珀金斯Perkins船用柴油發(fā)動(dòng)機氣缸蓋出現裂紋的原因與檢查應急修理方法

 

 Perkins汽缸蓋作為柴油機的固定機件，也是柴油機組成部分。珀金斯Perkins船用柴油機汽缸蓋的結構形式繁多，隨機型不同而異。在其上通常布置有排氣閥、噴油器、示功閥、啟動(dòng)閥、安全閥以及驅動(dòng)機構等，珀金斯Perkins汽缸蓋的內部要布置相應的流道、孔道及冷卻水腔等，因此各種形式的珀金斯Perkins氣缸蓋的共同特點(diǎn)是結構復雜，孔道較多，壁厚很不均勻。

   珀金斯Perkins柴油機氣缸蓋不僅結果復雜，而且工作條件、受力情況也十分復雜、惡劣。氣缸蓋的底面直接與高溫高壓燃氣接觸，不僅受到高溫高壓燃氣的腐蝕和沖刷，而且承受較高的機械負荷與熱負荷；底面在燃氣的爆發(fā)壓力下產(chǎn)生很大的機械應力，壁厚與溫度的不均勻導致較高的熱應力；螺栓的預緊力使氣缸蓋承受著(zhù)壓應力，并與燃氣壓力共同作用使氣缸蓋受到彎曲作用。此外，冷卻水腔還受到水的腐蝕。

正是由于汽缸蓋如此惡劣的工作條件，致使汽缸蓋很容易損壞。通常損壞形式為：其底面和冷卻水腔容易產(chǎn)生裂紋，還有氣閥底面和導套容易磨損、冷卻水側被腐蝕等。

一：珀金斯Perkins氣缸蓋出現裂紋的部位

 船用柴油機氣缸蓋的裂紋主要發(fā)生在氣缸蓋底面有應力集中的地方，如孔與孔之間或空的圓角處、冷卻水腔的截面變化等。產(chǎn)生裂紋的具體部位則隨機型、氣缸蓋的結構和材料部不同而不同。

船用四沖程柴油機在進(jìn)排氣孔和噴油器之間以及閥座面上容易產(chǎn)生裂紋。當裂紋產(chǎn)生在底面時(shí)，多為徑向裂紋；當裂紋產(chǎn)生在外部時(shí)，裂紋大多是從中央噴油器孔向進(jìn)排氣閥孔擴張，這是由于小孔處的應力集中所致。

氣缸蓋裂紋是氣缸蓋較為常見(jiàn)的故障。氣缸蓋產(chǎn)生裂紋的根本原因是熱應力和機械應力周期性的作用。在交變的熱應力和機械應力的作用下，將產(chǎn)生疲勞裂紋，從而導致氣缸蓋裂紋。具體分析氣缸蓋產(chǎn)生裂紋主要有以下幾個(gè)原因。

1：珀金斯Perkins結構設計上的原因

氣缸蓋底面氣閥孔周?chē)猿．a(chǎn)生裂紋，主要是是因為該處有較大的表面積，因此，受熱膨脹和冷卻收縮速度都比較大。例如，柴油機工作一段時(shí)間停車(chē)后，氣缸蓋溫度分布變化劇烈，熱量通過(guò)冷卻水和進(jìn)排氣通道迅速散發(fā)，所以在氣閥孔處易產(chǎn)生裂紋。

再者，由于結構或受力不合理、過(guò)度圓角太小等均會(huì )引起過(guò)大的機械應力，從而導致裂紋。

2：珀金斯Perkins材料、工藝上的原因

氣缸蓋材料選擇不當，質(zhì)量不符合要求，鑄造時(shí)沒(méi)有很好地消除鑄造應力，從而導致零件內部有缺陷，使氣缸蓋在工作時(shí)容易產(chǎn)生裂紋。

3：裝配質(zhì)量上的原因

珀金斯Perkins氣缸蓋螺栓不按規定交叉擰緊，或在發(fā)生氣缸蓋平面漏氣時(shí)擰緊該處的螺母來(lái)解決，都會(huì )造成氣缸蓋受力不均而產(chǎn)生裂紋。噴油器安裝不正確，會(huì )引起氣缸蓋底面局部變形，增大噴油器孔處所受的拉應力，使之容易產(chǎn)生裂紋。

4：珀金斯Perkins操作和管理上的原因

珀金斯Perkins柴油機長(cháng)期在超負荷條件下運轉或在未充分暖缸的情況下突然增大負荷，使氣缸蓋從冷態(tài)急劇變?yōu)闊釕B(tài)，或在高溫下急劇冷卻而產(chǎn)生裂紋。

