船舶柴油机汽缸盖裂纹及其检修
气缸盖裂纹的检修措施
气缸盖裂纹的检修措施
气缸盖裂纹的检修措施主要包括以下几个步骤:
1. 确认裂纹位置和情况:首先需要检查气缸盖的哪个位置发生了裂纹,裂纹的情况是长裂纹、分岔裂纹还是多个小裂纹。
这个确定后才能决定后续的检修措施。
2. 清洗并检查裂纹:在确认裂纹的位置和情况后,需要先用清洗剂将气缸盖表面彻底清洗干净,并使用放大镜或显微镜仔细检查裂纹的深度和长度,以便进一步判断裂纹的情况和决定检修措施。
3. 焊接修补:对于较小的裂纹,可以使用适应的焊接方法对裂纹进行修复。
常用的焊接方法包括氩弧焊、电弧焊和激光焊。
修补时需要注意保证焊接强度和完整性,避免产生二次裂纹。
4. 更换气缸盖:对于比较严重的裂纹或者裂纹处的变形较大,不适合修补的情况,需要更换整个气缸盖。
更换前需要先检查替换气缸盖的尺寸精度和材料质量,确保替换后的气缸盖能够完全适应原有发动机工作条件。
5. 检测和保养:更换或修复气缸盖后,需要进行相关检测和保养,包括润滑系统、散热系统、气门系统和点火系统等。
要定期清洗和更换零部件,并进行适当的保养和维护,以确保发动机正常工作。
船用柴油机汽缸盖裂纹原因分析及管理对策
燃烧室组 成零件—— 汽缸 盖及其上 的 阀件 、汽缸套 和
活塞组件 接触 ,燃 气 中某 些低熔点 灰分熔 化并 附着 在 零件金属 表面上 ,在高温 下发生化 学作用 使零件表 面
( 2)冷却水 失压 导致冷 却 中断或水 中
( 2)冷却 水 流通 不 良或形 成气 袋 ,无 法使 空气
油泵 后 ,泵 油驱 气使 活塞头 顶部积 留燃 油 ,在启 动时
一
次点燃 而产生爆震 ,使安全 阀跳开 而导致爆发 压力
过高。
( 3)喷油 器不 良 、喷 油泵定 时不 当等造 成 的不 正 常燃烧 ,导致在燃 烧室 内发生爆 震 ,同时爆发压 力
异常 升高 ,导致柴 油机发生 震动 ,冷却水 侧的肋 骨及
水流导 向肋 等的应力 值增加 ,致使 热应力及 机械应 力
增加 。
3 热 负荷 过 大 .
( )柴 油机 囚长时 间超 负荷运转 ,导 致缸盖 过 1
第 3卷 4 第 6 期
热 ;或 因各缸 的功率不 均 ,使 某缸 超负荷 运行 。
环 的 日常 管理 和 维 护提 出切 实 可行 的 管理 建 议 关 键 词 :柴 油机 ;汽 缸 盖 ;裂 纹 ;船 舶
汽 缸 盖 的工 作 条 件 比较 恶 劣 ,其 底 部 直接 与高
或蒸 汽逸 出 ,则 会造成 局部过热 的状态 ,从而 产生热 应力。
温 、高压燃气 接触 ,承受较 高 的机 械负荷 、热 负荷和
腐蚀作 用 。当管 理不 当时 ,就会 使燃 烧室 的工作条 件
( 冷 却水 温 调整 不 当或停 机 后过 早 中断冷 却 3)
知识点1气缸盖裂纹的检修.
任务一 气Leabharlann 盖的检修(三)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。在柴油机运转中气缸盖产生裂纹的直接原因是轮机员的操作不当、维护保养不良所致.
(四)气缸盖裂纹的修理
为了延长气缸盖的使用寿命,需对缸盖上的裂纹进行修理。 (1)裂纹微小时采用锉刀、油石和风砂轮等工具打磨裂纹处予以消除,羟无损水压试验检验合 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,还可以满足密封性要求。 (3)焊补。当裂纹较小的先铲去裂纹再焊补。为了获得良好的焊补质量,应制定严格的焊补工 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, (5)胶黏剂修理。对气缸盖、气缸套上的裂纹或铸造缺陷(砂眼),依其部位或工作条件选用 有机或无机胶黏剂进行修理。 (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,涂胶黏剂 (如环氧树脂)后将钢板覆盖其上,用螺钉将钢板固定在气缸盖上。 以上修理气缸盖裂纹的方法亦可修理其他有裂纹的零件,应依零件的具体情况选用。修理后, 对有密封要求的零件进行液压试验以检验修理质量。例如对气缸盖进行0.7 MPa压力的水压试 验。
项目二 柴油机主要零部件的检修 任务一 气缸盖(cylinder cover)的检
修
1 气缸盖裂纹的检修 2 气缸盖气阀座面的检修
项目二 柴油机主要零部件的检修 任务一 气缸盖的检修
船用主机缸套经产生裂纹的原因及注意事项
通常用柴油机的排气温度来判断热负荷的高低。排烟温度应严格控制在最高允许值以下,经常及时地测取燃烧压力、压缩压力等各热力参数来分析判断各缸负荷是否均匀,以便及时给予调整。
3. 及时进行扫气道清洁、保证良好的燃烧质量
通过扫气口检查缸套工况,及时清洁扫气道和扫气口及保持泄放管的畅通是减少磨料磨损的有效措施。
经常会遇到主机缸套裂纹的问题,不但给船公司造成较大的经济损失,而且还给轮机管理人员增添了很大的工作量。这种情况虽然有设计、制造及材料等多方面的缺陷,但是,如果轮机人员能够及时地根据实际情况采取有效的措施,并加以科学的管理还是可以避免异常裂纹以延长缸套的使用寿命。
缸套的工作条件
