一、主机气缸盖裂纹

气缸盖是柴油主机燃烧室的主要部件工作条件恶劣，几何形状不规则，各部位厚度不均，温差较大，机械应力和热应力大、交变且分布不均，故障占柴油机故障总数的50%以上，最常见的是裂纹，尤其是老龄船。

例如某油轮，1994年建造，载重吨96000吨，MAN-B&W 6S70MCE长行程、高增压、直流扫气主机，额定功率10147kW ，额定转速76r/min，缸径700mm，行程2670 mm，锻钢气缸盖采用钻孔冷却，形状见图1。

▲图1 MAN B&W 6S70MCE气缸盖

2009年6月，该轮在巴西SAOSEBASTIAO 港装货时，主机例行检查发现No.4缸缸套内壁有流下的水迹，而活塞顶部没有存水。

分析认为，排气阀漏水一般是从气缸盖的中间漏到活塞顶部凹面上，而气缸盖漏水则沿其倒锥形火面四周流到气缸套内壁上，再顺着缸壁经过活塞环的间隙（二冲程柴油机活塞环间隙较大）流进扫气道内，从而判断不是排气阀漏水而是气缸盖裂纹和/或缸套裂纹漏水。

拆下该气缸盖注水试压，发现其火面有约20 mm长的裂纹漏水（见图1）。

换用船上仅有的一只备用气缸盖，上水试压检查确认缸套不漏水，开航。

按有关规定，船上应备有至少一个完好的主机气缸盖，否则船舶可能被滞留或限期纠正。

何况，若再发生气缸盖漏水又无备件，主机将无法正常运转。

该轮当时期租给巴西，短期内不能回国内，故请求公司安排当地厂家修理；

但因当地安排修理很不方便且费用高得惊人，公司指示船上自己解决。

基于现有资源和技术，经过认真研究，船员制定了自修焊接气缸盖的具体工艺方案，修复了裂纹的气缸盖。

现以MAN-B&W 6S7OMCE主机为例介绍修理方法，敬请指正，或可参考。

二、船上自修主机气缸盖裂纹的方法

(1)拆解

裂纹的主机气缸盖，拆除全部固紧螺栓和附件。

拆下液压拉伸器以免修理因高温损坏其密封圈。

(2)施工准备

★清除油污。

★在安全动火区域(最好是工作间)。

★倒置在平坦且下面有支撑梁处，下垫多层岩棉和玻璃丝布(或陶瓷纤维布)并足以包裹整个气缸盖。

★海况尽量好，以防船舶摇摆影响焊接质量。

(3）预处理

裂纹的位置，多在冷却水腔内钻孔的边缘。

①裂纹处(用手持砂轮机)打磨出“V"型坡口

★坡口深度直到冷却水腔(一般约20 mm)；

坡口长度等于或稍大于裂纹长度；

坡口两端打磨成圆角过度（作用同止裂孔）以避免应力集中使裂纹延伸。

★打磨，冷却水侧长度约为火面侧的2~3倍(通常水侧裂纹长度2~3倍于火侧，例如火面裂纹长20mm，冷却水侧可能长达50mm)。

★打磨坡口期间，需用着色法探伤两到三次，以便找准裂纹位置（防止坡口磨偏）和确认裂纹已全部磨掉。

② 预热

打磨好“V”型坡口后，施焊前预热气缸盖，重点是坡口周围。

坡口处达到150~200℃后才能电焊修补。

简易有效的加热方法，是同时使用两把气焊枪或喷灯。

(4）焊接

★逐层焊补，一般需焊补5~6层，直至填满“V”型坡口并略高出气缸盖火面。

每焊补一层后，需彻底清理焊渣；

焊补下一层前需重新预热气缸盖（满足锻钢材料对焊补温度的要求）。

★焊条，选用低氢高强度焊条（例如日产KOBELB-52，NITTETSU L-55等)。

鉴于坡口呈V形，最初焊补的2~3层，焊条直径选择2.6 mm即可；

后续的焊补，焊条直径可大些，3.2 mm为宜。

★电流，Ф2.6mm焊条，160~170A；

Ф3.2mm焊条，220~230A；

可视焊机功率和焊线长稍作调整。

★焊补的同时，至少两人用手锤连续敲打整个气缸盖的周边，重点是焊口100mm附近(但不要直接敲打焊补处)，以便消除焊接处热应力集中，同时注意不要碰到气缸盖的密封面。

