為什麽使用短油嘴時 會導致主機氣缸蓋裂縫 ？
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使用短油嘴時，部份霧化的油束會噴射到氣缸蓋內壁表面上，引起缸蓋產生過大的熱負荷，導致主機氣缸蓋裂縫的故障案例
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缸蓋生產車間圖 (196)
故障現象：
某輪是一艘貨櫃船,
可裝載3800只的標準箱，
於1994年在日本川崎船廠制造，
MANB&W10L80MC機型的主機，
10只缸，缸徑為800mm
沖程為2592mm，
額定功率為46700kW
營運轉速為89r/min，
最大爆炸壓力為137MPa。
在執行四萬小時左右，
氣缸蓋在幾個月時間裏,
先後有四只氣缸蓋產生裂縫。
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缸蓋生產車間圖 (219)
故障處理過程：
1999年11月某日該輪停靠在青島港，
預計停靠幾個小時。
完車後，
值班輪機員按輪機長的交代,
把主機的示功考克和掃氣箱放殘閥開啟,
並給主機暖缸,
其他處於備車狀態。
完車大約幾個小時後，
主機掃氣箱放殘收集櫃(2.5m)高位報警，
但沒有引起值班人員重視
只是通知主管輪機員
掃氣箱的汙油櫃已滿，
開航時要駁掉。
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在開航備車時,
主機進行沖車,
發現5*缸的示功考克有水氣沖出,
以為是空氣中的水分,
而且主機在執行中(轉速為88r/min)
除了缸套冷卻水壓力(0.3MPa)有點波動，
其他的參數正常。
...
三天後抵靠香港,
輪機長督促大管輪
對主機掃氣箱進行檢查,
大管輪在檢查掃氣箱時,
發現5*缸掃氣口有水流出,
仔細檢查,
氣缸裏如下小雨一樣
(活塞正好在下死點)，
這意味著缸套或是氣缸蓋裂縫漏水。
...
輪機長得知情況後，
下機艙檢查確認，
但一時判斷不出是哪一個部件漏水。
由於在香港停靠時間短,
即向公司安技科匯報,
要求修船廠上船協助尋找
並更換損壞部件。
...
公司安技科安排香港合興船廠上船，
對5*缸進行吊缸檢查。
氣缸蓋吊出後。
發現氣缸前半壁中下部有黃水
和銹斑痕跡,
而氣缸蓋燃燒室表面一層黑碳
看不出有裂縫漏水的痕跡。
所以起初懷疑是氣缸套裂縫，
但又一時找不到裂縫的位置，
倘若更換缸套將要花幾個小時
而影響開船時間。
因而船上與修理廠商討,
以先易後難逐一排除的辦法,
先用兩個小時左右時間更換氣缸蓋，
按時離泊，
如果還是漏水的話,
到錨地再更換缸套也不遲。
...
經過兩個多小時的拆裝,
5#缸的氣缸蓋更換完畢,
開始壓水試驗檢查不漏，
說明是氣缸蓋裂縫漏水
(並噴射到缸套前半壁形成黃水銹斑的假象)。
那麽,
氣缸蓋的裂縫部位在什麽位置呢?
船離開香港正常航行後,
輪機人員準備用水壓查漏，
但由於氣缸蓋有四個進水口
排氣閥冷卻水腔和出水口,
另一方面氣缸蓋很大，
不容易把水口悶住。
因而輪機人員索性把
氣缸蓋所有的附件拆除,
把氣缸蓋「底朝天」,
燃燒室表面用鋼絲刷徹底清潔，
發現在兩只油頭的噴霧方向,
有兩只呈扇形狀的凹坑,
面積大約為100x200mm,
再仔細檢查後一只的凹坑,
有一條約20mm的裂縫。
這種情況先後在3#、8*、9*缸
發生同樣情況(氣缸蓋裂縫漏水),
影響船舶安全航行。
...
①原因分析
從氣缸蓋呈扇形的凹坑情況來看,
裸露的金屬表面是比較光滑，
而且成有規則的波浪形,
凹坑的狀態猶如「滴水穿石」的現象,
裂縫在波谷最深處。
從清潔下來的燃燒產物和腐蝕產物看
是高溫腐蝕的癥狀。
...
那麽，
這種呈扇形的凹坑
如「滴水穿石」的高溫燒蝕
是如何引起的呢?