气缸是柴油机的主要固定部件之一,燃烧室部件中的主体。柴油机的工作循环是在气缸的工作空间内进行的。活塞在气缸内部往复运动。气缸下半部要开气口,布置气道,上半部要安装缸头等。因此,气缸套上部受到气缸盖安装预紧力的作用,气缸内壁受到燃气的高温、高压和腐蚀作用以及活塞的摩檫、敲击和侧推力作用,气缸的冷却水空间受到冷却水的腐蚀和穴蚀,当采用贯穿螺栓把气缸体、机架和机座紧固到一起时,气缸体会承受极大的压力。
2.及时调整主机油门和均匀调整各缸负荷
根据船舶的装载、污底等情况 、大风浪天气、顶风顶流、浅水区、狭窄航道以及大舵角转向等外界负荷变化较大的情况来选择合适的主机转速,避免主机热负荷过大、甚至超负荷运转。此时,轮机值班人员要及时调整主机油门,杜绝超负荷运转,这对主机的安全、可靠的运转是十分重要的。
船舶柴油机汽缸盖的裂纹产生原因分析及修理
船舶柴油机汽缸盖的裂纹产生原因分析及修理作者:吴辉来源:《中国科技博览》2018年第32期[摘要]我国的经济进入了一个飞速发展的时期,在这个时期下船舶柴油机也得到了快速的发展,但是船舶柴油机汽缸盖经常在非常恶劣的环境中工作,所以会出现一些问题,在本篇文章中我主要分析的是船舶柴油机汽缸盖的裂纹产生原因分析及修理。
[关键词]船舶柴油机汽缸盖裂纹产生原因修理中图分类号:TS413 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2018)32-0157-02柴油机的固定机件是汽缸盖,与此同时,它是柴油机燃烧室的非常重要的组成部分,船舶的柴油机的汽缸盖的类型是非常多的,他们的特点也都不大相同,但他们的结构都非常的复杂,而且在非常恶劣的环境中工作,所以会出现一些问题。
一、船舶柴油机汽缸盖的裂纹产生原因汽缸盖产生裂纹是汽缸盖较为常见的故障。
汽缸盖产生裂纹的根本原因是热应力和机械应力周期性的作用。
船用大型低速柴油机汽缸盖裂纹主要发生在底面孔与孔之间和孔的圆角处,即有应力集中的地方。
具体产生裂纹的部位则随机型、汽缸盖的结构和材料不同而异。
小型柴油机通常在汽缸盖底面进排汽阀孔与喷油器孔之间以及阀座面上产生裂纹。
具体分析汽缸盖产生裂纹主要有以下几方面原因。
1.1 结构设计方面的原因汽缸盖底面汽阀孔周围之所以常产生裂纹,主要因为该处有较大的表面积,因此,受热膨胀和冷却时收缩速度都较大。
例如,柴油机工作一段时间停车后,汽缸盖温度分布变化剧烈,热量通过冷却水和进排汽通道迅速散发,所以在汽阀孔处容易产生裂缝。
再者,由于结构或受力不合理、过渡圆角太小等均会引起过大的机械应力,从而导致裂纹。
1.2 材料和工艺方面的原因汽缸盖材料选择不当,质量不符合要求,铸造时没有很好地消除铸造应力,从而导致零件内部有缺陷,从而使汽缸盖在工作时易产生裂纹。
1.3 装配质量方面的原因汽缸盖螺栓不按规定交叉拧紧,或在发生汽缸盖平面漏汽时拧紧该处的螺母来解决,都会造成汽缸盖受力不均匀而产生裂纹。
船舶汽缸盖裂纹与检修课件
)论文题目:船舶汽缸盖裂纹与检修二级学院:轮机工程学院专业:轮机工程技术班级:摘要在简要介绍船舶柴油机气缸盖恶劣的工作环境基础上,指出它容易产生的故障,并针对常出现的裂纹故障,分析其裂纹产生的原因,并指出如何检查裂纹,以及一些应急修理方法,最后给出预防气缸盖裂纹产生的措施。
关键词船舶;柴油机;气缸盖;裂纹;检查;处理;预防Abstract(3号黑体,居中)This essay firstly introduces the abominable working environment in which the diesel engine cylinder cover woeks,points out it easy to be in crouble and analyzes the causes leading to cracks.It also tells how to repair the cracks just by checking the cracks and preventing its appearance damage.Some measures are given here.Keywords Ship;Diesel Engine;Cylinder Cover;Crack;Check;Repair;Prvent目录1 引言 (1)2 汽缸盖产生裂纹的部位 (1)3 汽缸盖产生裂纹的原因 (1)3.1 结构设计上的原因 (5)3.2材料和工艺上的原因 (6)3.3装配和质量上的原因 (6)3.4操作和管理上的原因 (6)3.5维护和保养不良的原因 (6)4 汽缸裂纹的检查方法 (1)4.1 直接观察法 (6)4.2 着色探伤法 (6)4.3 液压试验法 (6)4.3 其他方法 (6)5 汽缸裂纹的修理方法 15.1 无机粘接剂修补法 .................................................................... 错误!未定义书签。
柴油机汽缸盖组件常见故障分析与排除
柴油机汽缸盖组件常见故障分析与排除
柴油机汽缸盖组件是指汽缸盖、气门、气门弹簧、气门导管、摇臂、凸轮轴、摇臂轴等构成的整体,是发动机燃烧室的重要组成部分。
柴油机汽缸盖组件的故障直接影响着发动机的性能和寿命,因此分析和排除其故障至关重要。
本文将针对柴油机汽缸盖组件常见故障进行分析和排除。
