船用柴油机汽缸盖裂纹原因分析

船舶轮机主机缸套裂纹原因分析及对策探究摘要：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。

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。

MANBW5L80MCE主机气缸套裂纹分析船型：BULK CARRIER散货，主机型号 MAN B&W 5L80MCE, 制造厂家：KHI一. 大概损坏情况介绍：我轮在海上正常航行，轮机员在巡回检查中发现缸套冷却水和主机排烟从主机第一缸气缸盖和缸套的接触面附近漏泄出来。

水的泄露量大概是每小时16升左右。

后续我们检查换下来的气缸套发现，在缸套内表面燃烧室部位有一道裂纹，垂直方向从上向下延伸大概20厘米左右。

这条裂纹从缸套内上面表面一直渗透到外表面，这里有冷却水孔的地方，从而引起漏水。

在缸套内表面还发现了其他的裂纹。

二.可能的原因分析根据裂纹情况，我们判断这些裂纹是由于热量过热造成的。

这些引起热裂纹的可能原因如下：1.过度扭力2.燃油预处理不充分3.高压油泵或者油头故障4.增压器或者空气冷却器脏堵5.最大压速比增加6.活塞环的卡死或者串气从后续的检查可以看出，裂纹都是在缸套的同一侧一个方向，所以油头的问题应该是最大的可能原因。

至于其他因素，如透平进口温度，所有缸都是过高的。

问题活塞环也是比其他活塞环更脏，污染脏堵的更厉害的。

因为这是一条比较旧的老船，增压器老化比较严重，性能受限，再加上主机油头有毛病，引起后燃，导致主机缸套局部过热，内表面距燃烧室近的地方裂纹。

三.当时发现漏水漏烟时我们采取的措施。

我们马上把第一缸高压油泵燃油齿条减少20%，并且把这一缸的气缸油增加20% ，主机功率减少了。

我轮又航行了五天到达了最近的卸货港并且顺利靠泊。

靠泊后公司马上安排了修理队到船帮忙换了缸套。

四. 针对以上事故的对策。

这件事情发生后公司尽快安排了进坞大修。

透平的透平叶片换新，对空冷器进行了化学清洗，对主机所有缸吊缸检查。

我们在船船员也要努力保持每一缸的活塞运转在良好的状态中。

经常对油头进行维护保养，保证一个油头都能保持良好的工作状态。

当船在抛锚时，我们要经常进行活塞活塞环和缸套的检查。

操纵主机时，我们要留意燃气进主机透平温度的增加速度，特别是机动航行和大风浪天航行一定要避免超扭矩的发生。

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。

柴油机气缸盖的维修气缸盖是柴油机中结构最复杂的铸件，它与活塞和气缸套构成燃烧室。

对于中小功率的柴油机来讲，多缸机的缸盖是将所有气缸的缸盖都铸在一起成为一个统一的多缸机缸盖，这样结构紧凑，体积小。

使用中气缸盖的损伤主要包括裂纹、磨损和变形。

一、气缸盖裂纹气缸盖裂纹一般出现在气门座圈周围。

如裂纹宽度不超过0 5 mm，仍可继续使用。

1. 裂纹产生的原因发生原因大多由于气缸盖处于高温有关，具体原因如下。

（1）气缸垫没有很好地安装在气缸盖与气缸体之间。

其间的孔位没有很好地对准，降低了冷却水的流量，从而影响冷却效果，使冷却水温度很高，导致机体温度升高。

（2）使用中当机器温度较高的情况下，更换冷却水，由于剧冷、剧热，最易引起气缸盖裂纹的发生。

因此必须注意在机温很高时不许向发动机内加入冷水。

严禁先启动发动机，再加入冷却水。

（3）产生裂纹部位的壁厚单薄，设计强度不足。

（4）经常性供油时间太迟或过早，易使发动机产生早燃和爆燃，从而导致气缸盖底面温度升高。

（5）产生裂纹的部位水道过窄或拐角过小，冷却水循环缓慢，散热不良，在冷热不均时，膨胀不一致引起气缸盖裂纹。

（6）冷却水内含碱性较大，水套内易产生水垢而又没有及时按规定保养。

由于水垢等原因，更加降低了冷却系统的效能，从而容易引起气缸盖裂纹。

如气缸盖内积1 mm厚的水垢，气缸盖底面的温度约升高170 ℃。

这样就会引起局部更大的热应力集中，加速气缸盖裂纹的产生。

（7）气缸盖或气缸体在铸造制成后，由于没能很好地进行时效处理，消除内应力，致使缸盖和缸体内部存在着很大的内应力，使气门座之间部位产生裂纹。

2．气缸盖裂纹的检查方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。

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。

某轮主机缸套裂纹的原因及对策2010年3月16日摘要：文章介绍了主机缸套裂纹事故的处理经过并对其形成原因进行了详细分析，指出局部热疲劳是导致裂纹的关键因素，并对今后防止类似故障发生提出了相应的对策，对类似故障的解决具有指导意义。

