BF8L413F风冷柴油机排气管生锈故障归零报告0908.docx

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BF8L413F风冷柴油机排气管生锈故障归零报告0908

编号：

密级：

非涉密

BF8L413F风冷发动机

排气管生锈问题技术归零报告

型号：

BF8L413F

产品名称：

发动机

单位：

陕西北方动力有限责任公司

日期：

2016年8月

陕西北方动力有限责任公司

编写：

张会武

校对：

巴建栋

审核：

侯宝军

批准：

任贵峰

会签：

审核意见：

BF8L413F风冷发动机排气管生锈故障定位准确，机理分析清楚，措施有效，并进行了举一反三，能够避免类似质量问题的发生。

一、故障现象:

2016年7月17日，接到青岛用户反馈：

北奔重型汽车集团有限公司（以下简称北奔公司）匹配陕西北方动力有限责任公司（以下简称北动公司）生产的BF8L413F风冷发动机的24台底盘，有1台底盘的发动机（整机编号：

G8*******01042，运行3880km，运行时间192.3h）左侧排气管在第3～4缸附近区域黑色面漆被高温烧掉，并出现了面积约60mm×150mm锈迹，如图1所示：

图1左侧排气管锈迹情况

其余23台底盘发动机（运行2000～4000km，运行时间63～380h）排气管黑色面漆被高温烧掉，呈起皮龟裂状，下层银灰色耐高温漆完好，排气管局部略有轻微锈迹现象。

如图2所示：

图2排气管表面黑色面漆起皮或脱落

二、故障定位

针对本次问题，北动公司组织技术、生产、质量人员进行了分析，从设计方案、制造过程等方面分析可能的原因，逐一进行排查，具体见故障树

（图3）：

图3故障树

（一）“A1.设计方案不合理”分支排查

按照北奔公司和北动公司双方签订《B/FL413F/513/L系列风冷发动机三防设计规范（海军）》中的技术要求：

BF8L413F风冷发动机排气管表面先喷铝，再喷WL-600有机硅耐高温漆。

北动公司针对北奔公司提出的排气管三防措施，进行了三种方案的对比试验验证。

按照《GJB150.11A-2009军用装备试验室环境试验方法盐雾试验》中第4.3条的内容做了96小时盐雾试验（48小时喷盐雾，48小时干燥），结果如下：

1.第一种方案：

排气管喷砂处理后直接喷涂耐高温漆，试验结果锈蚀严重（图4）。

图4喷砂喷耐高温漆

2.第二种方案：

排气管酸洗磷化处理后直接喷涂耐高温漆，试验结果锈蚀，但比第一种方案锈蚀程度轻（图5）。

图5酸洗磷化再喷耐高温漆

3.第三种方案：

排气管喷砂、喷铝处理后再喷涂耐高温漆，试验结果未出现锈蚀，效果较好（图6）。

图6喷砂喷铝再喷耐高温漆

北动公司根据双方签订的技术规范和试验结果，对BF8L413F风冷发动机排气管采用了先喷砂喷铝再喷耐高温漆的三防方案。

根据调研了解，以目前国内的技术和工艺手段，该方案是行业内目前最有效的三防工艺措施。

因此北动公司采取的三防方案是合理的，符合技术要求及行业现状。

但是该方案无法彻底解决排气管生锈问题，发动机在标定点2300r/min运行时，排气管温度在500℃左右，而在1000～2000r/min转速范围时排气管温度可高达600℃左右，虽然排气管进行了喷铝和喷耐高温漆措施，但由于排气管长期在高温下工作，空气中含有盐分、酸碱性等物质，会产生锈蚀现象，特别是在沿海或岛礁地区所处的高温、湿热、盐雾自然环境下使用，由于空气中的湿度和盐分、酸碱性等电解质浓度相对较高，整机工作时排气管表面的高温一方面会烘烤掉其表面附着的高浓度电解质水汽有利于减轻腐蚀，但另一方面也会由于高温作用排气管表面与周围湿度空气接触发生反应，可能会造成局部轻微生锈，此时排气管所受的盐雾腐蚀情况会轻一些。

即如果车辆经常使用，发动机经常启动，即使在沿海高温、高盐、高湿热环境下，排气管生锈也比较轻微，不影响排气管使用寿命。

如果车辆经常放置不用，发动机处于停机状态，空气中盐雾浓度较大的电解质水汽比较容易附着在排气管表面，逐步产生微观电化学腐蚀，破环了耐高温漆层和喷铝层，侵彻到排气管的底层铁基材质，长时间累积下来就必然会出现排气管等高温部件的生锈，其生锈程度要比经常使用的发动机严重。