珀金斯Perkins柴油機冷啟動(dòng)或啟動(dòng)后加速太快，致使氣缸蓋底面與冷卻面溫差過(guò)大，熱應力增大。故應暖機后再啟動(dòng)，水溫升高后方可加速；頻繁啟動(dòng)、停車(chē)和長(cháng)期超負荷運轉均會(huì )是機械應力和熱應力增加；冷卻與潤滑不足或中斷，亦會(huì )導致機件過(guò)熱。

5：珀金斯Perkins維護保養不良的原因

安裝氣缸蓋時(shí)未按規定上緊螺栓，螺栓受力不均，使氣缸蓋產(chǎn)生過(guò)大的附加應力；長(cháng)期使用，未清潔冷卻水道，致使水腔積垢，影響散熱，引起過(guò)大的熱應力，從而導致裂紋的產(chǎn)生。

三：珀金斯Perkins氣缸蓋疲勞裂紋

1:熱疲勞裂紋

在地板受熱面“鼻梁區”產(chǎn)生熱疲勞裂紋是四沖程柴油機氣缸蓋較為常見(jiàn)的損壞形式。產(chǎn)生熱疲勞是由于受熱面的溫度超過(guò)材料的使用極限而發(fā)生蠕變，引起塑性變形。當氣缸蓋在冷熱交替情況下工作時(shí)，受熱面的收縮性變形而受阻，從而產(chǎn)生殘余拉應力。受熱面超過(guò)極限溫度越多，運行時(shí)間越長(cháng)，殘余拉應力就會(huì )越大，最終因應力的反復交變而出現疲勞裂紋。嚴重時(shí)可能經(jīng)過(guò)一次冷熱循環(huán)便出現裂紋。

2: 珀金斯Perkins機械疲勞裂紋

氣缸蓋底板在缸內氣體壓力作用下發(fā)生周期性彎曲變形，其最大拉伸應力發(fā)生于底板的內側表面，閥孔尖角處應力集中很?chē)乐?，再疊加上的作用，于是機械疲勞裂紋以此尖角為起點(diǎn)，沿閥孔周?chē)饾u向受熱面擴展而裂穿。

3：珀金斯Perkins腐蝕性疲勞裂紋

冷卻水中含有各種酸根離子和溶解氧將金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕和氧化，金屬晶界是首先被腐蝕和氧化的部位。這將導致被腐蝕的表面變得粗糙并產(chǎn)生應力集中，是材料的疲勞強度顯著(zhù)降低，又由于氣缸蓋與氣缸套的圓錐部分配合不良，以及氣缸蓋螺栓的過(guò)分緊固，在柴油機運轉時(shí)，是密閉凸院冷卻水側產(chǎn)生較大的脈動(dòng)機械應力。在腐蝕和較大的脈動(dòng)機械應力共同作用下，從冷卻水側開(kāi)始發(fā)生腐蝕疲勞裂紋。

四：珀金斯Perkins氣缸蓋裂紋檢查

通常，氣缸蓋裂紋都有一個(gè)產(chǎn)生和發(fā)展的過(guò)程，因此，平時(shí)認真檢查、仔細觀(guān)察、及早發(fā)現，就能避免機損事故的發(fā)生。氣缸蓋裂紋檢查主要有3種方法：直接觀(guān)察法、著(zhù)色探傷法、液壓實(shí)驗法。

1：直接觀(guān)察法

可根據冷卻水壓力表指針的擺動(dòng)和膨脹水箱中水位的上下波動(dòng)及有無(wú)氣泄、油漬等來(lái)判斷氣缸蓋是否有裂紋，還可通過(guò)示功閥檢查排氣是否冒白煙或有然燒不良現象來(lái)判斷裂紋發(fā)生在哪一缸。經(jīng)常檢查曲軸箱中滑油油位的變化，若油位升高，油中水分明顯增加，則應懷疑內有裂紋。

2：著(zhù)色探傷法

著(zhù)色探傷法滲透液是含有紅色顏料、溶劑和滲透劑等成分。具有滲透力強，滲透速度快，顯像時(shí)清晰醒目，洗滌性好，化學(xué)穩定性好和無(wú)腐蝕或低毒等特點(diǎn)。顯像劑為氧化鋅、氧化鎂或二氧化鈦等白色粉末和有機溶劑組成。顯像劑具有懸浮力好，與滲透液有明顯的對比，顯示缺陷清晰，易于辨別，無(wú)腐蝕性等特點(diǎn)。