一、汽缸盖裂纹
柴油机汽缸盖裂纹是一种常见的故障,可能是由于过度加热或过度压力造成的。
裂纹通常是不可见的,但可能导致冷却液泄漏或发动机压力不足。
排除这种故障的方法是使用合适的设备对汽缸盖进行检测,如果检测到存在裂纹,则需要更换汽缸盖。
二、气门失效
气门故障可以由于多种原因引起,如部件磨损、弹簧松动或断裂、气门导管密封损坏等。
如果发现发动机在启动时或加速时存在噪音,或者发动机在行驶中出现间歇性失效,可能是由于气门损坏造成的。
排除这种故障的方法是使用适当的工具检查气门弹簧的紧固程度和导管的密封性,如有必要,则需要更换气门、弹簧或导管。
三、摇臂失效
四、凸轮轴故障
凸轮轴故障可以表现为噪音、不均匀的空转或加速困难等。
凸轮轴故障可能是由于部件磨损、冲击或接触不良等原因导致的。
排除这种故障的方法是使用适当的工具检查凸轮轴、摇臂轴和其他摆臂部件的状态,如有必要,则需要更换故障的部件。
总之,柴油机汽缸盖组件是发动机重要的组成部分,其故障直接影响着发动机性能和寿命,因此我们需要认真分析和排除其故障。
要预防这些故障的发生,我们应该根据要求进行定期维护汽缸盖组件,以确保其功能正常。
如果出现异常情况,及时诊断和修复是非常重要的。
气缸盖裂纹原因分析与防范
气缸盖裂纹原因分析与防范作者:张旭葛秋利来源:《黑河教育》2010年第11期船舶柴油机的气缸盖是其发动机的重要部件,结构形状复杂,工作条件恶劣。
它的底部是燃烧室的一部分,不仅受到高温、高压、燃气的冲刷,而且周期性地承受着很大的、分布不均匀的机械力与热应力,由此产生的裂纹也较为常见。
为此,采取切实措施,防止气缸盖裂纹,是保障机械安全运行的重要步骤。
一、缸盖裂纹原因分析1.热疲劳的影响。
气缸盖底面产生裂纹的原因,是热负荷过高,产生过大的残余拉伸应力。
柴油机工作时,气缸盖底面局部受热,热度可达300~400℃左右,在热膨胀变形受到限制的情况下,会产生强烈的压缩应力。
气缸盖材料在温度超过350℃时,蠕变性能下降,随着柴油机运行时间的延长,因蠕变产生塑性变形会导致此压缩应力逐渐下降。
停车后,受热面的温度降低是在室温状态前,压缩应力已完全消失。
当温度继续下降至室温时,表面即出现残余拉伸应力。
裂纹是否产生,取决于此残余拉伸应力的大小,局部地区温度超过允许值越多,运行时间越长,残余拉伸应力也越大。
如果柴油机一启动就达到极高温度,那么气缸盖在经历第一次“加热——冷却”循环后,马上就会开裂;但通常是经过若干次加热和冷却,拉伸应力逐渐增加而最终出现裂纹,因此这是热疲劳影响造成的裂纹。
2.机械应力的影响。
气缸盖水腔面的裂纹往往发生在进水口入口的支撑筋根部的过渡圆角处,裂纹沿圆同方向延伸,然后沿壁厚方向由水腔表面向燃烧室面扩展。
这种裂纹产生的主要原因是爆炸压力所引起的高频交变机械应力和热负荷所引起的低频交变热应力的复合效应所产生的疲劳损坏。
3.热冲击的影响。
对于急剧加热和冷却,使机械零件局部区域产生剧烈的温度变化,该零件的材料内部就要产生冲击温度波的传播状态,同时产生动态热应力,这种现象被称为“热冲击”。
据对200GZC柴油机上异常启动试验证明(突然启动,突然加负荷至100%),正常启动时,缸盖上鼻梁处的最大瞬间温度变化率为3.9℃/S,而异常启动时则为11.7℃/S,这说明异常启动时热冲击问题要严重得多。
柴油机气缸盖的检查与修理
柴油机气缸盖的检查与修理一、缸盖接触面翘曲及裂纹的检查1.缸盖与缸体接触面的翘曲(1)缸盖与缸体接触面的翘曲表现为:气缸体与气缸盖平面度误差超限,将造成气缸密封不严,漏水、漏气,造成压缩力不足,严重时将冲坏气缸垫。
(2)产生原因:柴油机在高温下时,突然冷却;装配时,没有按规定顺序、扭矩拧紧缸盖螺栓,或者拧紧力矩大小不等;气缸盖的材质不符合要求;在热车状态下拆卸气缸盖,将造成缸盖底平面翘曲變形。
(3)检查方法:缸盖与缸体接触平面的平面度的检查方法:将平尺放在缸盖平面上,用厚薄规测量缝隙的最大值即为平面的平面度。
2.气缸盖裂纹(1)气缸盖出现裂纹表现为:高压气体窜入水箱,致冷却水中有气泡逸出;排气管冒白烟或排水;柴油机功率下降、工作不稳定并发出异常声响,启动困难;柴油机外部漏水。
(2)产生原因:使用管理不当,柴油机过热时,突然加冷水;或在冷态下急剧加热(柴油机启动后不暖机又急剧增加负荷);供油时间不对,产生早燃或爆燃,造成缸盖温度过高等,致使缸盖热胀冷缩而产生裂纹;寒冷季节,停车熄火后,马上放掉冷却水或没有放净,使缸体和缸盖由热骤变冷或因剩余冷却水而冻裂。
冷却系统水垢太多,散热效率差,局部高温而使缸盖产生裂纹。
修理时,气缸盖螺栓没有按规定顺序、规定扭矩拧紧,或各螺栓拧紧程度不一致,造成缸盖、缸体受力不匀而产生裂纹。
缸盖材料问题,如铸造应力和材质缺陷等,会出现应力集中使其产生裂纹。
(3)缸盖裂纹的检查方法:用观察法、荧光探伤法、水压试验及油浸法进行检查。
①观察法。
指直接用眼睛或放大镜观察即可发现的裂纹。
②荧光探伤法。
当用观察法不能断定出有无裂纹时,可用荧光探伤法。
荧光溶液是用0.25L的变压器油、0.5L的煤油和0.25L的汽油混合剂,再加入0.25g金黄色的染料制成的。
