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1、船舶柴油机气缸盖裂纹分析与管理对策摘要 气缸盖是船舶柴油机的一种紧固件，也是船舶柴油机燃烧室的组成部分。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。因而，气缸盖很容易发生裂纹。正确地认识产生气缸盖裂纹的原因和检测办法，并采取积极的预防措施和修复工艺，本文探讨了船舶柴油机气缸套裂纹产生的原因，全面地阐述了气缸盖的检测方法，并在此基础上，提出了在使用和保修中减少船舶柴油机气缸盖裂纹的预防措施及
2、修复工艺。 关键词 船舶柴油机；气缸盖；裂纹；管理对策Marine Diesel Engine Cylinder Cover Crack analysis and Management CountermeasureAbstract Marine diesel engine cylinder head is a kind of fasteners, marine diesel engine is also an integral part of the combustion chamber. Cylinder head is extremely poor working conditions.
3、Cylinder head to touch the bottom surface fire is directly related to high temperature and high pressure gas exposure, and are subject to high cycle mechanical load and thermal load, gas corrosion and erosion, resulting in a lot of mechanical stress and thermal stress. Cooling surface under mechanic
4、al stress and corrosion. Pre-compression cylinder head bolts cylinder head so that by the compressive stress in the cylinder head Department will have a cross-section changes in stress concentration. Thus, the cylinder head is prone to crack. Have a correct understanding of the causes of cylinder he
5、ad cracks and testing methods, and to take active preventive measures and repair techniques, this paper, the marine diesel engine cylinder liner crack causes comprehensive manner the cylinder head of the detection methods, and Based on this, put forward in the use and maintenance of marine diesel en
6、gine cylinder head to reduce the propagation of preventive measures and repair technology.Key words Marine diesel engine; cylinder head; cracks; Management Countermeasure目录0 引言-11 气缸盖的作用与工作条件-12 气缸盖裂纹的部位-22.1 缸盖底面裂纹-2 2.2 冷却水侧裂纹-33 气缸盖裂纹产生的原因-33.1 根本原因-33.2 直接原因-54 气缸盖裂纹的检查与判断-54.1 裂纹的检查-6 4.2 裂纹的判断
7、-65 气缸盖裂纹的应急处理和预防措施-75.1 气缸盖裂纹的应急处理-75.2 气缸盖裂纹的预防措施-86 维护管理中的注意事项-9结论-10致谢语-11参考文献-12III宋建成：轮机工程专业毕业论文0 引言柴油机的强化度日趋提高导致柴油机热负荷和机械负荷随之提高，在运行管理中，我们应更加注意防止柴油机热负荷、机械负荷过高。热负荷过高对燃烧室部件所造成的危害是多方面的，这主要是是材料的机械性能降低，承载能力下降；是受热部件膨胀、变形，改变了原来的正常工作间隙；是润滑表面的滑油迅速氧化变质、结焦、蒸发，乃至被烧掉；使有些部件受热面被高温腐蚀、烧蚀；使受热部件承受的热应力过大，产生裂纹、热疲劳
8、破坏等。保证运转中的柴油机的热负荷在许用范围内，对柴油机安全、可靠、经济地运转是十分重要的。气缸盖的底面是燃烧室的一部分,直接与燃气接触,周期性地受到高温、高压的作用,由于各部分温度不均匀使其受到较大的热应力,裂纹是其最主要损伤形式之一。因此, 搞懂船舶柴油机气缸盖裂纹产生的原因并预防裂纹产生的措施及方法是防止气缸盖裂纹的产生；是保障柴油机安全运行的一个重要方面。1 船舶柴油机气缸盖的作用与工作条件气缸盖是柴油机的一种紧固件，也是柴油机燃烧室的组成部分。船用柴油机各种型式的气缸盖的共同特点是结构复杂，孔道较多，壁厚不均。气缸盖除了封闭气缸工作空间和气缸套、活塞共同组成燃烧室外，还被用来安装喷油
9、器、排气阀、进气阀、气缸起动阀、示功阀和安全阀等；其内部有冷却水腔；设置进、排气阀的气缸盖内部还设置进、排气通道；在采用分隔式燃烧室时，还需设置副燃烧室。它是柴油机中结构最复杂的零件之一。气缸盖的工作条件非常苛刻，一方面要承受气缸盖螺栓预紧力所产生的安装应力和缸内周期性变化的气体爆发压力所产生的高频脉动机械应力。另一方面，气缸盖底板燃气侧还要受到高温燃烧气体的剧烈加热和腐蚀。一般由于燃烧气体传来的热量以及排气的告诉冲刷，是气缸盖中央和排气阀孔附近温度最高，有的达到400480，而气缸盖的外围和冷却水侧的温度相对较低，各部位温差很大，加上其结构复杂、金属分布不均，是气缸盖的温度分布很不均匀；再由
10、于气缸盖螺栓紧固力等的约束，使高温部分的热膨胀受到抑制，从而在各阀孔之间、阀孔与喷油器孔之间的狭窄区域（称“鼻梁区”）产生很大的热应力。因此，气缸盖承受着很大且分布很不均匀的机械应力和热应力。其冷却水腔还收到水的腐蚀。2 气缸盖裂纹的部位2.1 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。一般大型二冲程低速船舶柴油机气缸盖裂纹大多发生在中央小缸盖地面上喷油器孔、起动阀孔和安全阀孔周围的过渡圆角处，且沿径向扩展；在大缸盖地面上产生圆周向裂纹，如图1(a)所示。船用结构复杂，底面上分布着进、排气阀孔、喷
11、油器孔和示功孔等，气缸盖的强度被严重削弱，且由于各处壁厚不等、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，裂纹大多来自中央的喷油器孔向周围其他孔扩展，如图1(b)所示。 （a）大型二冲程低速船舶柴油机气缸盖裂；(b) 四冲程柴油机气缸盖裂纹1-示功阀；2-安全阀孔；3-喷油器孔；4-起动阀孔；5-裂纹图1气缸盖底面裂纹2.2 气缸盖冷却侧裂纹对于老式气缸盖，因其冷却有环形冷却水道，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，甚至是气缸盖裂穿滴水或者在阀孔壁上产生裂纹，如图2(a)所示.对于新式钻孔冷却的气缸盖，在冷却水侧钻孔出产生裂纹，
12、并且扩展至底面，如图2(b)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。(a)气缸盖环形冷却水侧裂纹 (b)气缸盖冷却水侧钻孔处裂纹 A、B-裂纹图2 气缸盖冷却水侧裂纹3 船舶柴油机气缸盖裂纹产生的原因 3.1根本原因1）热疲劳的影响燃烧室部件在交变的热应力作用下出现的破坏现象成为热疲劳。热疲劳对燃烧室部件的破坏是从出现裂纹开始的，逐渐发展使部件疲劳破裂。热疲劳的产生和发展过程可用图1来说明。图(a)表示热量从壁的触火面A面叩响水冷面B。图(b)表示温度分布，温度沿壁厚近似直线变化。图(c)表示应力的变化，A面产生压应力，B面长生拉应力。当壁面的温度足够高、应力足够大时，在金属晶粒之间产生较大的蠕变。特别是在触火面，因温度高应力大时，在金属晶粒之间发生挤压，有些区域产生较大的塑性变形。蠕变情况如图(d)所示。上述的塑性变形使A面、B面应力缓和下来。当停车冷却后，由于触火面非塑性变形的区域要收缩，而触火面塑性变形的区域不能复原，致使壁面产生了残余拉应力。这种残余应力的分布情况如图（e）所示。它使触火面一侧受到拉伸，使冷却面一侧受到压缩。在一般情况下，
