船舶轮机主机缸套裂纹原因分析及对策探究

船舶轮机主机缸套裂纹原因分析及对策探究

孙守文

上海江南长兴造船有限责任公司201913

摘要：船舶轮机主机缸套是容易产生裂纹的部位之一，缸套裂纹的产生会直接影响到主机的使用寿命。本文从机械负荷导致的轮机主机缸套裂纹、热负荷导致的轮机主机缸套裂纹、热应力导致的轮机主机缸套裂纹以及气缸油调整不当导致的轮机主机缸套裂纹几个方面入手，对船舶轮机主机缸套裂纹产生的原因展开分析。在此基础上，根据上述这些因素，对船舶轮机主机缸套裂纹问题的应对策略提出建议。

关键词：船舶；轮机主机；缸套；裂纹

前言：气缸是船舶轮机主机的基础组成部件，作为燃烧室的主体，活塞在气缸内部的往复运动实现了船舶轮机主机的工作循环。在具体的运行工作中，气缸的上部位置会受到来自气缸盖安装预紧力的作用影响，内壁也会受到燃气高温以及腐蚀等作用的影响，进而导致气缸缸套出现裂纹故障。为了有效应对船舶轮机主机缸套裂纹故障问题，需要从多个角度对其裂纹产生原因展开分析，然后采取针对性处理。

一、船舶轮机主机缸套裂纹的产生原因

船舶柴油机作为船舶的重要推进动力装置，如果轮机主机出现较大的缸套裂纹故障问题，则不仅会对公司的经济效益造成较大的影响，同时还会直接威胁到船舶航行的安全。从现阶段船舶轮机主机缸套的应用情况来看，引发主机缸套出现裂纹故障问题的原因主要有以下几点：

第一，机械负荷导致的轮机主机缸套裂纹。机械负荷诱发的轮机主机缸套裂纹问题，主要与缸盖安装的预紧力或者缸内高压气体流动所产生的机械应力这两方面因素有着直接的关系。如果螺栓的预紧力过大或者不均匀，会直接加大缸套裂纹故障的发生几率。而高压气体流动产生的机械应力属于高频应力，与缸内爆发的压力之间存在正比关系[1]，所以容易导致主机超负荷运行，进而引发裂纹问题；

第二，热负荷导致的轮机主机缸套裂纹。船舶轮机主机在正常的运行状态下，其喷油量是保持固定不变的，其产生的热负荷也是恒定的。但是在主机冷却水不足或者水温处于较高情况下，缸套内表面的温度也会随着升高，影响材料的机械强度，从而产生裂纹；

第三，热应力导致的轮机主机缸套裂纹。热应力的出现主要是柴油机在工作运行过程中，缸套内表面受到燃烧气体加热的影响处于较高温度水平，缸套外表明受到冷却水的影响处于较低的温度水平，两者形成的温度差会导致热应力的产生；

第四，气缸油调整不当导致的轮机主机缸套裂纹。船舶在下水初期，如果气缸油调整方式不当，容易加重缸套的磨损程度，进而导致缸套出现裂纹，为船舶的航行和后期的安全管理埋下隐患。

二、船舶轮机主机缸套裂纹问题的应对策略

（一）对主机冷却水进行化验与处理

船舶轮机主机在工作运行一段时间后会在缸套冷却水腔内部位产生水垢，缸套内部避免也会随之附着不同厚度的污垢，水道中会存在涡流区或者是死水区，不仅会直接影响到实际的冷却水，严重时会因为水垢局部换热效果差而产生热应力，加了轮机主机缸套裂纹故障问题的发生几率。对此，为了降低上述情况对主机缸套产生的不利影响，除了需要及时清除水垢、污垢之外，还应该对主机冷却水进行定期的化验。一旦发现主机冷却水的水质不符合标准，则应该立即进行采取投药处理，或者根据实际情况对主机冷却水进行更换，以此来保证轮机主机缸套的冷却效果。

（二）调速工况时严格控制水温变化幅度

船舶轮机主机在由海速降低到港速过程中，会逐步进入到机动变速用车状态，这种情况下冷却水的温度也会随之出现较快速度的降低。如果冷却水的水温降低到正常温度值以下5℃后，如果没有及时采取针对性的处理措施，会对气缸产生一定程度的影响，同时增加船舶轮机主机缸套裂纹现象的出现几率。针对上述现象的应对措施，可以在冷却水水温下降到低于正常使用值5℃之后，通过逐渐打开暖缸阀这一方式进行有效控制，同时根据轮机主机实际的转速情况和冷却水的水温变化情况，合理调整暖缸阀的开度大小，使水温变化幅度始终处于正常的范围内。

（三）保证主机操纵的正确性

保证船舶轮机主机操纵的正确性，是当前有效避免轮机主机缸套出现裂纹现象的重要措施，同时也是有效避免轮机主机机械负荷过大或者热负荷过大的重要手段。通常情况下，船舶航行过程中如果遇到大风浪、顶风顶流或者狭窄水道等情况时，船舶轮机主机会由于外界负荷变化大而增加主机超负荷的几率。这时需要轮机员及时采取针对性的调整措施，合理控制油门，并借助示功图方法计算主机是否处于超负荷状态。另一方面，针对冷车状态下的主机实施暖缸操作，通过分段提升冷却水温度这一方式，需要将暖缸的速率严格控制在冷却水排量的10%以内，并且在暖缸温度超过50℃时启动主机[2]。

（四）尽可能减少安装机械应力

在实际的管理工作中，应该切实保证缸头螺丝收紧的均匀性，这样可以有效保证缸套安装过程中产生应力的均匀分布，降低与缸套本身的影响。这缸套安装过程中还应该注意的一点，即在所有螺丝预紧后在同时完成收紧工作。现阶段船舶应用的新型柴油机气缸盖螺栓基本以液压拉伸器固紧方式为主，为了避免缸套安装是缸头螺栓预紧力不均匀，需要在安装之前对螺帽、螺帽与缸头接触面、螺杆阴阳螺纹等部位进行必要的清洁。安装工作需要严格按照规定操作方式进行，并且保证液压力的稳定。人工安装缸套时可能会因为力气和力臂长短等方面的存异，导致螺帽收紧力矩不均，因此最好由一个人独立完成。

总结：综上所述，船舶轮机主机缸套裂纹现象的产生一般是由多种因素共同作用引起，影响有效避免船舶轮机主机缸套出现裂纹，需要根据轮机主机工作运行的实际情况，从多个角度分析确定裂纹产生原因。在具体的管理工作中，需要在加强对船舶轮机主机缸套裂纹处理的基础上，提高对轮机主机日常保养与管理工作的重视程度，注意轮机主机使用的合理性，保证机器温度与受到气压的稳定性，同时尽可能减少机器启停次数。

参考文献：

[1]彭陈.船舶主机缸套裂纹分析[J].广东交通职业技术学院学报,2016,15(04):41-43.

[2]彭陈.某轮主机缸套裂纹原因分析及对策[J].钦州学院学报,2016,31(07):6-8.