对待鉴定部位进行仔细清洗,彻底祛除油污、锈斑;用毛刷涂敷荧光溶液于待检部位,待荧光渗透液流尽后,用35~45℃的清水彻底冲洗,再用紫外线烤灯烘烤2~4min;然后在零件表面涂一层氧化镁显像粉,粉末覆盖10~15min,将多余的粉吹掉;用紫外线灯照射零件表面,则裂纹位置和形状可显示出来。
怎样检测柴油发动机气缸盖是否有裂纹
怎样检测柴油发动机气缸盖是否有裂纹底特律发动机缸盖5102770发动机气缸盖裂纹的诊断检查常见方法有:1、声音法:用金属物件轻轻敲击,如发出的声音不清脆而沙哑,则有裂纹。
然后进行仔细察看,找到裂纹的范围。
2、水压试验法:做好缸盖密封夹具,加压后渗水的部位即为裂纹所在位置。
或用专用水压测验设备对缸盖进行密封水压试验,压力表卸压过快,缸盖可能有裂纹。
3、流体法:可将75%的机油和25%的煤油混合液涂抹在待检查的部位,然后用干棉絮将混合液擦掉,并立即涂上一层氧化锌甲醇溶液,溶液改变颜色的地方即为裂纹所在地。
三菱缸盖37501-70051如果气缸盖裂纹程度较为严重,如:气缸盖的裂纹是穿透性的,或者裂纹产生在关键部位的,以及裂纹程度较为严重的,这些情况无疑都必须更换气缸盖;当裂纹不严重或为了应急或延长使用,可根据不同的场合选择采用合适的方法进行修理。
1、无机粘结剂修补法:这是一种最方便的方法,由于无机粘结剂能够长期在500℃高温下工作,故可用于修补气缸盖底面裂纹。
2、焊修法:气缸盖的裂纹如发生在受力较大或温度较高的部位,可采用焊修法修复。
焊修法的最大优点是接合强度较高。
其工艺为:①、在裂纹两端钻直径为3~4mm的止裂小孔,并将裂纹凿成60~70°的“V”型坡口,清理干净,使之露出金属光泽;②、在室内避风处,用乙炔气焊对焊缝施焊或特种焊条进行电焊焊接。
焊修法可分为冷焊和热焊两种。
热焊时,需将工件预热到600~700℃再进行焊接,这样不易形成较大的内应力,可防止零件产生白口和裂纹。
但热焊,易产生变形和氧化,且工艺复杂,劳动条件较差。
冷焊一般不预热。
但冷焊的生产效率低,焊条的成本高,且冷焊的可靠性较低。
气缸盖裂纹修理后,应对冷却水腔进行0.7MPa的水压试验,以检验修理质量。
裂纹微小时采用锉刀、油石或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。
若裂纹深度达壁厚的3%以上时,停止打磨改用其他方法修理或报废换新。
检查和修复柴油机缸体及缸盖裂纹
检查和修复柴油机缸体及缸盖裂纹首先用金属物件轻轻敲击,如发出的声音不清脆而沙哑,则有裂纹。
然后进行仔细察看,找到裂纹的范围。
如还找不到可利用专门的设备进行水压试验,加压后渗水的部位即为裂纹所在位置。
如果没有专门设备,可将75%的机油和25%的煤油混合液涂抹在待检查的部位,然后用干棉絮将混合液擦掉,并立即涂上一层氧化锌甲醇溶液,溶液改变颜色的地方即为裂纹所在地。
此法也可用煤油或柴油代替机油和煤油的混合液,用白粉笔末、白石灰粉末等代替氧化锌甲醇溶液。
白色粉末应涂得均匀,不可涂得太厚。
在白色粉末变黑的地方即为裂纹所在地。
如果裂纹所在位置受冲击力不很大,可采用粘接法修复;如果裂纹部位的工作温度在300℃以下,可用环氧树脂粘补;裂纹部位工作温度较高时,可用氧化铜一磷酸无机粘合剂粘补。
粘补时需将被补部位除尘、除油、除锈、干燥、起糙,然后涂上配制好的粘合剂,根据需要在外再贴敷玻璃布或金属补板。
如果裂纹发生在内部且强度要求很高的地方,可采用焊接法,目前经常应用的是电焊冷焊法。
首先用钢丝刷清洁裂纹,最好用气焊火烤一下,然后在裂纹两端各钻一孔;用錾子沿裂缝开一条深度不超过工件2/3的75~85°的“V”形槽。
选用大小适合的铸铁焊条,用130~250安培的焊接电流,焊接时要分段进行。
一般每次焊10~15毫米长的一段,焊一段用手锤轻轻敲打焊缝,待工件温度下降到30~40℃时,再焊下一段,直至全部焊接完毕,并对部位进行錾削除刺去毛。
如果裂纹范围较广较集中,可采用补板法修复。
首先将裂纹部位用钢丝刷清洁,在裂纹两端各钻一孔。
根据裂纹范围,离裂纹边缘约18毫米切取厚2~3毫米的钢板或铜板作补板。
用直径为4毫米左右的钻头沿补板边缘钻孔,每孔间隔15~18毫米。
把补板置于裂纹部位,以补板为模板,在被补件上钻孔,并加工成螺孔。
将补板贴近被补件的一侧涂上红铅油,然后安装在被补件上,用螺栓紧固。
修补小裂纹可采取钉补法。
用直径5毫米的钻头,沿裂纹间隔钻孔,并攻制螺纹,然后用紫铜棒制成的螺钉拧入螺纹孔中,其深度与缸垫的厚度相同,留在机体表面的螺钉用手据在距机体表面2~3毫米处锯断。
船舶柴油机汽缸盖裂纹产生的原因、修理及预防
这 是 一 种 最 方 便 的 方 法 , 由 钢 或 青 铜 ,衬 套 端 部 与 阀 孔 底 部
痕 法 、 直 接 观 测 法 、 液 压 试 验 于 无 机 联 结 剂 能 够 长 期 在 5OO℃ 高 加 紫 铜 垫 以 密 封 。
法 。 (1)着 色 显 痕 法
首 先仔 细擦 干汽 缸 盖 的检 查 表
时 易 产 生 裂 纹 。
大 。 故 应 暖 初
(3)装 配质量 方 面
待 油 、 水 温 度
孔周 围之 所 以
汽 缸 盖 螺 栓 不 按 规 定 交 叉 拧 频 繁 启 动 、俜
为 该 处 有 较 紧 ,或 在 发 生 汽 缸 盖 平 面 漏 气 时 转 均 会 使 机 韦
受 热 膨 胀 和 拧 紧 该 处 的 螺 母 来 解 决 , 都 会 造 加 ;冷 却 与 润
