船用柴油机汽缸盖裂纹原因分析

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。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SO2，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。

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。船舶长期航行以后，进港之前一定要有留出走过的减速时间；当船舶停用时间相对较长后，再次启动之前，应当充分的对船舶进行预热，用车过程中严禁加速过快，用完后利用冷却水循环不能少于1一个小时的时间，让其慢慢冷却下来。实际操作过程中，应当及时对喷油器、以及喷油泵进行保养，以免因雾化不良而导致爆压过高，保证喷油定时准确、保证汽缸冷却水温度适当。同时，还要坚决避免船舶长期超负荷运转，避免其产生过热现象；按时将汽缸盖、活塞进行清洁，及时检查燃烧室。缸盖同定螺栓紧固时，应当严格按照厂家的规定力矩要求上紧，确保各螺帽力矩均匀度和安装质量。

结语：船用汽缸盖裂纹病害是气缸盖最为常见的故障问题之一，汽缸盖裂纹产生的根本原因是机械性应力、热应力周期性的影响，在上述应力的作用下，可能会产生疲劳性裂纹病害。因此，实践中应当加强思想上的重视程度，轮机启动前应充分暖机，启动后决不可加速过快，同时还要对其进行及时的清理，尤其是冷却水腔中的铁锈和水垢，以确保船用柴油机汽缸的功能正常发挥。

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