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1、I船舶柴油机气缸盖裂纹极其检修摘要 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IICrack of Maring Diesel Engine CylinderCover and MaintenanceAbstract This essay firstly introduces the abominable working environment in which the diesel engin
2、e cylinder cover woeks，points out it easy to be in crouble and analyzes the causes leading to cracksIt also tells how to repair the cracks just by checking the cracks and preventing its appearance damage.Some measures are given here.Key words Ship;Diesel Engine;Cylinder Cover;Crack;Check;Repair;Prve
3、ntIII目录0 引言-11 气缸盖裂纹产生的部位-12 气缸盖产生裂纹的原因-22.1 结构设计上的原因-32.2 材料和工艺上的原因-32.3 装配质量上的原因-32.4 操作和管理上的原因-32.5 维护和保养不良的原因-33 气缸盖疲劳裂纹-43.1 热疲劳裂纹-43.2 机械疲劳裂纹-43.2 腐蚀疲劳裂纹-44 气缸盖裂纹检查-44.1 直接观察法-54.2 着色探伤法-54.3 液压实验法-54.4 其他方法-65 气缸盖裂纹的应急修理-65.1 无机粘结剂修补法-65.2 金属扣合法-75.3 镶套修理法-75.4 焊补法-75.5 覆版修理法-76 预防气缸盖产生裂纹的措施-
4、86.1 改善气缸盖材质-86.2 气缸盖设计优化-8IV6.3 加强对气缸盖过热部位的冷却-86.4 轮机人员的操作管理科学化-8结论-9致谢语-10参考文献-11郑才龙：轮机工程专业毕业论文10 引言气缸盖作为柴油机的固定机件,也是柴油机燃烧室的组成部分.船用柴油机气缸盖的结构型式繁多,随机型不同而异.在气缸盖上通常布置排气阀、喷油器、示功阀、启动阀、安全阀以及进排气的驱动机构等，气缸盖的内腔要布置相应的流道、孔道、及冷却水腔等。因此，各种型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构复杂，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
5、气接触，不仅受到高温高压燃气的腐蚀与冲刷，而且周期地承受较高的机械负荷与热负荷；底面在燃气的爆发压力作用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，在截面变化处会产生应力集中等。此外，冷却水腔还受到水的腐蚀。正是由于气缸盖如此恶劣的工作条件，致使气缸盖很容易损坏。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。本文主要针对船舶柴油机气缸盖最经常出现的损坏现象裂纹，进行详细叙述，分析其裂纹产生原因极其修理、预防措施等。1 气缸盖裂纹产生的部位 船用柴油机气缸盖的裂
6、纹主要发生在气缸盖底面有应力集中的地方，如孔与孔之间或孔的圆角处、冷却水腔的截面变化处等。产生裂纹的具体部位则随机型、气缸盖的结构和材料不同而异。船用四冲程柴油机在进排气阀孔和喷油器等孔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展，这是由于小孔处的应力集中所致(如图1所示)。苏尔寿RD和RND型柴油机气缸盖，裂纹大多发生中央小缸盖底面上的喷油器孔、启郑才龙：轮机工程专业毕业论文2动阀孔、安全阀孔四周的圆角处，多沿径向扩展(如图2所示) 1。MAN型柴油机气缸盖由上下两部分组成，下半部分用耐热合金铸铁制成，主要承受热
7、负荷；上半部分采用灰口铸铁制成，主要承受机械负荷，由于下半部分缸盖冷却水腔布置了环形冷却水道，故裂纹多发生在冷却水道的环形筋根部有应力集中处，沿周向扩展(如图3所示)。B&W型柴油机气缸盖，是由耐热合金钢制成的整体式结构，容易在抗弯截面较小处及冷却水腔底部和阀孔壁上产生裂纹 2。2 气缸盖产生裂纹的原因气缸盖产生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方面原因。图 1 气缸盖外部裂纹 图 2 苏尔寿气缸盖裂纹部位图 3 MAN 气缸盖裂纹部位郑才
8、龙：轮机工程专业毕业论文32.1 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，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，所以在气阀孔处容易产生裂缝。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 4。2.2 材料和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，从而使气缸盖在工作时容易产生裂纹。2.3 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
9、解决，都会造成气缸盖受力不均匀而产生裂纹。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。2.4 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。柴油机冷车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，启动后待油、水温度升高后方可加速；频繁启动、停车和长期超负荷运转均会使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。2.5 维护保养不良的原因安装气缸盖时未按规定上紧螺栓，个螺栓受力不均，使气缸盖产生过大的附加
10、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。郑才龙：轮机工程专业毕业论文43 气缸盖疲劳裂纹3.1 热疲劳裂纹在底板受热面“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，从而产生残余拉伸应力。受热面温度超过极限温度越多，运行时间越长，残余拉伸应力就越大，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 5。3.2 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严重，再叠加上热应力（底板内侧表面所受热应力也为拉伸应力）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。3.3 腐蚀疲劳裂纹冷却水中含有各种酸根离子和溶解氧将对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，使材料的疲劳强度显著下降。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，使密封凸缘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
