81第一节气缸盖的检修

第八章柴油机主要零件的检修 本章主要以柴油机的重要零件和易损零件为对象，对其常见的损坏形式、检验方法和修 理方法等作一介绍，以作为轮机员在船上自修或进厂修理时的参考。 第一节气缸盖的检修 气缸盖是柴油机的固定件和燃烧室的组成部分。气缸盖上安装着喷油器、起动空气阀、 安全阀和示功阀等。筒状活塞式柴油机缸盖上还装有进、排气阀，二冲程直流扫气式柴油机 气缸盖上装有排气阀。此外，气缸盖内部有各种气道和冷却水空间。船用柴油机气缸盖的结 构形式繁多，随机型而异，但共同特点是结构复杂、孔道较多、壁厚不均。 气缸盖的工作条件极其恶劣。气缸盖底面为触火面，直接与高温、高压燃气接触，承受 较高的周期变化的机械负荷与热负荷、燃气腐蚀与冲刷，产生很大的机械应力与热应力。冷 却面承受机械应力与腐蚀。气缸盖螺栓预紧力使气缸盖受到压应力，在气缸盖截面变化处还 会产生应力集中。 气缸盖常见的损坏形式有底面和冷却侧表面的裂纹、冷却侧表面的腐蚀、气阀座面和导 套的磨损等。 一、气缸盖裂纹的检修 1. 气缸盖裂纹的部位 1 气缸盖底面裂纹 裂纹一般产生在气缸盖底面阀孔的边缘过渡圆角处和阀孔之间，即有应力集中的部位。 具体裂纹部位将随机型、气缸盖结构和材料的不同而异。 Sulzer RD和RND型柴油机气缸盖裂纹大多发生在中央小缸盖底面上喷油器孔、起动 阀孔和安全阀孔周围的过渡圆角处，且沿径向扩展；在大缸盖底面上产生圆周向裂纹，如图 8-la所示。目前，柴油机气缸盖多为钻孔冷却结构，冷却效果较好，一般较少产生裂纹。 船用四冲程柴油机气缸盖结构复杂，底面上分布着进、排气阀孔、喷油器孔和示功阀孔 等，气缸盖的强度被严重削弱，且山于各处壁厚不等、温度不均，以致在底面上孔之间、阀 座面上容易产生径向裂纹，裂纹大多自中央的喷油器孔向周围其他孔扩展，如图8-lb所示。 2 气缸盖冷却侧裂纹 对于老式气缸盖，因其冷却侧有环形冷却水道，一般多在冷却水道的环形筋的根部有应 力集中处产生裂纹，并且沿圆周方向向深度即向底面扩展，甚至使气缸盖裂穿漏水或者在 阀孔壁上产生裂纹，如图8-2a所示。 对于新式钻孔冷却的气缸盖，在冷却水侧钻孔处产生裂纹，并且扩展至底面，如图8-2b 所示。这种裂纹是淡水中的防腐剂浓度不合适和不良燃烧或者是钻孔冷却区的微生物腐蚀引 发的裂纹。某新造船舶主机运转6个月后产生上述裂纹。 2. 气缸盖裂纹的检验 气缸盖裂纹通常在下列各种检验中可以被发现 1 根据中国船级社CCS的规范规定营运船舶每5年进行一次保持船级的特别检验， 其中对柴油机气缸盖及其阀件等进行打开检验； 2 按照主、副柴油机说明书维修保养大纲的要求检修气缸盖及其阀件等； 3 新造、修理的气缸盖或怀疑有裂纹的气缸盖采用观察法粗检，采用无损探伤如渗透 探伤、磁粉探伤、超声波探伤和水压试验法等进行精检，判断气缸盖上有无裂纹。 另外，航行中可根据下列现象判断燃烧室组成零件有无穿透性裂纹 1 柴油机运转中，轮机员可根据气缸或活塞冷却水压力表指针波动或膨胀水柜水位上 下波动判断零件有无穿透性裂纹。因为当气缸盖或气缸套有穿透性裂纹时，燃烧室中的高压 燃气就会沿裂缝进入冷却水腔，使冷却水系统的压力升高，压力表指针的读数增大和膨胀水 柜水位升高；当气缸排气后压力低于冷却水压力，冷却水自裂缝进入气缸大量漏泄，造成冷 却水压力急剧降低，压力表指针的读数和膨胀水柜水位则迅速降低。此外，还可从冷却水温 升高，淡水消耗量增加，扫气箱有水流出，膨胀水柜的透气管有气泡冒出和冷却水中有油星 等现象进一步判断。