大限度地从源头上控制活塞杆发生断裂的几率。

    （2）活塞杆必须进行挤压加工和调质处理。调质处理能够显著地提高活塞杆材料抵抗疲劳的能力。由于活塞杆承受的交变负荷较大，因此必须对其进行调质处理，之后，再进行必要的硬度检查。完成调质程序以后，活塞杆螺纹处还应该进行挤压加工。通过挤压螺纹，螺纹表层纤维组织沿牙形连续分布，残余压应力降低，可以进一步提高活塞杆的抗疲劳强度。

    （3）安装时应该采取必要的防护措施。安装活塞杆时，应采取防护措施，避免人为碰伤，同时清洗活塞杆及背帽螺纹，再涂上咬合剂。

    日常维护时，必须采取定期检查、不定时检测的方式，对活塞杆进行跟进管理。在检查活塞磨损情况时，应该使用超声波等检测技术，对杆内部进行有无缺陷的探测，使用着色探测来检查活塞杆表面是否存在微小裂纹，而且应该将螺纹处的检查作为重中之重。