船用柴油機(jī)汽缸蓋裂紋原因研究

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1、船用柴油機(jī)汽缸蓋裂紋原因研究摘要：基于汽缸蓋作用和所處位置可知，汽缸蓋螺栓受預(yù)緊力、缸套反力影響，冷卻水腔受水后會(huì)出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象。汽缸蓋因結(jié)構(gòu)相對(duì)比較復(fù)雜、金屬分布不均，而導(dǎo)致各部位溫差相對(duì)較大，所以會(huì)承受非常大的機(jī)械、熱應(yīng)力，船用柴油機(jī)汽缸蓋容易受到破損，本文將對(duì)船用柴油機(jī)汽缸蓋裂紋原因進(jìn)行分析，并在此基礎(chǔ)上提出一些建設(shè)性建議，以供參考。關(guān)鍵詞：船用柴油機(jī)汽缸蓋裂紋研究裂紋是現(xiàn)代船用柴油機(jī)汽缸蓋常見(jiàn)故障問(wèn)題，汽缸蓋裂紋產(chǎn)生的根本原因在于機(jī)械應(yīng)力、熱應(yīng)力周期作用；同時(shí)，汽缸蓋工作條件相對(duì)比較惡劣，而且其底部位置與高溫和高壓燃?xì)庵苯咏佑|，因此會(huì)承受非常高的機(jī)械性負(fù)

2、荷、腐蝕損壞以及熱負(fù)荷作用，這對(duì)船舶而言，具有非常重大的影響。因此，在當(dāng)前的形勢(shì)下，加強(qiáng)對(duì)船用柴油機(jī)汽缸蓋裂紋問(wèn)題研究，具有非常重大的現(xiàn)實(shí)意義。1、船用柴油機(jī)汽缸蓋裂紋原因分析汽缸蓋裂紋問(wèn)題是現(xiàn)代船用汽缸蓋最為常見(jiàn)的一種故障，裂紋產(chǎn)生的根本原因在于機(jī)械性、熱應(yīng)力周期作用。對(duì)于船用柴油機(jī)而言，其汽缸蓋裂紋通常出現(xiàn)在底面孔與孔、孔圓角位置。具體裂紋原因表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：1.1冷卻不良造成的裂紋當(dāng)汽缸蓋冷卻水側(cè)產(chǎn)生鐵銹、結(jié)垢問(wèn)題時(shí)，觸火側(cè)溫度會(huì)隨之上升，如果周期性地與吸入低溫的掃氣空氣相接觸即產(chǎn)生熱應(yīng)力，導(dǎo)致汽缸蓋閥孔周?chē)a(chǎn)生嚴(yán)重的裂紋病害。由于冷卻水流通不暢，經(jīng)

3、常會(huì)形成氣袋，因此難以確保蒸汽、空氣逸出，最終出現(xiàn)局部過(guò)熱、產(chǎn)生熱應(yīng)力。一般而言，冷卻水中含有大量的溶解氧，隨之水溫的不斷升高，就會(huì)逐漸分離出來(lái)；如果冷卻水溫度再次升高，那么就會(huì)隨著其急速蒸發(fā)而產(chǎn)生大量的蒸汽；如果難以從逸氣管排出，就會(huì)在水流緩慢位置慢慢的滯留下來(lái)，最終形成氣袋。1.2爆發(fā)壓力太高實(shí)踐中可以看到，因船底污穢而導(dǎo)致阻力增加，主機(jī)長(zhǎng)期應(yīng)用后會(huì)降低功率，如果想要維持原來(lái)的功率，就要加大油門(mén)，從而導(dǎo)致柴油機(jī)超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，最終造成爆發(fā)壓力太高。壓縮、暖機(jī)壓力不足時(shí)，因加大噴油量而造成缸內(nèi)積油過(guò)多或者更換噴油器，一次點(diǎn)燃后會(huì)產(chǎn)生爆震現(xiàn)象，進(jìn)而造成安全閥跳開(kāi)。

4、當(dāng)噴油泵、噴器不良或定時(shí)不當(dāng)時(shí)，導(dǎo)致燃燒不正常，因燃燒室發(fā)生爆震，爆發(fā)壓力異常升高，進(jìn)而造成柴油機(jī)出現(xiàn)震動(dòng)。在該種情況下，冷卻水側(cè)肋骨、水流導(dǎo)向肋應(yīng)力值會(huì)隨之增大，導(dǎo)致熱應(yīng)力、以及機(jī)械應(yīng)力等明顯增大。1.3熱負(fù)荷過(guò)大對(duì)于船用柴油機(jī)而言，因長(zhǎng)期在超負(fù)荷狀態(tài)下運(yùn)轉(zhuǎn)，造成汽缸蓋過(guò)熱，產(chǎn)生汽缸蓋裂紋。實(shí)踐中可以看到，因各缸功率存在著嚴(yán)重的不均問(wèn)題，這使得汽缸蓋長(zhǎng)期超負(fù)荷運(yùn)行。由于噴油器自身的性能不良，導(dǎo)致噴射燃燒不完全、燃燒不良，進(jìn)而導(dǎo)致汽缸蓋觸火側(cè)大量積炭，缸蓋底面因受到溫度影響，在溫度過(guò)熱的環(huán)境下導(dǎo)致裂紋病害。實(shí)踐中可以看到，由于排氣閥出現(xiàn)泄漏，使得閥座周?chē)a(chǎn)生了