至于是燃烧室中哪个组成零件裂穿则需进一步检查。 2 起动前进行转车和冲车时，轮机员应打开示功阀观察有无水气或水珠喷出。如有水 气或水珠喷出，表明燃烧室零件有穿透性裂纹或喷油器冷却水漏泄。此种情况应进一步检查 和处理，否则缸内积水较多直接起动就会造成水击事故。 3 曲柄箱或循环油柜中滑油量不正常增多或滑油中水分明显增加，或滑油迅速乳 化变质，均表明由于燃烧室组成零件有穿透性裂纹使冷却水大量混入。 4 吊缸检修时，轮机员应认真仔细观察各个零件，如发现活塞、气缸套或气缸盖工作 表面有锈痕，或活塞顶部积水等，说明燃烧室组成零件有穿透性裂纹。 3. 气缸盖产生裂纹的原因 气缸盖产生裂纹的根本原因是热应力和机械应力周期作用引起的热疲劳、机械疲劳或高 温疲劳，或者是综合的疲劳破坏。在柴油机运转过程中气缸盖产生裂纹的直接原因是轮机员 的操作管理不当，维修保养不良所致。而设计不合理、材料内部缺陷和加工制造问题不是首 先要检查的，因为，一般说来制造厂对这些问题均已妥善解决，其产品也是久经考验的。 1 操作管理不当 轮机员操作管理不当将会造成零件过热，机械应力或热应力过大引起机械疲劳或热疲 劳。柴油机冷车起动或起动后加速太快，使气缸盖等零件触火面与冷却面的温差过大，热应 力增加；柴油机频繁起动、停车或长时间超负荷运转使机械应力和热应力增加；冷却和润滑 不良或中断、停车后立即切断冷却水等都会使零件过热，热应力增加。 2 维护保养不良 轮机员未能按照说明书维修保养大纲的要求进行定期吊缸检修，不能及时发现问题和加 强保养；柴油机长期运转，对冷却水不进行投药处理或处理不当致使冷却水腔积垢严重，影 响零件散热产生过大的热应力；安装气缸盖时未按照说明书的要求上紧气缸盖螺栓或各螺栓 受力不均，使气缸盖产生过大的附加应力等。 所以，轮机员在轮机管理工作中应按照规定操作、保养，不使零件因管理不正确产生过 大的机械应力或热应力而损坏，这也是衡量轮机员业务素质和技术水平的标准。 4. 气缸盖裂纹的修理 气缸盖上的穿透性裂纹和关键部位的严重裂纹都必须采用换新办法处置。如果船上无备 件则只能采用封缸办法，实行减缸航行的应急措施。 为了延长气缸盖的使用寿命，需对缸盖上的裂纹进行修理。修理前先进行无损探伤查明 裂纹的部位、尺寸和深度等，然后再依此和缸盖材料、结构选用下列不同的修理方法 ⑴裂纹微小时采用锂刀、油石和风砂轮等工具打磨裂纹处予以消除，经无损探伤或水压 试验检验合格后继续使用。否则，继续打磨、检验。若裂纹较深达壁厚的3以上时，停 止打磨改用其他方法修理或报废换新。 2 金属扣合法。气缸盖底面和其他部位的裂纹采用金属扣合法修理，不仅保证零件的 强度要求，还可满足密封性要求。 3 焊补。当裂纹较小时先铲去裂纹再焊补。为了获得良好的焊补质量，应制订严格的 焊补工艺和选用合适的焊补方法。 4 镶套修理。对于孔壁上的裂纹，如气缸盖上的进、排气阀孔壁和喷油器孔壁的裂纹 采用镶套修理，如图8-3所示。此法效果好，可使零件继续使用2年以上的时间。衬套的材 料一般为不锈钢或青铜、衬套端部与阀孔底部间垫以紫钢垫片以增强密封性。 5 胶粘剂修理。对于气缸盖、气缸套上的裂纹或铸造缺陷砂眼，依其部位和工作条 件选用有机或无机胶粘剂进行修理。 6 覆板修理。气缸盖外表面裂纹可采用覆板修理。修理时，先在裂纹两端钻止裂孔， 涂胶粘剂如环氧树脂后将钢板覆盖其上，用螺钉将钢板固紧在气缸盖上。