3：液壓實(shí)驗法

對于內部微小的裂紋，如冷卻水腔的微小裂紋，用著(zhù)色法很難檢查，通常做液壓實(shí)現才能檢驗出來(lái)。

液壓試驗法實(shí)質(zhì)上是在模擬使用條件下對軸承零件材料內部有無(wú)缺陷進(jìn)行檢驗的一種無(wú)損檢驗發(fā)放。他不需要任何先進(jìn)的儀器，只用一半的專(zhuān)用夾具和具有壓力的氣體或液體。

液壓試驗前，將待檢驗的零件上的孔、洞等全部堵塞，用專(zhuān)用夾具密封零件形成包括檢驗部位的密封空腔，注滿(mǎn)液體或氣體后完全封閉，按要求加壓至規定的試驗壓力，保持一定時(shí)間后觀(guān)察零件外表上有無(wú)液體滲出或氣體溢出，從而判斷零件有無(wú)裂紋。

實(shí)驗用液體可用水和油，也可用空氣，以有關(guān)要求而定。試驗壓力以零件工作條件而定。珀金斯Perkins柴油機氣缸蓋冷卻水腔試驗壓力為0.7MPa，保持5分鐘。另外，航行中根據下列現象判斷燃燒空氣零件有無(wú)穿透性裂紋：

1）珀金斯Perkins柴油機運轉中，輪機員可根據氣缸蓋或活塞冷卻水表壓力指針波動(dòng)或膨脹水箱水位上下波動(dòng)判斷零件有穿透性裂紋。因為當氣缸蓋或汽缸套有穿透性裂紋時(shí)，燃燒室中的高壓燃氣就會(huì )沿裂縫進(jìn)入冷卻水腔，使冷卻水系統的壓力升高，壓力表指針和膨脹水柜水位均升高；當氣缸排氣后壓力低于冷卻水壓力，冷卻水自裂縫進(jìn)入氣缸大量漏泄，冷卻水壓力急劇降低，壓力表指針和膨脹水箱水位又迅速降低。此外，還可以從冷卻水溫升高，淡水消耗量增加，掃氣想有水流出，膨脹水箱的透氣管有氣泡冒出和冷水中有油星等現象進(jìn)一步判斷。

2）珀金斯Perkins啟動(dòng)前進(jìn)行轉車(chē)和沖車(chē)時(shí)，輪機員應打開(kāi)示功閥觀(guān)察有無(wú)水汽和水珠噴出。如有水汽或水珠噴出表明燃燒室零件有穿透性裂紋或噴油器冷卻水漏泄，應進(jìn)一步檢查和處理，否則缸內積水較多直接啟動(dòng)就會(huì )造成水機事故。

3）珀金斯Perkins曲柄箱中滑油量不正常增多或滑油中水分明顯增加，或滑油迅速乳化變質(zhì)均表明由于燃燒室部件有穿透性裂紋使冷卻水大量漏入。

4）珀金斯Perkins吊缸檢修時(shí)，輪機員應認真仔細觀(guān)察各個(gè)零件，如發(fā)現活塞、氣缸蓋和氣缸蓋表面有銹痕，或活塞頂部積水等，說(shuō)明燃燒室零件有穿透性裂紋。

   4：其他方法

    在檢修時(shí)，還可用熒光法、磁力探傷法，超聲波探傷法、射線(xiàn)探傷法等多種方法來(lái)檢查裂紋。

五：珀金斯Perkins氣缸蓋裂紋的檢查應急修理

如果氣缸蓋裂紋程度較為嚴重，比如氣缸蓋裂紋時(shí)裂穿性的，或者裂紋在關(guān)鍵部位，或者裂紋程度較為嚴重，這些情況無(wú)疑都必須更換氣缸蓋；但裂紋不嚴重或為了應急或延長(cháng)使用，可根據不同的場(chǎng)合選擇采用合適的方法進(jìn)行修理。

1：無(wú)機粘結劑修補法

這是一種最方便的方法，由于無(wú)機粘結劑能夠長(cháng)期在500度高溫下工作，故可用于修補氣缸蓋底面裂紋。但是由于次溫度限制，所以建議在溫度處的裂紋采用有機粘結劑修補。