5、大量局部過(guò)熱問(wèn)題，因此導(dǎo)致閥孔周邊、閥盤(pán)周?chē)吘壆a(chǎn)生嚴(yán)重的裂紋病害。1.4腐蝕影響實(shí)際操作過(guò)程中，因冷卻水處理不當(dāng)而造成酸性腐蝕、堿性脆化，加之不同材料之間的電位差不同，經(jīng)冷卻水構(gòu)成電化學(xué)腐蝕，導(dǎo)致船用汽缸蓋裂紋病害。同時(shí)，因燃油中含有一定量的硫或硫化物，燃燒后成會(huì)產(chǎn)生S02,經(jīng)氧化后又會(huì)產(chǎn)生SO；如果與燃燒室中的水分化合，就會(huì)形成硫酸，最終導(dǎo)致酸性腐蝕。船用柴油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，燃燒室內(nèi)高溫高壓燃?xì)庵苯优c汽缸蓋閥件、活塞組件以及汽缸套想接觸；同時(shí)，燃?xì)庵幸恍┑腿埸c(diǎn)灰分熔化后會(huì)附著在相應(yīng)的零件金屬表層，在高溫條件下發(fā)生化學(xué)作用會(huì)導(dǎo)致零件表層受損、受到嚴(yán)重的化學(xué)腐蝕

6、。2、汽缸蓋裂紋特征分析對(duì)于汽缸蓋內(nèi)非穿透性裂紋而言，通常情況下會(huì)通過(guò)對(duì)汽缸蓋、閥件等全面檢查，可以發(fā)現(xiàn)其中的問(wèn)題。同時(shí)，還可以采用無(wú)損探傷檢驗(yàn)法對(duì)汽缸蓋裂紋進(jìn)行全面的檢查，以此來(lái)確定汽缸蓋裂紋性質(zhì)和具體位置。實(shí)踐中可以看到，船用汽缸蓋產(chǎn)生穿透性裂紋時(shí)，總是表現(xiàn)出以下幾個(gè)方面的特征：第一，啟動(dòng)前吹車(chē)過(guò)程中，示功閥會(huì)噴出一定量的水汽、水珠。第二，對(duì)于船用二沖程柴油機(jī)而言，應(yīng)當(dāng)先將汽缸檢查口打開(kāi)，并進(jìn)行盤(pán)車(chē)操作，這樣可檢查活塞頂部是否存在著積水問(wèn)題。第三，汽缸冷卻水消耗量增加非常的明顯。第四，膨脹水柜中，存在著大量的氣泡。第五，汽缸冷卻水出口的溫度明顯有所增加，而

7、且柴油機(jī)滑油循環(huán)柜中也會(huì)出現(xiàn)大量的水分。3、船用汽缸蓋裂紋應(yīng)對(duì)策略基于以上對(duì)船用汽缸蓋裂紋病害問(wèn)題分析，筆者認(rèn)為要想有效應(yīng)對(duì)這些病害與不足，實(shí)踐中應(yīng)當(dāng)采取如下措施。實(shí)踐中應(yīng)當(dāng)時(shí)常確保汽缸冷卻水微堿性，將冷卻水的酸堿值控制在8至9之間，以免因過(guò)酸環(huán)境而對(duì)汽缸蓋產(chǎn)生腐蝕影響。同時(shí)，還要確保冷卻水量處于正常狀態(tài)，確保穩(wěn)定水溫、進(jìn)出口溫度，以免冷卻水泵出現(xiàn)失壓?jiǎn)栴}。當(dāng)船底污穢、或受惡劣天氣影響時(shí)，應(yīng)當(dāng)注意爆發(fā)壓力過(guò)高現(xiàn)象，保持排氣溫度一直處于限值以下。在此過(guò)程中，還要不斷的強(qiáng)化燃油凈化，堅(jiān)決杜絕含水燃油進(jìn)入到汽缸之中，以免硫酸等物質(zhì)的產(chǎn)生，對(duì)其造成嚴(yán)重的酸性腐蝕。船舶

8、長(zhǎng)期航行以后，進(jìn)港之前一定要有留出走過(guò)