黃建華

(香港明華船務(wù)有限公司，廣東深圳 510755)

某公司船隊擁有多條主機型號為MAN B＆W MC的散貨船。該型柴油機普遍存在排氣閥更換使用2 000～3 000 h(甚至更短)，排氣閥座與汽缸蓋間冷卻水腔密封處漏水。航行中，若閥座檢漏孔內(nèi)冒水，一般臨時用木塞堵住2個觀察孔，但冷卻水可能漏進汽缸，存在隱患，到港后需吊出檢修，與排氣閥保養(yǎng)周期相差甚遠(yuǎn)，耗時耗力耗備件。

1 漏水原因

圖1所示為MAN B＆W MC型柴油機汽缸蓋與排氣閥座。閥座與汽缸蓋的孔內(nèi)壁之間構(gòu)成1個冷卻水腔，上下2道橡膠環(huán)保證水密。汽缸蓋閥孔底面凸緣的平面與閥座座圈的平面直接接觸，4只排氣閥螺栓的固緊力使兩者有足夠的接觸壓力來保證氣密。檢漏孔檢測閥座下部水密處的漏水。

筆者通過對多條船主機更換排氣閥檢修歷史記錄的分析，結(jié)合檢修中的觀察和現(xiàn)場檢測結(jié)果，發(fā)現(xiàn)排氣閥座與汽缸蓋間冷卻水腔密封處漏水既有機械方面的原因，又有管理方面的原因。

1.1 機械方面的原因

排氣閥座和汽缸蓋之間的氣密是一種高溫、高壓的密封。由于結(jié)構(gòu)上的原因，排氣閥和汽缸蓋在排氣閥螺栓之間的剛度并非均勻一致，同時，柴油機工作時各機件的不同部位的熱膨脹也不相同，使密封面發(fā)生不均勻變形。缸內(nèi)周期變化的氣體壓力，也將引起密封機件發(fā)生動態(tài)運動，導(dǎo)致密封面間的密封壓力不均。尤其是隨著柴油機強化程度的提高，密封將更加困難。一般是采用合適的密封墊片，以足夠而均勻的接觸壓力來保證密封的。

圖1 汽缸蓋與排氣閥座示意圖

從圖1中可知，MAN B＆W MC型柴油機汽缸蓋和閥座的氣密接合處沒有密封墊片，剛性接觸。若想兩者間的氣密可靠，除了兩者有足夠的接觸壓力，還必須保證兩者接觸平面具有適配的粗糙度及平面度。

事實上，排氣閥在多次解體、研磨、安裝過程中，閥座和汽缸蓋的接觸平面難免不小心被碰(劃)傷或大的硬質(zhì)顆粒意外存留在接觸處，使得兩者接觸平面產(chǎn)生凹痕，一般通過研磨難以消除;再者，操作人員研磨工藝參差不齊，多次研磨后，閥座和汽缸蓋的接觸平面的粗糙度及平面度存在差異。這兩方面都會降低汽缸蓋和閥座的接合面的氣密性。

從現(xiàn)場檢修排氣閥的情況看，大都是閥座下部1道橡膠環(huán)過早老化開裂 (檢漏孔冒水)，上部1道橡膠環(huán)的彈性良好;閥座下部密封環(huán)槽的麻點凹坑數(shù)量、大小和深度大于上部密封環(huán)槽。這是因為除了閥座下部橡膠環(huán)離燃燒室較近，受熱溫度高于上部密封處外，主要原因還是汽缸蓋和閥座接合處的氣密性不佳，汽缸中的高溫、高壓燃?xì)獯┻^閥座和汽缸蓋的氣密接合面后，與閥座下部橡膠環(huán)接觸，使其過早老化失效。同時，燃?xì)庵械牧蚧锶苋胨?，在閥座下部密封環(huán)槽縫隙處水中的硫化物濃度高，導(dǎo)致其腐蝕比其它區(qū)域嚴(yán)重。

1.2 管理方面的原因

閉式和中央冷卻系統(tǒng)中，雖然都采用淡水作為冷卻介質(zhì)，但仍需對系統(tǒng)中的淡水進行處理，以防在冷卻腔中結(jié)垢和造成腐蝕。目前船舶上多采用在冷卻水中加入無機緩蝕劑，可在金屬表面形成保護層，但濃度必須足夠，否則未形成保護層的局部將產(chǎn)生嚴(yán)重腐蝕，特別是在密封圈縫隙處等死水區(qū)極易產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕形成麻點凹坑。

某輪，由于主管人員對冷卻水處理的疏忽，造成閥座密封環(huán)槽、汽缸蓋密封環(huán)槽嚴(yán)重銹蝕，每天漏水量達(dá)1 m3左右，換新全部密封橡膠環(huán)并在密封環(huán)槽纏繞鐵弗龍密封帶，漏水未明顯改善。為防止各金屬表面腐蝕進一步惡化，采取增加冷卻水處理劑劑量的補償措施，但漏水量實在太大，根本無法維持冷卻水處理劑正常的濃度，存在嚴(yán)重隱患。不得不拆下全部排氣閥座、汽缸蓋交專業(yè)廠家進行堆焊、重新車槽。既耗時耗力，又造成經(jīng)濟損失。

