船用柴油机汽缸盖裂纹原因研究

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1、船用柴油机汽缸盖裂纹原因研究摘要：基于汽缸盖作用和所处位置可知，汽缸盖螺栓受预紧力、缸套反力影响，冷却水腔受水后会出现腐蚀现象。汽缸盖因结构相对比较复杂、金属分布不均，而导致各部位温差相对较大，所以会承受非常大的机械、热应力，船用柴油机汽缸盖容易受到破损，本文将对船用柴油机汽缸盖裂纹原因进行分析，并在此基础上提出一些建设性建议，以供参考。关键词：船用柴油机汽缸盖裂纹研究裂纹是现代船用柴油机汽缸盖常见故障问题，汽缸盖裂纹产生的根本原因在于机械应力、热应力周期作用；同时，汽缸盖工作条件相对比较恶劣，而且其底部位置与高温和高压燃气直接接触，因此会承受非常高的机械性负

2、荷、腐蚀损坏以及热负荷作用，这对船舶而言，具有非常重大的影响。因此，在当前的形势下，加强对船用柴油机汽缸盖裂纹问题研究，具有非常重大的现实意义。1、船用柴油机汽缸盖裂纹原因分析汽缸盖裂纹问题是现代船用汽缸盖最为常见的一种故障，裂纹产生的根本原因在于机械性、热应力周期作用。对于船用柴油机而言，其汽缸盖裂纹通常出现在底面孔与孔、孔圆角位置。具体裂纹原因表现在以下几个方面：1.1冷却不良造成的裂纹当汽缸盖冷却水侧产生铁锈、结垢问题时，触火侧温度会随之上升，如果周期性地与吸入低温的扫气空气相接触即产生热应力，导致汽缸盖阀孔周围产生严重的裂纹病害。由于冷却水流通不畅，经

3、常会形成气袋，因此难以确保蒸汽、空气逸出，最终出现局部过热、产生热应力。一般而言，冷却水中含有大量的溶解氧，随之水温的不断升高，就会逐渐分离出来；如果冷却水温度再次升高，那么就会随着其急速蒸发而产生大量的蒸汽；如果难以从逸气管排出，就会在水流缓慢位置慢慢的滞留下来，最终形成气袋。1.2爆发压力太高实践中可以看到，因船底污秽而导致阻力增加，主机长期应用后会降低功率，如果想要维持原来的功率，就要加大油门，从而导致柴油机超负荷运转，最终造成爆发压力太高。压缩、暖机压力不足时，因加大喷油量而造成缸内积油过多或者更换喷油器，一次点燃后会产生爆震现象，进而造成安全阀跳开。

4、当喷油泵、喷器不良或定时不当时，导致燃烧不正常，因燃烧室发生爆震，爆发压力异常升高，进而造成柴油机出现震动。在该种情况下，冷却水侧肋骨、水流导向肋应力值会随之增大，导致热应力、以及机械应力等明显增大。1.3热负荷过大对于船用柴油机而言，因长期在超负荷状态下运转，造成汽缸盖过热，产生汽缸盖裂纹。实践中可以看到，因各缸功率存在着严重的不均问题，这使得汽缸盖长期超负荷运行。由于喷油器自身的性能不良，导致喷射燃烧不完全、燃烧不良，进而导致汽缸盖触火侧大量积炭，缸盖底面因受到温度影响，在温度过热的环境下导致裂纹病害。实践中可以看到，由于排气阀出现泄漏，使得阀座周围产生了

5、大量局部过热问题，因此导致阀孔周边、阀盘周围边缘产生严重的裂纹病害。1.4腐蚀影响实际操作过程中，因冷却水处理不当而造成酸性腐蚀、碱性脆化，加之不同材料之间的电位差不同，经冷却水构成电化学腐蚀，导致船用汽缸盖裂纹病害。同时，因燃油中含有一定量的硫或硫化物，燃烧后成会产生S02,经氧化后又会产生SO；如果与燃烧室中的水分化合，就会形成硫酸，最终导致酸性腐蚀。船用柴油机运转过程中，燃烧室内高温高压燃气直接与汽缸盖阀件、活塞组件以及汽缸套想接触；同时，燃气中一些低熔点灰分熔化后会附着在相应的零件金属表层，在高温条件下发生化学作用会导致零件表层受损、受到严重的化学腐蚀

6、。2、汽缸盖裂纹特征分析对于汽缸盖内非穿透性裂纹而言，通常情况下会通过对汽缸盖、阀件等全面检查，可以发现其中的问题。同时，还可以采用无损探伤检验法对汽缸盖裂纹进行全面的检查，以此来确定汽缸盖裂纹性质和具体位置。实践中可以看到，船用汽缸盖产生穿透性裂纹时，总是表现出以下几个方面的特征：第一，启动前吹车过程中，示功阀会喷出一定量的水汽、水珠。第二，对于船用二冲程柴油机而言，应当先将汽缸检查口打开，并进行盘车操作，这样可检查活塞顶部是否存在着积水问题。第三，汽缸冷却水消耗量增加非常的明显。第四，膨胀水柜中，存在着大量的气泡。第五，汽缸冷却水出口的温度明显有所增加，而

7、且柴油机滑油循环柜中也会出现大量的水分。3、船用汽缸盖裂纹应对策略基于以上对船用汽缸盖裂纹病害问题分析，笔者认为要想有效应对这些病害与不足，实践中应当采取如下措施。实践中应当时常确保汽缸冷却水微碱性，将冷却水的酸碱值控制在8至9之间，以免因过酸环境而对汽缸盖产生腐蚀影响。同时，还要确保冷却水量处于正常状态，确保稳定水温、进出口温度，以免冷却水泵出现失压问题。当船底污秽、或受恶劣天气影响时，应当注意爆发压力过高现象，保持排气温度一直处于限值以下。在此过程中，还要不断的强化燃油净化，坚决杜绝含水燃油进入到汽缸之中，以免硫酸等物质的产生，对其造成严重的酸性腐蚀。船舶

8、长期航行以后，进港之前一定要有留出走过