总之，要确保焊条与坡口周围原材料的良好熔接，防止夹渣和气孔，还要防止焊接处热应力集中。

(5）焊补后处理——保温

焊补完毕，立即用干燥的耐火土覆盖焊口位置，再用气缸盖下铺垫的绝热材料包裹整个气缸盖，保温，自然冷却，若可能关闭焊接作业附近的风门。

保温时间视具体情况，最好待焊补处温度降至100℃以下。

(6)整理和试验

保温结束后，用手持砂轮机打磨焊缝至平整；

水压试验0.7 MPa，不漏即可投入使用或作为备用。

本人两次用这种方法，效果都不错，修复的气缸盖可长时间使用。

三、主机气缸盖裂纹的原因和防范建议

主机气缸盖裂纹的原因和防范措施，主要有主机负荷高或骤变、冷却不良、安装不当等三方面。

1、主机负荷

主机负荷过高或骤变，对气缸盖的损害最大，由此导致的气缸盖裂纹也最常见。

主机负荷过高，气缸内最高压力过大和最高温度过高，则气缸盖的热应力和机械应力增加，若超过许用范围，气缸盖就会产生微裂纹并逐渐扩大。

此外，若缸内温度高于材料“蠕变"温度，也会因“蠕变”产生裂纹。

主机负荷骤变，气缸盖的触火面温度骤升，而冷却面温度升高较慢，二者温差加大，气缸盖会因热应力过大而产生裂纹。

此外，气缸盖承受的压力和温度是交变的，使用日久，“热疲劳”也会使气缸盖裂纹。

防范建议：

★正常情况，主机加减速严格按照主机说明书的要求操作。

例如，驾驶台遥控主机，“港速”与“海速”转换使用自动程序加减负荷（主机转速自动每二分钟增减一转)。

★进出港机动操纵，尤其是浅水道、狭窄水道或船舶转向，严密监视防止主机超负荷，必要时轮机长请求船长同引航员协商。

2、冷却

以下三种冷却不良易导致气缸盖裂纹。

(1）冷车状态起动

冷车状态，主机不暖缸或副机暖主机，气缸盖火面与水面温度一致。

冷车状态起动，火面温度骤升，而水面温度上升缓慢，两侧温差大，气缸盖热应力大，多次这样操作易导致气缸盖裂纹。

防范建议，避免冷车起动，若副机暖缸温度不够高，开航前两小时使用锅炉蒸汽暖缸。

(2）冷却水不足

冷却水流通不畅（例如泥沙沉积，或水处理药量不足通道内生成大量水垢），水流量减少，传热效果变差，主机高负荷时水温过高，致气缸盖过热产生裂纹。

防范建议：

规范冷却水处理，避免通道内泥沙沉积或/和结垢和生锈；

定期检查清洗冷却水通道，等。

(3)热主机突然通入大量冷却水

冷却水不足导致主机过热，又贸然通入大量冷却水(例如检修后未打开冷却水阀主机高温，贸然打开冷却水阀)，水面温度骤降而火面降温慢，可能导致气缸盖裂纹。

防范建议：

冷却水不足导致主机过热时，先主机降速、停车，然后盘车，待主机自然冷却后再通入冷却水。

以上三方面，只需要轮机员充分理解并负起责任。

3、安装——缸盖螺栓预紧力

安装气缸盖时，紧固螺栓的预紧力过大或不均，则气缸盖机械应力过大，应力集中的部位易产生裂纹。

这种情况多见于老式主机，现代主机气缸盖紧固螺帽大多使用液压拉伸器紧固，只要液压符合说明书的规定，一般不会出错。

防范建议：

★用液压拉伸器上紧气缸盖紧固螺帽要防止各螺栓受力不均，液压压力要严格按照说明书的规定；最后上紧时最好由同一个人使用同一个扳手，严禁用榔头敲击扳手。

★若使用空气扳手或其他扳手上紧，应最少分三次对角交叉顺序上紧，力求各螺栓上紧力矩相同。

原创作者系：

大连远洋运翰公司    杨军方 轮机长

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