2：鑲套修理法

主要用于氣缸蓋進(jìn)、排氣閥孔或噴油器孔內的修理。通常，采用此修理后汽缸套可以使用兩年以上。

3：金屬扣合法

此法的特點(diǎn)是能保證強度又有很好的密封性。對于缸蓋底面裂紋的修理較其他方法可靠，為了增加密封性還可以在裂紋處先涂一些無(wú)機粘合劑或有機粘合劑，這樣效果更好。

4：焊補法

當裂紋較短時(shí)，鏟除干凈裂紋口附近。然后進(jìn)行焊補?？捎秒姾富蛘邭夂高M(jìn)行修補。

此方法對于焊補要求嚴格，尤其是鑄鐵缸蓋焊接部位更應特別小心，如焊前的預熱、焊后的退火處理及焊條的選擇等。因為稍有不當就會(huì )在短期使用后因熱應力而再次產(chǎn)生裂紋。

六：預防珀金斯Perkins氣缸蓋產(chǎn)生裂紋的措施

為了保證柴油機的正常運轉，作為柴油機的重要部件，預防其產(chǎn)生裂紋更為重要，總結了幾條措施。

1:改善氣缸蓋的材質(zhì)

通過(guò)改善材質(zhì)來(lái)減少氣缸蓋裂紋的產(chǎn)生是一個(gè)頗為有效的措施，如缸徑為400mm以下的氣缸蓋通常以灰色鑄鐵普遍，而缸徑大于400mm時(shí)，由于灰鑄鐵經(jīng)不起打的變形的長(cháng)期考驗，因而以改用球墨鑄鐵為宜。

2：珀金斯Perkins氣缸蓋設計優(yōu)化

如近年來(lái)許多中速柴油機都采用雙層底氣缸的結構形式，它的設計觀(guān)點(diǎn)是把熱負荷和機械負荷分開(kāi)來(lái)處理，采用較薄的底板可以提高冷卻效果，降低底板溫差，即用較薄的底板承受熱負荷，采用較厚的頂面板、中間隔板和圓周壁來(lái)提高剛度承受加機械負荷，這樣使得機械應力和熱應力各得其所。

再如，為減少燃燒室壁上的熱應力，缸蓋四周不能箍的太緊，氣缸蓋與缸套的定位凸肩要留有充分的余地，如有缸蓋閥門(mén)的過(guò)橋處常易產(chǎn)生裂紋，可在產(chǎn)生裂紋的部位預先銑去一部分金屬，以減輕應力集中程度，從而減少了由于熱應力過(guò)大而導致裂紋產(chǎn)生的幾率。

3:加強對珀金斯Perkins氣缸蓋過(guò)熱部位的冷卻

在柴油機投入運行前，徹底清洗冷卻水腔，保證水路暢通?？刂评鋮s水的質(zhì)量，按說(shuō)明書(shū)的規定控制好冷卻水的溫度、溫差和流量。在柴油機氣缸蓋冷卻水道內增設擋水板，加快水流的速度，且對水流給以必要的引導，使其定向的沖刷排氣閥和噴油器，使這些受熱的元件得到較好的冷卻。避免長(cháng)時(shí)間超負荷運轉，防止過(guò)熱。

4：輪機人員的操作管理科學(xué)化

對柴油機操作管理不當，同樣會(huì )導致氣缸蓋產(chǎn)生裂紋。如冷啟動(dòng)或者冷啟動(dòng)后加速太快，都容易產(chǎn)生裂紋，如果加速太快，燃燒室部件就會(huì )因內外壁溫差過(guò)大而產(chǎn)生過(guò)大的熱應力，長(cháng)此下去，就會(huì )產(chǎn)生裂紋，因此，輪機人員啟動(dòng)主機前必須充分暖機，啟動(dòng)后不可加速太快，待油溫和水溫升高后，方可加至全速，同時(shí)還要及時(shí)清除冷卻水腔中的水垢和鐵銹。 無(wú)錫Perkins2806S-E15發(fā)動(dòng)機原廠(chǎng)配件代理商,宜昌Perkins帕金斯4008TAG1A發(fā)動(dòng)機多小錢(qián)技術(shù)查詢(xún)中心,潮州Perkins帕金斯1106D-E70TAG2發(fā)動(dòng)機高壓油泵、油泵組件商家,麗水Perkins帕金斯1506C-E88TAG1發(fā)動(dòng)機節溫器一臺多少錢(qián),南通Perkins帕金斯403F-15T發(fā)電機配件歡迎來(lái)電,