Дефекты и их классификация. Связь дефектов с отказами.

Классификации, исчерпывающей все разновидности дефектов деталей и узлов дизеля, до сих пор еще не создано. Прежде всего задача осложняется тем, что дефекты трудно разграничить на неизбежные и такие, которых можно избежать.

Взять хотя бы износ трущихся поверхностей. При самом лучшем обслуживании дизеля он неизбежен. Но можно ли относить к дефектам износ, который развивается с определенной, заранее принятой, скоростью, когда необходимость замены износившейся детали наступает в запланированные сроки?

Другое дело, если скорость износа возросла вследствие плохого обслуживания дизеля, или если материал деталей узла не соответствует условиям работы. В таких случаях предельно допустимый износ и необходимость замены деталей узла возникают значительно ранее установленного срока. Очевидно, такое явление уже следует отнести к дефекту. Но какова причина возникновения этого дефекта? Если были применены материалы, не соответствующие условиям работы, то в этом повинны или КБ, или завод-строитель, но если дизель не имел никаких построечных дефектов и преждевременный износ возник вследствие плохого обслуживания, то это уже дефект эксплуатационный, и его можно было избежать.

Очевидно, было бы целесообразно разграничить дефекты на две группы (как это делают немецкие специалисты): производственные и эксплуатационные.

По такой классификации к первой группе относятся дефекты, вызванные усталостными разрушениями вследствие недостаточной конструктивной прочности деталей или нарушения технологии изготовления и сборки.

Ко второй группе, значительно более многочисленной, относятся дефекты, вызванные недостаточным уходом, неправильным обслуживанием и нарушением инструкций по эксплуатации дизелей (повреждения рабочей поверхности основных подшипников вследствие несвоевременной замены масла при отсутствии его сепарирования, задиры поршней и втулок вследствие эксплуатации дизеля с неисправными форсунками, что вызывает перегрев деталей ЦПГ и т. д.). К сожалению, никаких статистических сведений о распределении характерных повреждений дизелей при такой классификации не приводится.

Предлагается один из возможных вариантов классификации дефектов судовых механизмов [54].

По причинам возникновения, т. е. вследствие: износа деталей при их нормальной эксплуатации; нарушения правил технической эксплуатации; применения материалов, не соответствующих по своим физико-механическим свойствам условиям работы деталей; отклонения от заданной технологии изготовления и термообработки деталей; конструктивных недостатков деталей или узла механизма; недоброкачественной сборки механизма; резкого изменения условий работы механизма.

Дефекты по внешним признакам: износы трущихся пар; коррозионные разрушения поверхностей деталей; трещины в деталях и в дальнейшем их поломки; деформации.

Из приведенной классификации дефектов судовых механизмов только дефекты из-за нарушения правил эксплуатации и недоброкачественной сборки относятся к чисто эксплуатационным, зависящим от степени квалификации и добросовестности судовых механиков и рабочих СРЗ. Как отмечено выше, износы, если они нарастают в пределах установленных норм, не могут быть поставлены в вину судовым механикам, так как являются естественным процессом.

Что касается остальных дефектов, то на возможность их появления механики не могут оказать никакого влияния. И даже более, при помощи только судовых средств механикам редко удается обнаружить такие дефекты до повреждения или разрушения детали.

Предлагаемая классификация не является всеобъемлющей и, разумеется, не полностью охватывает все 'многообразие дефектов. Вопрос осложняется тем, что на практике трудно сразу определить, к какой группе относится обнаруженный дефект, так как часто деталь выходит из строя по причине целого комплекса обстоятельств. Для механика важно выделить главную причину, а затем уже определить дополнительные факторы, которые помогали развитию дефекта. Если взять для примера такой дефект, как трещина в детали ЦПГ, то почти каждая из перечисленных причин может способствовать ее появлению, но какая-то из причин будет основной, а другие только сопутствующими развитию трещины.

Рассмотрим более подробно обстоятельства, при которых возникают перечисленные дефекты.

Все изложенное до сих пор подчинено стремлению проследить за созданием дизеля, начиная от стола конструктора и литейного цеха металлургического завода до того, как дизель начали собирать в МО строящегося судна. Были выявлены наиболее характерные дефекты, которые могут оказаться в отливках, поковках и других заготовках будущих деталей. Далее рассмотрены возможные ошибки в технологических процессах изготовления деталей и их сборки.