該機型噴油器噴油嘴的下部份
(噴油嘴孔)是伸進在氣缸蓋的燃燒室裏,
伸進燃燒室部份的大小就直接影響
霧化的油束與氣缸蓋表面的距離，
如果該部份過小，
那麽部份霧化的油束就
會噴射到氣缸蓋內壁頂部,
這部份燃油不是霧化狀態,
而形成線條狀。
由於霧化的油束壓力高達32~35MPa,
噴射速度快,
一方面會使噴到氣缸蓋內壁頂部區域的
燃油燃燒溫度突然升高,
使之承受超大應力和熱負荷;
另一方面燃燒產物中所含五氧化二釩
很容易造成高溫腐蝕，
那麽時間一長,
就在氣缸蓋上沿著燃油霧化的油束方向
(燃油噴射到氣缸蓋內壁頂部上)
產生凹坑。
當這個凹坑深度達到一定時，
氣缸蓋的局部承載強度就大大地減弱,
在大負荷高爆壓(13.7MPa)情況下
(該高壓油泵是采用VIT機構,
在高負荷時,
供油提前角隨油門變化而變化，
保持最高爆壓恒定)，
承受熱應力和機械應力而產生疲勞裂縫。
...
一般來說，
每一種機型的氣缸蓋可允許燒蝕凹坑，
在一定的程度內不影響安全執行。
MANB&W10L80MC機型的氣缸蓋凹坑，
可允許使用極限深度在8mm以內。
但從該輪有裂縫的氣缸蓋，
經測量凹坑最深度已達12mm，
那麽在凹坑的波谷深處產生裂縫就毫無疑問了。
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從該輪的油嘴使用情況來看,
在備件中油嘴的長度共有長、短兩種,
長的油嘴規格有三種:
a.7.0x140L=64.5 mm;
b.6.0x140L=64.5 mm;
c.6.1x140L=64.5mm
(標號53AD9605--14292)。
...
短的油嘴規格有兩種:
a.6.0x140L=57mm;
b.6.1x140L=57 mm
...
經查長油嘴64.5mm
是最近兩年訂購來的備件，
而裝機上使用的油嘴大多是
短油嘴57mm,
長油嘴與短油嘴長度相差7.5mm。
...
另外,
據原機出廠時,
配用的油嘴只有L=52mm。
實踐證明使用短油嘴時，
部份霧化的油束會噴射到
氣缸蓋內壁表面上，
而長油嘴就沒有此現象，
說明制造廠已發現該油嘴設計上有缺陷
(過短52mm),
進行了逐步改進加長到64.5mm。
...
比如,
一艘該輪的姐妹船，
在1997年開始使用長油嘴
(以前也是使用短油嘴57mm),
經吊缸檢查,
氣缸蓋上雖然也有凹坑,
使其深度只有5mm左右未到極限，
至今還未發現氣缸蓋裂縫。
此外，
油頭若是長時間未拆出清潔、
泵壓檢查或者是油頭霧化不好滴油時,
那麽在執行中,
油嘴容易結炭而影響燃油霧化的方向，
同樣有一部份油霧也會直接噴射到
氣缸蓋內壁上，
也會造成高溫腐蝕產生凹坑。
...
後來該輪主機進行逐步吊缸檢查,
各個氣缸蓋都有雷同情況，
凹坑深度達到8mm以上,
因而該輪就難免在幾個月時間裏,
相繼有四只缸氣缸蓋產生裂縫，
而且其他六只缸也要進廠補焊修理解決。
...
②應急措施
船上常規備用一只主機氣缸蓋,
如果只有一只氣缸蓋產生裂縫的話，
就更換備用沒有什麽問題。
但該輪5#氣缸蓋產生裂縫
更換備用的氣缸蓋後，
沒有多長時間(一個月左右)，
3#缸又發生裂縫。
...