2 對策分析

1)仔細(xì)研磨閥座和汽缸蓋的接觸平面。

說明書強調(diào)更換排氣閥，應(yīng)利用專用工具仔細(xì)研磨閥座和汽缸蓋的接觸平面。

對新船而言，仔細(xì)研磨閥座和汽缸蓋的接觸平面，保證2者可靠氣密，防止高溫、高壓燃?xì)馀c閥座下部橡膠環(huán)接觸。

2)更換廠家改進型的“U”形密封環(huán)。

針對排氣閥座下部密封環(huán)的工作環(huán)境，生產(chǎn)廠家試研了一種耐高溫的“U”形密封環(huán) (內(nèi)部加襯彈簧)。

“U”形密封環(huán)裝入閥座環(huán)槽時，其內(nèi)、外徑變形擴大，必須利用卡環(huán)夾緊外圈使其復(fù)原，但不能完全恢復(fù)到位，在環(huán)槽中還能輕微擺動。排氣閥裝入汽缸蓋閥孔時，“U”形密封環(huán)易被閥孔內(nèi)的臺階卡住損壞，甚至一次安裝過程中損壞幾個“U”形密封環(huán)，實際操作困難且使用效果并不理想。

3)氣密接合面間加裝密封墊片。

筆者通過對不同機型比較、分析研究認(rèn)為，老舊船的主機，在汽缸蓋和閥座的氣密接合面間加裝1個1 mm厚的紫銅或鍍銅低碳鋼環(huán)形密封墊片，保證汽缸蓋和閥座的接合處可靠氣密，可防止橡膠環(huán)過早老化。主要有以下依據(jù):①SULZER RTA柴油機汽缸蓋和閥座的氣密接合面間裝有鋼質(zhì)環(huán)形密封墊片，閥座橡膠環(huán)很少出現(xiàn)過早老化漏水現(xiàn)象。當(dāng)然，不排除2種機型閥座冷卻結(jié)構(gòu)的設(shè)計差異，2機型閥座密封環(huán)槽處受熱不同對橡膠環(huán)使用過程中老化的影響。②閥座和汽缸蓋的接觸平面經(jīng)過多次研磨，有一定磨削量，加裝1 mm厚的紫銅或鍍銅低碳鋼環(huán)形密封墊片，對余隙容積影響不大。

某輪主機型號MAN B＆W 6S50MC，一排氣閥使用約2 800 h，檢漏孔內(nèi)冒水。拆下該排氣閥，閥座下部橡膠環(huán)已老化開裂，換新橡膠環(huán)，清潔、研磨閥座和汽缸蓋的接觸平面，加裝尺寸為302 mm×330 mm×1 mm紫銅墊片。

主機運轉(zhuǎn)時，該缸測取的壓縮壓力、爆壓等參數(shù)均正常，排氣閥使用近7 000 h無漏水跡象。其它各缸擇機加裝同樣墊片，閥座下部橡膠環(huán)過早老化造成漏水現(xiàn)象逐一消除。

4)腐蝕環(huán)槽的處理。

閥座密封環(huán)槽輕微腐蝕，可用鐵弗龍密封帶纏繞密封環(huán)槽數(shù)圈。一方面，鐵弗龍密封帶能有效填補麻點凹坑;另一方面，纏繞鐵弗龍密封帶相當(dāng)于減小密封環(huán)槽的“深度”，使得橡膠環(huán)產(chǎn)生更大的彈力和彈性變形，緊貼各接觸面。此方法可作為臨時處理，實際效果不錯。

閥座密封環(huán)槽腐蝕嚴(yán)重，必須送岸交專業(yè)廠家堆焊、重新車槽修復(fù)。

5)排氣閥的安裝。

安裝過程中防止密封環(huán)被剪切和雜質(zhì)顆粒進入氣密接合面，應(yīng)注意:①盡量保持排氣閥 (閥座)與汽缸蓋安裝孔的中心線重合。最好選擇船在平吃水差狀態(tài) (或吃水差小)更換排氣閥，安裝時讓控制空氣充入排氣閥空氣彈簧，關(guān)閉排氣閥，使閥座與閥體緊密接觸。②保證閥座易滑入汽缸蓋的安裝孔。安裝前在汽缸蓋和閥座的水密處涂以軟肥皂。③防止硬質(zhì)顆粒進入汽缸蓋和閥座的氣密接合面。氣密接合面涂上二硫化鉬軟膏后，手指觸摸一周，感覺是否存留顆粒，及時發(fā)現(xiàn)，及時清除。

6)冷卻水的管理。

冷卻水的化驗、投藥要按規(guī)范操作。定期檢查冷卻水質(zhì)量，檢測水處理添加劑 (如緩蝕劑)的濃度應(yīng)在其說明書規(guī)定范圍內(nèi)，檢測pH值 (在20℃時應(yīng)在7～10)和氯化物濃度 (不大于50×10-6)。通過這些指標(biāo)的變化可大致判斷冷卻系統(tǒng)的工作狀態(tài)，如若氯化物濃度增加，則表示有海水漏入;pH值降低說明有排氣漏入。應(yīng)及時查明故障元件，及時修復(fù)。

另外，某些港口 (特別是印度、中東地區(qū))加裝的淡水含鹽量非常高，不得以補充進冷卻水系統(tǒng)。在以后條件許可的情況下，應(yīng)盡快放掉系統(tǒng)中的全部 (部分)水，重新更換造水機制得的淡水，并進行投藥處理。

3 結(jié)語

MAN B＆W MC主機排氣閥座與汽缸蓋間冷卻水腔密封處漏水主要原因是橡膠環(huán)過早老化失效或密封環(huán)槽腐蝕。

只要設(shè)法保證排氣閥和汽缸蓋的氣密接合面可靠密封，同時，加強冷卻水系統(tǒng)的管理，防止腐蝕產(chǎn)生，就可避免故障發(fā)生。

［1］余憲海.船機維修技術(shù)［M］.大連海事大學(xué)出版社，2000.

［2］黃少竹.船舶柴油機［M］.大連海事大學(xué)出版社，2005.