根据多年来市场经验，采用普通防锈措施（只喷漆）2.5mm厚的排气管在国内各地使用没有出现过锈穿无法使用的现象。

海军三防使用的排气管厚度达到5mm，并且采取了三防措施，因此在沿海高温、高盐、高湿热环境下，采取三防措施的海军车辆发动机排气管寿命不会产生影响，主要是影响美观。

23台发动机局部轻微生锈原因是受国内行业水平所限，喷砂喷铝再喷高温漆的三防方案无法彻底解决排气管生锈问题导致。

A1分支不能完全排除。

（二）“A2.表面处理过程存在问题”分支排查

1.“B1.喷漆前处理过程存在问题”分支排查

北动公司的《413F系列风冷系列涂漆生产说明书》中要求喷漆前检查零件状态，如果有油污必须用喷枪喷三氯乙烯溶剂进行冲洗，并用压缩空气吹干（压缩空气经油水分离处理）。

检查该批发动机排气管前处理检验记录，前处理合格（见图7）。

排除B1分支。

图7排气管喷漆检验记录

2.“B2.耐高温漆是否存在问题”分支排查

排气管上所喷的耐高温漆为石家庄市油漆厂生产的WL-600铝粉有机硅耐高温漆，经检查本批排气管所喷涂的耐高温漆生产厂家的《产品质量检验报告单》，为合格产品（见图8）。

排除B2分支。

图8耐高温漆产品质量检验报告单

3.“B3.喷漆过程存在问题”分支排查

（1）“C1.喷漆设备故障”分支排查

北动公司喷漆采用手工方式，利用的设备是喷枪和气泵，经检查生产该批发动机设备检查记录，喷枪正常，喷头清洁无堵塞，气泵压力正常（见图7）。

排除C1分支。

（2）“C2.喷漆工艺不合适”分支排查

北动公司喷耐高温漆使用的工艺《413F系列风冷系列涂漆生产说明书》，多年来未发生变更，并且喷耐高温漆过程每3年进行特殊过程确认（见图9），喷耐高温漆工艺满足产品设计要求。

排除C2分支。

图9耐高温漆喷涂特殊过程确认表

（3）“C3.喷漆操作不到位”分支排查

该批发动机喷漆操作者具有喷漆上岗操作证（见图10）。

检查该批发动机喷漆检验记录，喷漆结果合格（见图7），排除C3分支。

图10喷漆工上岗操作证

（三）“A3.零部件转运过程磕碰”分支排查

如果发动机排气管在转运、装配及使用环节出现磕碰，故障现象是首先在磕碰处开始出现生锈，并逐渐蔓延，呈现的故障现象是点状锈蚀，与本次故障现象不符,现场检查生锈部位，没有磕碰的痕迹。

排除A3分支。

（四）“A4.其它因素”分支排查

出现生锈的24台发动机排气管有一个共同现象，表面上的黑色面漆均被烧掉，呈起皮龟裂状。

经落实黑色面漆为醇酸脂磁漆，是不耐高温的三防面漆，由于WL-600耐高温漆为银灰色，发动机整机面漆为黑色，北动公司为颜色统一，在耐高温漆的基础上又喷涂了一层黑色聚氨酯磁漆，由于该漆不耐高温，因此在发动机工作时，排气管高温将其烧掉，呈起皮龟裂状。

针对1台编号G8*******01042发动机出现的左侧排气管生锈现象，现场对左排和右排排气管用刀片分别在其表面进行刮除耐高温漆后检查发现，右侧排气管在刮除耐高温漆后其表面铝层可见，而左侧排气管未见铝层。

同时，现场又随机对两台发动机排气管按上述方法进行了检查，排气管表面均可见铝层。

因此，导致本台发动机左侧排气管生锈的原因是其表面未喷铝所致。

排气管喷铝的机型生产时是按照装机任务由生产部门安排相应装机台数进行专项喷铝及耐高温漆工序。

该型排气管除装配北奔公司BF8L413F、BF8L513系列风冷发动机外，还给其他用户的BF8L513系列发动机使用。

对没有特殊防护要求的排气管，表面只进行喷涂耐高温漆处理。

经查取该机装机档案记录发现，G8*******01042号发动机在整机台架试验过程中，曾因左侧排气管发生漏烟问题而更换过排气管（故障记录卡片见附件1）。

经了解当时更换排气管的过程，试验人员在库房领取排气管时，由于库房管理人员为新到岗人员，对公司《库房管理制度》的学习和认识不到位，在物资发放时未认真核对所领件的品种和型号，由于库房存放有仅喷耐高温漆和既喷铝又喷耐高温漆两种状态的排气管，虽然库房对两种排气管分别存放，但对两种排气管没有做明显的标识加以区分，在外观上不易分辨，加之库房管理人员责任心不强，导致出现了将未喷铝而仅涂耐高温漆的排气管当做既喷铝又喷耐高温漆的排气管错发的现象，最终造成试验人员将未喷铝而仅涂耐高温漆的排气管在该发动机上进行了更换。