訂購的備件未送船和
換下來的氣缸蓋還沒有送修理廠補焊，
那麽只能由船上采取臨時應急措施，
補焊解決，
做法如下:
先把有裂縫的氣缸蓋附件拆除，
而後用行車把氣缸蓋翻身「底朝天」,
對凹坑四周用鋼絲刷、
砂紙徹底清潔幹凈，
然後用小砂輪把凹坑的波浪打掉磨平,
盡量在裂縫處
用砂輪磨出一條小「V」形槽，
按照主機缸頭焊補工藝的要求
準備好氣焊槍
進行預熱和應力處理,
而後用耐腐蝕合金鋼焊條
(船上一般沒有，
就臨時用不銹鋼或者是普通的焊條)
直徑選大一些(3~5mm左右)，
起初用120A左右的電流
對裂縫「V」槽進行補焊,
去除焊渣並用小砂輪磨平,
隨後用更大的電流進行逐層補焊,
直到把凹坑補滿,
去除焊渣,
並磨平糊應力消除(保溫一退火),
裝復後投入使用。
...
該輪經過船上自行補焊氣缸蓋的裂縫，
可以維持正常使用兩千多小時沒有問題。
只有這樣臨時補焊的應急措施，
後來才能把裂縫的氣缸蓋
逐步送廠修理解決，
不影響主機正常航行。
...
③日常管理
該輪的主機氣缸蓋的裂縫
除了與油頭上的油嘴長度直接有關外,
還與油頭的霧化質素
以及燃油的質素有關。
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缸蓋生產車間圖 (230)
因而,
在日常維護管理中,
對油頭的霧化質素要定期地檢查，
雖然MANB&W10L80MO
機型說明書的要求，
對噴油器保養周期在6000小時左右，
但在具體執行中，
隨著燃油的質素日益變差
每次在3500小時左右拆檢油頭時，
油嘴結炭比較嚴重，
何況以前在5500小時左右拆檢油頭。
另一方面隨著主機的執行，
缸套磨損量的變大,
對油頭的霧化質素也就要求越高，
因此要縮短油頭的拆檢周期，
建議在3000小時左右拆檢，
至少可以把油嘴的結炭去除掉。
...
其次，
是燃油的加熱溫度。
該機型主機燃用IF380CST的油品，
但經查該輪的燃油進機溫度
在126~130℃，
根據燃油溫黏特性可查到，
要把燃油進機的黏度控制在12CST左右，
燃油溫度必須加熱到138℃以上
況且如今燃油IF380CST的質素比較差，
因而要保持燃油加熱溫度，
在進機時至少在135℃以上，
才能使燃油霧化的質素提高，
減少油嘴的結炭。
...
此外，
上述的長油嘴64.5mm有三種規格,
主要是油孔的直徑不一樣,
但在實際使用中,
主機在低速或更新油嘴使用一段時間
溫差較大(80℃)外，
高速時溫差很小，
一般在20℃以內，
所以三種規格的長油嘴都可以用
(但力求使用同一種規格的油嘴)，
避免再使用短的油嘴。
...
在每次主機吊缸時,
裝復氣缸蓋之前，
不應僅把氣缸蓋
與缸套接觸表面清潔一下，
而忽視了氣缸蓋燃燒室表面的清潔，
以至於表面燒蝕和高溫腐蝕產生的凹坑
被炭灰掩蓋就很難發現
待到氣缸蓋裂縫漏水才發現，
那未免太遲了。
因而缸蓋的燃燒室表面也要一道清潔
仔細檢查,
尤其是油嘴孔和其他附件孔的周圍,
如果發現有燒損凹坑,
要進行修理，
燒損凹坑較淺，
但有波浪或者有尖銳邊緣
要把波浪形磨平或者
把尖銳邊緣磨成弧度
(大於4mm半徑弧度),
應該對燒損進行修整，
防止出現裂痕。
該輪的主機缸蓋裂縫的情況
就是很好的事例。
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缸蓋生產車間圖 (239)
故障原因分析：
使用短油嘴時，
部份霧化的油束會噴射到
氣缸蓋內壁表面上，
引起缸蓋產生過大的熱負荷，
......
重慶康名士發動機光頭老周
整理的這個表，
也許對找到故障原因有幫助
AL0817-噴油器有問題可能會觀察到的多個故障現象
(002-004)缸蓋AL0817---G087缸蓋損壞的一部份故障原因及故障表現簡單描述
(002-004)缸蓋AL0817---G087缸蓋損壞的一部份故障原因及故障表現簡單描述
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故障現象千奇百怪，
故障原因簡單，也復雜，
請在評論或者私信中補充更多的相關
來自現場的豐富案例
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都看到這裏了，
順手點個贊吧,
送給在現場維修並把維修過程講述出來的大師傅們，
......
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