时间：2022-10-15 11:29:37
柴油机自从本世纪初开始用于商船以来，由于其热效率高、经济性好、功率范围大、安全可靠性好、维修保养方便、操作简单等优点而被广泛地使用。当然，柴油机同时也具有各种各样的缺点。现在笔者就船舶柴油机在使用过程中缸套穴蚀的成因及预防措施，和大家探讨如下：
柴油机的穴蚀是指在柴油机缸套承受侧推力的外表面，以及冷却进口水流较转弯处的外表面上出现密集的蜂窝状的孔洞，孔洞表面清洁，没有腐蚀生成物的沉淀，这种现象被称为穴蚀。随着时间的增长，这些孔洞会逐渐扩大、变深，甚至穿透缸壁。
一、气缸套产生穴蚀的原因分析
柴油机缸套产生穴蚀有内因和外因，由于缸套本身存在微观的小孔、裂缝或沟槽，这是材料本身或在加工制造过程中存在的缺陷，我们称之为内因；而外因主要是由于缸套的振动。在柴油机运转的过程中，活塞在曲柄连杆机物的作用下，在缸套内作往复运动，其侧推力的方向亦发生周期性的变化，由于柴油机汽缸套与活塞之间存在着间隙，使活塞在横向摆动时具有冲击性，这种冲击性引起缸套产生强烈的振动。活塞在侧推力的作用下不断地撞击气缸壁的左右两侧，从而引起缸套的高频振动，缸套的高频振动和气缸壁的弹性变形使冷却水空间的容积交替地增大和减小，冷却水也相应地被交替膨胀和压缩，膨胀时受拉伸作用形成瞬间低压。压缩时，空间变小，形成瞬时高压。此外，冷却水在流动时有时会产生漩涡，使冷却水在通道内的压力也会产生变化形成瞬时的高压和低压，在低压的瞬时，局部地区会发生变化，使得其间充满水蒸气，并从水中分离出气泡，而在高压的瞬时气泡被压缩而破裂并产生极强的压力冲击波，其压力可高达数千个大气压，作用在缸套的金属表面，使金属表面受到损伤，随着活塞的循环往复运动，这样的高压反复冲击缸套外壁，造成缸套外壁的金属疲劳脱落，大量的金属疲劳脱落在缸套外壁形成麻点状的密集孔穴群，从而造成柴油机缸套的穴蚀。此外，是因为缸套振动能量的转化。液体间摩擦和空泡破裂时产生的大量热量、缸套表面局部产生的高温可以达到熔化状态以及在高压作用下都会造成金属破坏剥落后形成针孔状的穴蚀。
船用柴油机循环冷却水也由于世界各个供应地区的不同会呈弱酸、弱碱性或盐溶质的弱电解质溶液，这些与缸套外壁金属接触的弱电解质溶液跟缸壁上的金属和杂质或碳，一起形成无数的微小原电池，缸壁上的金属颗粒为正极，杂质（或碳）为负极的原电池会发生电化学反应，导致柴油机缸套的电化学腐蚀。另外，在气缸套与缸体的接触处，由于水流相对缓慢，冷却水的温度较高，氧的溶解度也较小，冷却水中含氧浓度不同形成的氧浓差现象也会加速柴油机缸套的电化学腐蚀。
二、气缸套穴蚀的预防措施
为了防止气缸套发生穴蚀，必须采取措施避免发生气泡或者使气泡不致集中在一起，为此笔者多年的实际工作经验认为应该从以下几个方面着手，可以预防或延缓气缸套的穴蚀现象。
1.减小气缸套的振动：减小气缸套的振动可以有效地预防气缸套的穴蚀，具体措施如下：
A. 尽可能地减小活塞与气缸套之间的间隙，活塞撞击缸壁的能量是活塞横摆时接触缸壁瞬间的横向速度与其质量所决定的。减小活塞与气缸套之间的间隙可以大大降低撞击时的速度，从而达到降低撞击能量的目的。诸如：a提高活塞的加工精度；b采用膨胀系数大致相同的材料制造活塞和缸套；c对活塞进行有效冷却等都可以使活塞和缸套之间的间隙减小。但是要注意，间隙的减小始终要受到可能发生拉缸的限制。
B．尽量采用长裙活塞以减小活塞横摆时的倾角，减轻活塞横摆时的倾倒，从而减小活塞的倾覆力矩，增加活塞与缸壁的接触面积，可以显著降低气缸套的振动强度。
C. 增加缸套的壁度，缩短气缸套支承间的跨距，增加辅助支撑等方法来提高气缸套的刚度。
2.设法改善冷却水在水套中的流动状况，冷却水流道应该是畅通的，不存在“死水区”、涡流区和局部狭窄区，同时提高冷却水的压力，并使之维持恒定可以减少或防止水中出现气泡。
3.在冷却水腔内安装锌块可减轻电化学腐蚀。
4.在冷却水中加入添加剂，如乳化油缓蚀剂等，使之在缸套外表面形成一层较薄的连续保护膜，这样不仅可以防止电化学腐蚀，而且还可以减弱气泡破裂时的冲击波对缸套表面的冲击作用，从而减轻穴蚀。
另外，在保证柴油机动力性和经济性的前提下，适当减小供油提前角，可以减轻柴油机工作的粗暴强度，减轻活塞的侧向撞击力，从而保证柴油机平稳运转，也能减缓柴油机穴蚀的产生。
综上所述，船用柴油机是船舶的心脏，它为船舶的海上航行提供能源和动力。气缸套又是柴油机的重要零件之一，况且气缸套的穴蚀又是造成船用柴油机失效的常见破坏形式，因此在研究穴蚀形成原因的基础上，找出提高船用柴油机气缸套抗穴蚀能力的方法，以便采取预防措施延缓穴蚀的产生，对减少柴油机的机械故障，延长柴油机的机械寿命，保证船舶海上航行安全有着十分重要的意义。