关键词：主机缸套裂纹分析对策1前言某轮(22，000载重吨，多用途杂货船，1997年9月出厂)，于2000年8月25日从南非至荷兰的航行途中，于23：22时主机No.1缸扫气箱高温报警，主机自动降速，值班轮机员立即现场触摸各缸道门温度，感觉无明显异常，以为是温度传感器故障，遂将该警报复位，主机开始进入自动加速程序。

23：35时当主机自动加速到71RPM时，忽听一声爆响，同时空冷器冷却水低压报警，主机缸套水低压报警，随即缸套水备用泵自动启动，透平发出一声喘振，主机后部透平附近有黑烟，并有“嗤嗤”的漏气声，主机再一次自动降速。

值班轮机员立即通知老轨、二轨，同时通知驾驶台停车。

老轨、二轨下机舱检查至No.1缸后部时，发现大量水从缸套部位流出，水被气流吹成水雾。

此时由于惯性，主机还没有完全停下来，尚看不清具体的破漏处，待主机转速进一步下降、气流减小后，发现冷却水套有一道约10mm宽、自上而下的贯通裂纹，水从裂纹处流出。

再进一步检查：发现N0.1缸缸套在透平侧自缸套上沿始有大约100cm长纵向裂纹，在纵向裂纹的两侧有3道横向裂纹。

进一步检查其它缸情况，均有不同程度的裂纹。

公司接到船上报告后，紧急安排在拉斯帕尔马斯港更换了N0.1缸套，同时紧急订购其它缸备件并计划在荷兰、比利时供船。

9月10日，该轮先后抵达鹿特丹和安特卫普两港，由于时间原因(缸套备件没有现货)，只好在第一港安排服务工程师上船，对已裂纹的N0.2、3、4、5、6主机缸套进行临时性修理。

10月21日，该轮抵阿姆斯特丹港，公司紧急定购4只缸套备件供船，另一只仍在韩国加工，计划安排在加拿大供船。

同时安排修理机舱行车，指导船舶换新N0.3、N0.5缸套，因船期原因，无法完成全部缸套换新。

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。

MAN K6Z70/120E型柴油机缸套裂纹原因和避免措施1 引言:MAN K6Z70/120E型机为老机型，目前轮机管理人员在远洋和近洋船舶仍能遇到这种型号的主柴油机。

笔者认为管理上最大的问题是缸套裂纹。

该型机早已淘汰，缸套备件难以订购，因此缸套裂纹问题应引起轮机管理人员足够重视。

本文以笔者在“XX”轮工作期间主柴油机缸套裂纹为例进行原因分析，结合工作经验提出避免措施，希望能对轮机管理人员起到借鉴作用。

2 K6Z70/120E型机基本参数和构造:“XX”轮1976年由日本建造，主机机型为KAWASAKI&MANK6Z70/120E。

缸径700mm，冲程1200mm，最大持续功率9300PS，额定转数145RPM，最高爆发压力Pz为76kg/cm2，平均指示压力11.97kg/cm2，压缩比10.86，发火次序l-5-3-4-2-6，压力和温度参数见表1。

表l K6Z70/120E型机压力和温度参数缸套冷却水与活塞冷却水属于同一泵浦同一系统水，压力靠缸套冷却水进机阀调整，从而各自达到压力范围；淡水进机温度是一样的无法额外调整，因而活塞和缸套进机温度相同。

增压系统由两部定压增压的增压器和活塞底部泵气增压系统组成，无鼓风机，其中NO.2、NO.3、NO.5、NO.6缸活塞底部有泵气作用，NO.1和NO.4活塞底部空间通大气无泵气作用。

低负荷时扫气压力0.4bar以下，压力继电器动作使液压转换阀打开，使活塞底部泵气后的空气去透平后的并联喷管系统喷射引流(INJECTION WORKING)，增加增压空气压力防止低负荷喘振；高负荷时扫气压力0.4bar以上并联喷管系统不工作(INJECTIONNOT-WORKING)，活塞底部泵气空气经过NO.3空冷器冷却后直接与增压器增压空气并联进入扫气箱。

该型机为半回流扫气。

缸套上排排气孔共6个，主要布置于缸套一侧范围，其中中间排气口较大。

下部进气口共10个，布置于缸套圆周285°范围一侧。