Несмотря на тщательность конструктивных расчетов, разработки технологических процессов обработки дизелей, на опытность рабочих и мастеров, дефекты в новых дизелях все же встречаются. Объяснить это можно тем, что серийные дизели испытывают на стендах заводов в продолжение только нескольких десятков часов, еще меньше они работают на швартовных и ходовых испытаниях, будучи установленными на судне. Естественно, что за такое короткое время удается выявить только очень существенные дефекты, обнаруживающиеся в первые часы работы дизеля. Чаще всего выявляются ошибки сборки и монтажа агрегата.

Дефекты же материалов, из которых изготовлены детали, ошибки в подборе материала, технологические ошибки выявляются только при длительной эксплуатации.

Дефект – это каждое отдельное несоответствие продукции установлен-ным требованиям. Дефекты в судовых технических средствах бывают:

– конструктивные, когда имеет место несоответствие требованиям тех-нического задания или установленным правилам разработки продукции;

– производственные, имеет место несоответствие требованиям норматив-ной документации на изготовление или поставку продукции.

Оценка технического состояния корпуса судна заключается в определе-нии допустимости дефектов корпуса в определенный момент эксплуатации судна.

Дефекты корпуса, возникающие в процессе его эксплуатации, можно разделить на четыре вида:

1) Износ – уменьшение размеров элементов корпусных конструкций. Основными причинами износа являются коррозионное разрушение, эрозия, механическое истирание. При этом коррозионный износ превалирует. С предупреждением и устранением коррозионного износа связаны основные объемы работ по техническому обслуживанию и ремонту корпусов. В каждом случае допускаемый износ необходимо регламентировать на основании нормативов для оценки технического состояния корпуса судна.

2) Остаточные деформации – распространенный вид эксплуатационных дефектов, представляющий собой изменение первоначальной формы конструкции под действием больших поперечных нагрузок: повреждения бортов от навалов при швартовках; повреждения бортовых конструкций в районе переменной ватерлинии от действия льда; возникновение остаточных деформаций обшивки днища от действия усилий при общем изгибе судна.

Остаточные деформации делят на:

– вмятины – остаточные прогибы обшивки и настилов совместно с подкреп-ляющим их набором;

– бухтины – остаточные прогибы ограниченных участков обшивки и насти-лов между двумя смежными балками набора;

– гофрировку – остаточные прогибы обшивки и настила между набором, охватывающие значительные площади (более двух шпаций).

3) Нарушения целостности конструкций – трещины, разрывы, пробоины, которые являются результатом хрупкого, усталостного или вязкого разрушения материала. В связях корпуса, обеспечивающих водонепроницаемость судна, такие дефекты не допускаются и подлежат устранению.

4) Прочие дефекты – обрастание корпуса, разрушение окраски, антикоррозийных покрытий, протекторной защиты и т. п. Подобные дефекты подлежат оценке и при необходимости устранению, что обычно выполняется в рамках технического обслуживания судна и регламентируется правилами его технической эксплуатации.

Возможные последствия износа и остаточных деформаций корпуса можно объединить в четыре группы:

1) Снижение прочности корпуса;

2) Нарушение его водонепроницаемости;

3) Ухудшение мореходных качеств судна;

4) Ухудшение внешнего вида судна.

Основным видом физического износа корпуса судна является коррозионно – эрозионный износ металла, причем наибольшему разрушению подвергается наружная обшивка корпуса.

Коррозия – процесс разрушения металла вследствие химического или электрохимического воздействия внешней среды.

Эрозия – процесс разрушения металла под воздействием абразивной среды и частиц жидкости.

Как правило, оба разрушения проявляются одновременно. Наличие коррозионных разрушений металла конструкций легко обнаруживается при внешнем осмотре их поверхностей. Различают следующие виды коррозии:

– общая коррозия, при которой происходит относительно равномерное разрушение по всей поверхности металла (рис. 1 а);

– местная коррозия, при которой поражаются лишь отдельные участки поверхности металла. Различают: коррозию пятнами (рис. 1 б) – неглубокие поражения отдельных участков поверхности металла; язвенная коррозия (рис. 1 в), при которой разрушение имеет вид отдельных язв или раковин, проникающих в глубь металла; точечная коррозия (рис. 1 г) представляет собой начальный процесс язвенной коррозии, располагается на отдельных участках поверхности металла в виде точек, диаметром 0,2-1,0 мм; межкри-сталлитная коррозия (рис. 1 д) – разрушение на границах между кристаллами металла. Коррозия идет в глубь металла, подвигаясь по межкри-сталлитным границам. Этот вид коррозии вызывает резкое понижение механических свойств металла.

Рис. 1. Основные виды коррозии.

а – общая коррозия, б – коррозия пятнами, в – язвенная коррозия, г – точечная коррозия, д – межкристаллитная коррозия.