由于未喷铝从而出现排气管生锈现象。

A4分支不能排除。

综上分析：

1.导致1台编号G8*******01042发动机左侧排气管黑色面漆被高温烧掉，大面积生锈的原因是北动公司在耐高温漆的基础上又喷了一层黑色不耐高温三防面漆；台架试验排故障时更换了未喷铝只喷耐高温漆的排气管导致。

2.其余23台发动机排气管黑色面漆被高温烧掉，局部略有轻微锈迹现象的原因是北动公司在耐高温漆的基础上又喷了一层黑色不耐高温三防面漆；以及以目前行业技术、工艺手段，三防设计方案难以彻底解决排气管生锈导致。

三、机理分析

（一）1台发动机左侧排气管黑色面漆被高温烧掉，大面积生锈故障机理

黑色普通面漆承受温度在200℃以下，而发动机在标定点2300r/min运行时，排气管温度在500℃左右，而在1000～2000r/min中转速范围运行时，排气管温度高达600℃左右，车辆的大多数工况又是在此范围。

经高温烧蚀普通面漆呈粉末或片状脱落。

排气管上喷涂的有机硅耐高温漆主要成分是有机硅和铝粉，在高温下有机硅和铝粉烧结生成致密的保护膜，保护排气管不生锈。

漆中的铝易与空气中的酸、碱性物质发生反应而产生粉化，特别是在高温、高湿、高盐雾环境下。

由于排气管上未喷铝，空气中盐分、水汽等物质从铝粉化后留下的空隙侵入到排气管基体上，造成排气管表面生锈。

在高温条件下，生锈速度加快，最终使排气管表面出现大面积生锈。

（二）23台发动机排气管黑色面漆被高温烧蚀，局部略有轻微锈迹故障机理

黑色普通面漆承受温度在200℃以下，而发动机在标定点2300r/min运行时，排气管温度在500℃左右，而在1000～2000r/min中转速范围运行时，排气管温度高达600℃左右，车辆的大多数工况又是在此范围。

经高温烧蚀普通面漆呈粉末或片状脱落。

排气管上喷涂的有机硅耐高温漆主要成分是有机硅和铝粉，在高温下有机硅和铝粉烧结生成致密的保护膜，保护排气管不生锈。

漆中的铝易与空气中的酸、碱性物质发生反应产生粉化，特别是在高温、高湿、高盐雾环境下。

空气中盐分、水汽、酸碱性等物质从铝粉化后留下的空隙侵入到喷铝层上，继续与铝层发生反应、粉化，继而最终侵入到排气管基体上，造成排气管表面生锈。

由于中间有铝层阻隔，这一进程较慢，所以形成了目前状态的局部轻微生锈现象。

四、问题复现

排气管生锈属于行业内难以解决的问题，案例较多，不需要专门复现。

五、采取措施

1.对生锈较严重的一台左侧排气管，由于更换排气管需要将发动机从底盘上拆卸下来，有一定操作难度，因此，已采取现场先去除表面锈迹，然后涂耐高温漆的措施。

2.对其他23台发动机局部略有生锈现象的排气管，已采取现场去除其表面锈迹，再涂耐高温漆的措施。

3.更改整机喷漆工艺文件，对后续生产的发动机不再在排气管上喷黑色面漆，见附件2。

4.由于排气管不再喷涂黑色面漆，为了不影响排气管的防护性能，调整排气管喷耐高温漆工艺，对耐高温漆的喷涂厚度由20-55μm调整到45-55μm。

同时，对既喷铝又喷耐高温漆的排气管在喷涂玩耐高温漆后，在其表面固定位置进行标识，以和仅喷耐高温漆的排气管能够直观区分，见附件3。

5.修订发动机使用说明书，增加：

柴油机在使用过程中排气管等高温部件表面出现生锈属正常现象，不影响柴油机使用寿命。

如若影响美观，建议用户可在其表面刷涂耐高温漆。

对已出厂的H31、H32、H33车辆发动机更换修订后的使用说明书。

6.对库房管理人员进行批评教育，加强对《库房管理制度》（见附件4）的学习和培训，提高工作责任心，杜绝类似事件再次发生。

7.由于生锈不影响排气管使用寿命，如若生锈，但影响美观，用户对其除锈补漆即可。

六、举一反三

1.检查北奔公司和北动公司无库存发动机。

2.经咨询专业厂家和试验验证，黑色面漆喷在耐高温漆上两者之间不会起化学反应，不影响耐高温漆的防护性能和发动机的使用。

因此，对已出厂的已喷黑色面漆排气管的发动机无需去除排气管上的黑色面漆。

3.检查H31、H32、H33车辆发动机，不存在更换排气管情况。

4.对供北奔公司的所有三防机型，严格按照技术协议和《B/FL413/513/L系列风冷发动机三防设计规范（海军）》的要求进行三防处理，确保整机三防要求。

附件1

附件2

附件3

附件4