维普资讯
船 舶 柴油 机 汽 缸 盖 裂 纹 产 生 的 原 因 修 理 及 预 防
黑龙江省航道局 邓忠起 戴丽杰
船舶 柴 油机 汽缸 盖 产 生裂 纹是 汽缸 盖较 为 常见 的故 障 。汽 缸盖 产 生裂 纹 的根 本原 因是 热应力和机械应力周期性的作用;本文针对汽缸经常出现的裂纹故障进行分析 ,指 出如何 检 查 裂 纹 , 以及 一 些应 急修 理 方 法 ,并 给 出预 防 汽 缸 盖 裂 纹 产 生 的措 施 。
22 船 艇 Ships& Yachts·第 270期 ·4·2007
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生裂 纹 的部 位 械 应 力 , 从 而 导 致 裂 纹 。
转 或 在 未充 分 j
拘结 构 和 材 料 (2)材 料 和 工 艺 方 面
大 负 荷 ,使
“EPTA”轮主机气缸盖裂纹的原因分析与管理
该 机 型 油 头 的油 嘴 是 伸 进 在 气 缸 盖 的 燃 烧 室
里, 其伸人部分的长短就直接影响雾化的油束 与气 缸盖表面的距离 , 如果这部分过短 , 那么部分雾化 的
油束就 会喷射 到气 缸 盖 内壁 顶部 , 油 不是 雾 化 状 燃
× 0 m, 6m 经仔细检查后发现每只的凹坑内有一条约 3 m的裂纹 , 图 1 m 见 。这 种 情 况 先 后 又 在 N . 、 O 1
N . O 5缸发现 。
裂 纹是较 为常 见 的。 一般 来 说 , 烧 室 部件 裂 纹 多 燃
发 生在触火 面 , 别是 金属堆 积及 应力 集 中的地方 , 特 如气 缸盖底 面 的各 阀座孑 处 及 阀 间区 域 。 当然. L 能 够造 成气缸 盖裂纹 的原 因较 多 , 除与本 身 的材料 、 结 构上 的合理性 及加 工 制 造 质 量有 关 外 , 与 轮 机人 还
关 键词 : 气缸盖 裂纹
引 言
原 因 分析
管理 20 0 5年 9月 2 日靠 青 岛港 , 主机 检修 计划 , 0 按 大 管轮 和 机 工 长 更 换 主 机 N . o 3缸 油 头 ( 行 8 运
船 用柴油 机气缸 盖上 通 常布 置进 排气 阀 、 喷油 器 、 功 阀、 示 安全 阀 , 缸盖 的 内腔要 布 置相 应 的通 气
19 年在 SA GY N I 6 9 S N O G HC船厂制造 , 主推进选用
M N —B W L5 C 6 缸 , 径 30 m, 程 A & 63 M , 缸 5m 冲
15 m 额 定功 率 35 k 营运转 速 10 P 最 大 00 m, 3 3w, 8 R M,
船用柴油机汽缸盖裂纹原因分析
描述: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...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。
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。
船舶柴油机汽缸盖裂纹及其检修
船用柴油机汽缸盖裂纹及其检修方法汽缸盖作为柴油机的固定机件,也是柴油机组成部分。
船用柴油机汽缸盖的结构形式繁多,随机型不同而异。
在其上通常布置有排气阀、喷油器、示功阀、启动阀、安全阀以及驱动机构等,汽缸盖的内部要布置相应的流道、孔道及冷却水腔等,因此各种形式的气缸盖的共同特点是结构复杂,孔道较多,壁厚很不均匀。
柴油机气缸盖不仅结果复杂,而且工作条件、受力情况也十分复杂、恶劣。
气缸盖的底面直接与高温高压燃气接触,不仅受到高温高压燃气的腐蚀和冲刷,而且承受较高的机械负荷与热负荷;底面在燃气的爆发压力下产生很大的机械应力,壁厚与温度的不均匀导致较高的热应力;螺栓的预紧力使气缸盖承受着压应力,并与燃气压力共同作用使气缸盖受到弯曲作用。
此外,冷却水腔还受到水的腐蚀。
正是由于汽缸盖如此恶劣的工作条件,致使汽缸盖很容易损坏。
通常损坏形式为:其底面和冷却水腔容易产生裂纹,还有气阀底面和导套容易磨损、冷却水侧被腐蚀等。
一:气缸盖出现裂纹的部位船用柴油机气缸盖的裂纹主要发生在气缸盖底面有应力集中的地方,如孔与孔之间或空的圆角处、冷却水腔的截面变化等。
产生裂纹的具体部位则随机型、气缸盖的结构和材料部不同而不同。
船用四冲程柴油机在进排气孔和喷油器之间以及阀座面上容易产生裂纹。
当裂纹产生在底面时,多为径向裂纹;当裂纹产生在外部时,裂纹大多是从中央喷油器孔向进排气阀孔扩张,这是由于小孔处的应力集中所致。
二:气缸盖出现裂纹的原因气缸盖裂纹是气缸盖较为常见的故障。
气缸盖产生裂纹的根本原因是热应力和机械应力周期性的作用。
在交变的热应力和机械应力的作用下,将产生疲劳裂纹,从而导致气缸盖裂纹。
具体分析气缸盖产生裂纹主要有以下几个原因。
1:结构设计上的原因气缸盖底面气阀孔周围之所以常产生裂纹,主要是是因为该处有较大的表面积,因此,受热膨胀和冷却收缩速度都比较大。
例如,柴油机工作一段时间停车后,气缸盖温度分布变化剧烈,热量通过冷却水和进排气通道迅速散发,所以在气阀孔处易产生裂纹。
柴油机缸盖、缸套裂纹的原因、现象和预防措施
柴油机缸盖、缸套裂纹的原因、现象和预防措施
柴油机气缸盖、气缸套裂纹的现象有哪些?
