浅析船舶主机气阀故障形式及报废标准

【摘 要】 作为船舶“心脏”――主动力装置的重要组成部件，气阀由于其面临高温、高压等特殊工作条件，存在多种故障形式。本文着重对气阀装置常见的故障及日常管理中应注意的事项予以梳理，并对气阀的报废标准进行了分析和阐述。

【关键词】 船舶主机 气阀 故障 报废

1 气阀装置常见故障及管理要点

气阀装置在高温、高压及及具有腐蚀性的燃气作用下，工作条件十分恶劣，很容易产生故障，在日常管理和维护中应密切注意。

1.1 气阀与阀座的磨损

气阀和阀座的磨损伤痕主要是由于燃气中的碳粒或其它杂质冲刷和落到密封面上时，气阀与阀座撞击造成的[1]。这种磨损使气阀的密封性变坏，引起气缸漏气，使主机功率下降，甚至不发火，起动困难。在日常管理中，可通过压缩压力、排气温度以及其它参数的变化来判断气阀的密封情况，发现漏气时应及时研磨。

1.2 气阀断裂及阀面裂纹

气阀断裂通常发生在阀盘与杆径的过渡圆弧区或阀杆端部的卡槽处。一旦发生断裂气阀会直接坠入气缸，使活塞发生顶缸等重大事故。断裂的原因主要是气阀不同部位温度分布不均匀导致热应力过大，或阀盘、阀座翘曲，使其承受了较大的弯曲应力所致。因此，在使用维护中应严格保证阀杆与导管之间的配合间隙，保证气阀落座准确，使其具有正常的散热条件。拆装时，注意仔细检查气阀有无翘曲变形和裂纹。阀盘或阀座出现裂纹时，一般都要进厂维修。

1.3 阀杆卡死、阀杆与导管的磨损

阀杆卡死主要是由于阀杆与导管的配合间隙不当所致。间隙过大，阀杆温度升高，导管内滑油因高温作用而结碳，燃烧产物也易在间隙中沉积，使阀杆卡死；间隙过小，气阀工作热膨胀后也易卡死；此外也有可能是中心线不正确所造成的。无论什么原因引起，当发现气阀动作迟缓时，都要及时检修，否则一旦咬死撞坏活塞顶，会造成大事故。阀杆与导管的磨损，直接影响其配合间隙，故应对其磨损情况进行检查。装配时，阀杆在导管中若能在自身重力作用下徐徐下降为好。长期工作磨损后，用手从侧面推动阀杆，若有摇晃、松动感觉，即可判断已超出磨损极限，应予以更换。

1.4 阀面、阀座面及燃烧面的烧损

阀座扭曲、偏移、倾斜和失圆都会造成大面积烧损；阀盘翘曲时关闭不严处会被严重烧伤；气阀与导管之间间隙不当引起的阀杆卡阻和阀杆弯曲会使阀盘不能落座，密封面发生均匀烧损。此外，阀盘的阀面和阀座也会因麻点、伤痕处漏气而发展到烧损。在维护管理中，要保证有正确的间隙以及阀盘与阀座间良好的密封。由于阀盘燃烧面直接接触燃烧室，所以烧蚀也很严重（如图1），修复一般也要进厂维修。

1.5 阀杆和阀座的腐蚀

气阀阀杆会因温度过低发生低温硫酸腐蚀；阀盘和阀座会因温度过高而发生严重的钒、钠生成物的高温腐蚀，致使阀盘和阀座上产生麻点。在管理上，严格控制冷却水的温度有利于避免上述腐蚀。

1.6 气阀弹簧断裂

气阀弹簧断裂多是由于振动造成的，也可能是因为材质、热处理不符合要求或锈蚀而产生，弹簧断裂要及时更换。在例行检修时应注意对表面裂纹、锈蚀、自由高度、弹簧歪斜等情况的检查。发现锈蚀斑点应用砂布修磨光洁，以免应力集中，有裂纹的必须报废。

1.7 阀壳裂纹

阀壳裂纹通常是由于安装时将固定螺栓拧得太紧，使阀壳在工作时没有膨胀的余地所造成。因此，对阀壳式气阀装置固定螺栓不宜拧得太紧。虽然运转初期可能有少许漏气，但工作一段时间后，漏气会逐渐消失。

2 气阀报废标准分析

当气阀发生故障时，首要任务就是判断气阀的继续可用性，以判断其是否有价值进行维修和翻新。一些气阀生产商在销售和装机过程中，会将气阀的报废技术标准一同交付。但是，船用柴油机气阀型号不一，有些制造商并未一一给出报废标准，这就要求轮机管理人员和船厂维修人员凭借一定标准和工作经验做出气阀是否达到报废标准的判断。这当中，由于船厂维修的气阀型号各异、种类繁多，因此，修船厂在维修大量气阀的过程中一般都会总结出同型号船用主机气阀的报废标准（如表1、表2）。现以Sulzer RT38型号主机来说明其具体的报废标准。图3为气阀阀盘示意图，从表1可知该机型气阀阀盘直径为212mm，阀盘高度为24.6mm，阀座面最大平均损耗量为1.5mm，燃烧面最大平均损耗量为4mm，气阀损伤超过此标准将面临报废。图4为阀盘的烧蚀示意图，从表2可知Sulzer RT38型号主机气阀阀盘高度在20～25mm之间，故该型号主机的气阀燃烧面薄层与燃烧厚度之和必须小于6mm，超过此标准也将面临报废。

根据实践经验，修船厂技术人员总结出气阀损坏形式的报废标准一般在大部分船用主机上都是通用的。如气阀的周向裂纹，无论是在阀盘的阀座面还是燃烧面这种裂纹都是不允许出现的。因为在柴油机运转中一旦发生裂纹延伸，将会导致阀盘周边区域脱落，脱落的部分掉入气缸后极可能严重损坏缸套和活塞，甚至发生顶缸或停车等重大事故，严重威胁海上运输的船舶安全与人命安全。因此，存在周向裂纹的气阀阀杆必须报废。关于气阀阀盘的径向裂纹，无论是在燃烧面还是阀座面，每道裂纹的长度都应超过阀盘直径的10%，每道裂纹的最大深度不允许超过10mm，一旦超出上述标准气阀必须作报废处理。此外，当阀盘边缘出现过多过密的裂纹时，气阀也必须予以报废（如图2）。

综上所述，当气阀发生缺陷且具有维修后继续可用的特点时，可以进行维修翻新再利用。但是，气阀也并不是可以无限次翻新。当气阀翻新达三次后，由于反复的车削、焊接，使气阀原有的金相组织发生了改变，故一般不再进行维修翻新，而是建议直接报废。

参考文献

[1]孙培廷.船舶柴油机.大连：大连海事大学出版社，2002年.