1)启动前冲车时,示功阀有水汽或水珠喷出;
(2)打开气缸检查口并盘车可以发现活塞顶部有积水;
(3)气缸冷却水耗量明显增加,气缸冷却水压力表抖动,气缸冷却水出口温度高;
(4)膨胀水柜有大量气泡;
(5)四冲程机的滑油循环柜中的水分明显增加。
★柴油机气缸盖、气缸套裂纹的原因有哪些?
(1)冷却水水质处理不当,冷却水调节过低或过高;
(2)柴油机燃烧不良(往往造成缸套上部裂纹);
(3)气缸过度磨损或拉缸;
(4)柴油机在超负荷下长期工作;
(5)吊缸时在缸内留有异物或汽缸盖水击。
★防止柴油机汽缸盖、气缸套裂纹的预防措施
1)加强冷却水化验和投药处理,定期清洁冷却水腔;2)注意汽缸水温度控制在规定范围内并尽可能偏高一些;3)加强燃油系统和换气系统的维护和管理,避免汽缸局部过热或造成过度磨损、拉缸;4)定期检查调整喷油设备,防止单缸超负荷;5)启动前充分暖机;机动操纵时,尽量避免加速和减速过快。
6)检修期间严格按照说明书的要求上紧缸盖螺栓。
船舶柴油机气缸盖的裂纹及其检修工艺
螺 钉 扣合 工 艺在 气缸 盖 裂纹修 理 中的 应 用 ,具 有 一 定
的 实用意 义 。
修理
关 键 词 :船 舶 柴 油 机 气 缸 盖 裂 纹 应用
检 查
气 缸 盖是 柴 油 机 的固 定机 件 ,是 柴 油机 燃烧 室 的 组成 部分 。 船用 柴 油机 气 缸盖 的 型式 繁多 、 构 各异 。 结 在气 缸盖 上 通 常布 置进 排气 阀 、 喷油 器 、 功 阀 、 动 示 启
等于额定值 , 再将支点固定 ; 如果 P ) 额定值 , 则将图 4中 的支点 F: 移 ,直 到 P 等 于额 定 值 ,再将 支 点 下 固定 ; 如果 P 等 于 额定 值 , 明调 节状 况 理 想 , 说 不必
实验时 ( 理想 工 况 ) 测示 功 图仔 细 比较 , 所 正确 选择 调
修 理前 , 应进 一步 查 明裂纹 的部 位 、 度 , 长 可采 用
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船 舶柴 油 机 气 缸 盖 的 裂 纹及 其检 修 工 艺
宁 波 海运 集 团 总公 司 施 洪新
[ 内容 提要 ] 文详 细论 述 了柴油机 气缸 盖 裂纹 产 此 生的部 位 、 因 、 查 方法 , 原 检 并介 绍 了波浪键 —— 密封
整 时 机 , 保 主机经 济可 靠地 运行 。 确
< 航海技术 > 2 0 年 02
第4 期
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2 1 设 计 不合 理及 材 料 内部 缺 陷 .
结 构或 受 力不 合 理 、 渡 圆角 太小 、 过 材料 内部有 缺
陷 等均 会 引起 应力 集 中 , 加速 疲 劳破 坏 。
2 气 缸盖 裂纹 产生 的 原 因
气 缸 盖 产生 裂 纹 的根 本 原 因是 热应 力 和机 械 应力 的周 期 性作 用 。 在交 变 的热 应 力 和机 械应 力 的作用 下 ,
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船用柴油机汽缸盖裂纹及其检修方法汽缸盖作为柴油机的固定机件,也是柴油机组成部分。
船用柴油机汽缸盖的结构形式繁多,随机型不同而异。
在其上通常布置有排气阀、喷油器、示功阀、启动阀、安全阀以及驱动机构等,汽缸盖的内部要布置相应的流道、孔道及冷却水腔等,因此各种形式的气缸盖的共同特点是结构复杂,孔道较多,壁厚很不均匀。
柴油机气缸盖不仅结果复杂,而且工作条件、受力情况也十分复杂、恶劣。
气缸盖的底面直接与高温高压燃气接触,不仅受到高温高压燃气的腐蚀和冲刷,而且承受较高的机械负荷与热负荷;底面在燃气的爆发压力下产生很大的机械应力,壁厚与温度的不均匀导致较高的热应力;螺栓的预紧力使气缸盖承受着压应力,并与燃气压力共同作用使气缸盖受到弯曲作用。
此外,冷却水腔还受到水的腐蚀。
正是由于汽缸盖如此恶劣的工作条件,致使汽缸盖很容易损坏。
通常损坏形式为:其底面和冷却水腔容易产生裂纹,还有气阀底面和导套容易磨损、冷却水侧被腐蚀等。
一:气缸盖出现裂纹的部位船用柴油机气缸盖的裂纹主要发生在气缸盖底面有应力集中的地方,如孔与孔之间或空的圆角处、冷却水腔的截面变化等。
产生裂纹的具体部位则随机型、气缸盖的结构和材料部不同而不同。
船用四冲程柴油机在进排气孔和喷油器之间以及阀座面上容易产生裂纹。
当裂纹产生在底面时,多为径向裂纹;当裂纹产生在外部时,裂纹大多是从中央喷油器孔向进排气阀孔扩张,这是由于小孔处的应力集中所致。
二:气缸盖出现裂纹的原因气缸盖裂纹是气缸盖较为常见的故障。
气缸盖产生裂纹的根本原因是热应力和机械应力周期性的作用。
在交变的热应力和机械应力的作用下,将产生疲劳裂纹,从而导致气缸盖裂纹。
具体分析气缸盖产生裂纹主要有以下几个原因。
1:结构设计上的原因气缸盖底面气阀孔周围之所以常产生裂纹,主要是是因为该处有较大的表面积,因此,受热膨胀和冷却收缩速度都比较大。
例如,柴油机工作一段时间停车后,气缸盖温度分布变化剧烈,热量通过冷却水和进排气通道迅速散发,所以在气阀孔处易产生裂纹。
再者,由于结构或受力不合理、过度圆角太小等均会引起过大的机械应力,从而导致裂纹。
2:材料、工艺上的原因气缸盖材料选择不当,质量不符合要求,铸造时没有很好地消除铸造应力,从而导致零件内部有缺陷,使气缸盖在工作时容易产生裂纹。
3:装配质量上的原因气缸盖螺栓不按规定交叉拧紧,或在发生气缸盖平面漏气时拧紧该处的螺母来解决,都会造成气缸盖受力不均而产生裂纹。
喷油器安装不正确,会引起气缸盖底面局部变形,增大喷油器孔处所受的拉应力,使之容易产生裂纹。
4:操作和管理上的原因柴油机长期在超负荷条件下运转或在未充分暖缸的情况下突然增大负荷,使气缸盖从冷态急剧变为热态,或在高温下急剧冷却而产生裂纹。
柴油机冷启动或启动后加速太快,致使气缸盖底面与冷却面温差过大,热应力增大。
故应暖机后再启动,水温升高后方可加速;频繁启动、停车和长期超负荷运转均会是机械应力和热应力增加;冷却与润滑不足或中断,亦会导致机件过热。
5:维护保养不良的原因安装气缸盖时未按规定上紧螺栓,螺栓受力不均,使气缸盖产生过大的附加应力;长期使用,未清洁冷却水道,致使水腔积垢,影响散热,引起过大的热应力,从而导致裂纹的产生。
三:气缸盖疲劳裂纹1:热疲劳裂纹在地板受热面“鼻梁区”产生热疲劳裂纹是四冲程柴油机气缸盖较为常见的损坏形式。
产生热疲劳是由于受热面的温度超过材料的使用极限而发生蠕变,引起塑性变形。
当气缸盖在冷热交替情况下工作时,受热面的收缩性变形而受阻,从而产生残余拉应力。
受热面超过极限温度越多,运行时间越长,残余拉应力就会越大,最终因应力的反复交变而出现疲劳裂纹。
严重时可能经过一次冷热循环便出现裂纹。
2:机械疲劳裂纹气缸盖底板在缸内气体压力作用下发生周期性弯曲变形,其最大拉伸应力发生于底板的内侧表面,阀孔尖角处应力集中很严重,再叠加上的作用,于是机械疲劳裂纹以此尖角为起点,沿阀孔周围逐渐向受热面扩展而裂穿。
3:腐蚀性疲劳裂纹冷却水中含有各种酸根离子和溶解氧将金属发生电化学腐蚀和氧化,金属晶界是首先被腐蚀和氧化的部位。
这将导致被腐蚀的表面变得粗糙并产生应力集中,是材料的疲劳强度显著降低,又由于气缸盖与气缸套的圆锥部分配合不良,以及气缸盖螺栓的过分紧固,在柴油机运转时,是密闭凸院冷却水侧产生较大的脉动机械应力。
在腐蚀和较大的脉动机械应力共同作用下,从冷却水侧开始发生腐蚀疲劳裂纹。
四:气缸盖裂纹检查通常,气缸盖裂纹都有一个产生和发展的过程,因此,平时认真检查、仔细观察、及早发现,就能避免机损事故的发生。
气缸盖裂纹检查主要有3种方法:直接观察法、着色探伤法、液压实验法。
1:直接观察法可根据冷却水压力表指针的摆动和膨胀水箱中水位的上下波动及有无气泄、油渍等来判断气缸盖是否有裂纹,还可通过示功阀检查排气是否冒白烟或有然烧不良现象来判断裂纹发生在哪一缸。
经常检查曲轴箱中滑油油位的变化,若油位升高,油中水分明显增加,则应怀疑内有裂纹。
2:着色探伤法着色探伤法渗透液是含有红色颜料、溶剂和渗透剂等成分。
具有渗透力强,渗透速度快,显像时清晰醒目,洗涤性好,化学稳定性好和无腐蚀或低毒等特点。
显像剂为氧化锌、氧化镁或二氧化钛等白色粉末和有机溶剂组成。
显像剂具有悬浮力好,与渗透液有明显的对比,显示缺陷清晰,易于辨别,无腐蚀性等特点。
3:液压实验法对于内部微小的裂纹,如冷却水腔的微小裂纹,用着色法很难检查,通常做液压实现才能检验出来。
液压试验法实质上是在模拟使用条件下对轴承零件材料内部有无缺陷进行检验的一种无损检验发放。
他不需要任何先进的仪器,只用一半的专用夹具和具有压力的气体或液体。
液压试验前,将待检验的零件上的孔、洞等全部堵塞,用专用夹具密封零件形成包括检验部位的密封空腔,注满液体或气体后完全封闭,按要求加压至规定的试验压力,保持一定时间后观察零件外表上有无液体渗出或气体溢出,从而判断零件有无裂纹。
实验用液体可用水和油,也可用空气,以有关要求而定。
试验压力以零件工作条件而定。
柴油机气缸盖冷却水腔试验压力为0.7MPa,保持5分钟。
另外,航行中根据下列现象判断燃烧空气零件有无穿透性裂纹:1)柴油机运转中,轮机员可根据气缸盖或活塞冷却水表压力指针波动或膨胀水箱水位上下波动判断零件有穿透性裂纹。
因为当气缸盖或汽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,压力表指针和膨胀水柜水位均升高;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,冷却水压力急剧降低,压力表指针和膨胀水箱水位又迅速降低。
此外,还可以从冷却水温升高,淡水消耗量增加,扫气想有水流出,膨胀水箱的透气管有气泡冒出和冷水中有油星等现象进一步判断。
2)启动前进行转车和冲车时,轮机员应打开示功阀观察有无水汽和水珠喷出。
如有水汽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,应进一步检查和处理,否则缸内积水较多直接启动就会造成水机事故。
3)曲柄箱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部件有穿透性裂纹使冷却水大量漏入。
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、气缸盖和气缸盖表面有锈痕,或活塞顶部积水等,说明燃烧室零件有穿透性裂纹。
4:其他方法在检修时,还可用荧光法、磁力探伤法,超声波探伤法、射线探伤法等多种方法来检查裂纹。
五:气缸盖裂纹的应急修理如果气缸盖裂纹程度较为严重,比如气缸盖裂纹时裂穿性的,或者裂纹在关键部位,或者裂纹程度较为严重,这些情况无疑都必须更换气缸盖;但裂纹不严重或为了应急或延长使用,可根据不同的场合选择采用合适的方法进行修理。
1:无机粘结剂修补法这是一种最方便的方法,由于无机粘结剂能够长期在500度高温下工作,故可用于修补气缸盖底面裂纹。
但是由于次温度限制,所以建议在温度处的裂纹采用有机粘结剂修补。
2:镶套修理法主要用于气缸盖进、排气阀孔或喷油器孔内的修理。
通常,采用此修理后汽缸套可以使用两年以上。
3:金属扣合法此法的特点是能保证强度又有很好的密封性。
对于缸盖底面裂纹的修理较其他方法可靠,为了增加密封性还可以在裂纹处先涂一些无机粘合剂或有机粘合剂,这样效果更好。
4:焊补法当裂纹较短时,铲除干净裂纹口附近。
然后进行焊补。
可用电焊或者气焊进行修补。
此方法对于焊补要求严格,尤其是铸铁缸盖焊接部位更应特别小心,如焊前的预热、焊后的退火处理及焊条的选择等。
因为稍有不当就会在短期使用后因热应力而再次产生裂纹。
六:预防气缸盖产生裂纹的措施为了保证柴油机的正常运转,作为柴油机的重要部件,预防其产生裂纹更为重要,总结了几条措施。
1:改善气缸盖的材质通过改善材质来减少气缸盖裂纹的产生是一个颇为有效的措施,如缸径为400mm以下的气缸盖通常以灰色铸铁最为普遍,而缸径大于400mm时,由于灰铸铁经不起打的变形的长期考验,因而以改用球墨铸铁为宜。
2:气缸盖设计优化如近年来许多中速柴油机都采用双层底气缸的结构形式,它的设计观点是把热负荷和机械负荷分开来处理,采用较薄的底板可以提高冷却效果,降低底板温差,即用较薄的底板承受热负荷,采用较厚的顶面板、中间隔板和圆周壁来提高刚度承受加机械负荷,这样使得机械应力和热应力各得其所。
再如,为减少燃烧室壁上的热应力,缸盖四周不能箍的太紧,气缸盖与缸套的定位凸肩要留有充分的余地,如有缸盖阀门的过桥处常易产生裂纹,可在产生裂纹的部位预先铣去一部分金属,以减轻应力集中程度,从而减少了由于热应力过大而导致裂纹产生的几率。
3:加强对气缸盖过热部位的冷却在柴油机投入运行前,彻底清洗冷却水腔,保证水路畅通。
控制冷却水的质量,按说明书的规定控制好冷却水的温度、温差和流量。
在柴油机气缸盖冷却水道内增设挡水板,加快水流的速度,且对水流给以必要的引导,使其定向的冲刷排气阀和喷油器,使这些受热的元件得到较好的冷却。
避免长时间超负荷运转,防止过热。
4:轮机人员的操作管理科学化对柴油机操作管理不当,同样会导致气缸盖产生裂纹。
如冷启动或者冷启动后加速太快,都容易产生裂纹,如果加速太快,燃烧室部件就会因内外壁温差过大而产生过大的热应力,长此下去,就会产生裂纹,因此,轮机人员启动主机前必须充分暖机,启动后不可加速太快,待油温和水温升高后,方可加至全速,同时还要及时清除冷却水腔中的水垢和铁锈。
结论气缸盖对于船舶柴油机是一个十分重要的部件,由于气缸盖的工作条件十分恶劣,在正常条件下气缸盖出现裂纹是不可避免的。
气缸盖产生裂纹也是多方面的,只有认真对故障进行统计分析,在实际工作中遇到问题应从多方面因素进行综合考虑与判断。
此文在分析探讨裂纹的原因的基础上,提出了在使用和保养中减少船舶柴油机气缸盖产生裂纹故障的处理及预防措施,有利于减少气缸盖的故障,保持柴油机良好的性能,对于提高船舶柴油机的整机寿命和机械设备的使用有十分重要的意义。