珀金斯Perkins船用柴油發動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、啟動閥、安全閥以及驅動機構等，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；底面在燃氣的爆發壓力下產生很大的機械應力，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排氣孔和噴油器之間以及閥座面上容易產生裂紋。當裂紋產生在底面時，多為徑向裂紋；當裂紋產生在外部時，裂紋大多是從中央噴油器孔向進排氣閥孔擴張，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的故障。氣缸蓋產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，將產生疲勞裂紋，從而導致氣缸蓋裂紋。具體分析氣缸蓋產生裂紋主要有以下幾個原因。

1：珀金斯Perkins結構設計上的原因

氣缸蓋底面氣閥孔周圍之所以常產生裂紋，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，柴油機工作一段時間停車后，氣缸蓋溫度分布變化劇烈，熱量通過冷卻水和進排氣通道迅速散發，所以在氣閥孔處易產生裂紋。

再者，由于結構或受力不合理、過度圓角太小等均會引起過大的機械應力，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，質量不符合要求，鑄造時沒有很好地消除鑄造應力，從而導致零件內部有缺陷，使氣缸蓋在工作時容易產生裂紋。

3：裝配質量上的原因

珀金斯Perkins氣缸蓋螺栓不按規定交叉擰緊，或在發生氣缸蓋平面漏氣時擰緊該處的螺母來解決，都會造成氣缸蓋受力不均而產生裂紋。噴油器安裝不正確，會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，使氣缸蓋從冷態急劇變為熱態，或在高溫下急劇冷卻而產生裂紋。

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

5：珀金斯Perkins維護保養不良的原因

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

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”產生熱疲勞裂紋是四沖程柴油機氣缸蓋較為常見的損壞形式。產生熱疲勞是由于受熱面的溫度超過材料的使用極限而發生蠕變，引起塑性變形。當氣缸蓋在冷熱交替情況下工作時，受熱面的收縮性變形而受阻，從而產生殘余拉應力。受熱面超過極限溫度越多，運行時間越長，殘余拉應力就會越大，最終因應力的反復交變而出現疲勞裂紋。嚴重時可能經過一次冷熱循環便出現裂紋。

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生周期性彎曲變形，其最大拉伸應力發生于底板的內側表面，閥孔尖角處應力集中很嚴重，再疊加上的作用，于是機械疲勞裂紋以此尖角為起點，沿閥孔周圍逐漸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生電化學腐蝕和氧化，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生應力集中，是材料的疲勞強度顯著降低，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分緊固，在柴油機運轉時，是密閉凸院冷卻水側產生較大的脈動機械應力。在腐蝕和較大的脈動機械應力共同作用下，從冷卻水側開始發生腐蝕疲勞裂紋。

四：珀金斯Perkins氣缸蓋裂紋檢查

通常，氣缸蓋裂紋都有一個產生和發展的過程，因此，平時認真檢查、仔細觀察、及早發現，就能避免機損事故的發生。氣缸蓋裂紋檢查主要有3種方法：直接觀察法、著色探傷法、液壓實驗法。

1：直接觀察法

可根據冷卻水壓力表指針的擺動和膨脹水箱中水位的上下波動及有無氣泄、油漬等來判斷氣缸蓋是否有裂紋，還可通過示功閥檢查排氣是否冒白煙或有然燒不良現象來判斷裂紋發生在哪一缸。經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：著色探傷法

著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，顯像時清晰醒目，洗滌性好，化學穩定性好和無腐蝕或低毒等特點。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，無腐蝕性等特點。

3：液壓實驗法

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

液壓試驗法實質上是在模擬使用條件下對軸承零件材料內部有無缺陷進行檢驗的一種無損檢驗發放。他不需要任何先進的儀器，只用一半的專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，用專用夾具密封零件形成包括檢驗部位的密封空腔，注滿液體或氣體后完全封閉，按要求加壓至規定的試驗壓力，保持一定時間后觀察零件外表上有無液體滲出或氣體溢出，從而判斷零件有無裂紋。

實驗用液體可用水和油，也可用空氣，以有關要求而定。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或膨脹水箱水位上下波動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，燃燒室中的高壓燃氣就會沿裂縫進入冷卻水腔，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一步判斷。

2）珀金斯Perkins啟動前進行轉車和沖車時，輪機員應打開示功閥觀察有無水汽和水珠噴出。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，應進一步檢查和處理，否則缸內積水較多直接啟動就會造成水機事故。

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，輪機員應認真仔細觀察各個零件，如發現活塞、氣缸蓋和氣缸蓋表面有銹痕，或活塞頂部積水等，說明燃燒室零件有穿透性裂紋。

   4：其他方法

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

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

1：無機粘結劑修補法

這是一種最方便的方法，由于無機粘結劑能夠長期在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、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，鏟除干凈裂紋口附近。然后進行焊補。可用電焊或者氣焊進行修補。

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。因為稍有不當就會在短期使用后因熱應力而再次產生裂紋。

六：預防珀金斯Perkins氣缸蓋產生裂紋的措施

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

1:改善氣缸蓋的材質

通過改善材質來減少氣缸蓋裂紋的產生是一個頗為有效的措施，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，由于灰鑄鐵經不起打的變形的長期考驗，因而以改用球墨鑄鐵為宜。

2：珀金斯Perkins氣缸蓋設計優化

如近年來許多中速柴油機都采用雙層底氣缸的結構形式，它的設計觀點是把熱負荷和機械負荷分開來處理，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，如有缸蓋閥門的過橋處常易產生裂紋，可在產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大而導致裂紋產生的幾率。

3:加強對珀金斯Perkins氣缸蓋過熱部位的冷卻

在柴油機投入運行前，徹底清洗冷卻水腔，保證水路暢通。控制冷卻水的質量，按說明書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。避免長時間超負荷運轉，防止過熱。

4：輪機人員的操作管理科學化

對柴油機操作管理不當，同樣會導致氣缸蓋產生裂紋。如冷啟動或者冷啟動后加速太快，都容易產生裂紋，如果加速太快，燃燒室部件就會因內外壁溫差過大而產生過大的熱應力，長此下去，就會產生裂紋，因此，輪機人員啟動主機前必須充分暖機，啟動后不可加速太快，待油溫和水溫升高后，方可加至全速，同時還要及時清除冷卻水腔中的水垢和鐵銹。 無錫Perkins2806S-E15發動機原廠配件代理商,宜昌Perkins帕金斯4008TAG1A發動機多小錢技術查詢中心,潮州Perkins帕金斯1106D-E70TAG2發動機高壓油泵、油泵組件商家,麗水Perkins帕金斯1506C-E88TAG1發動機節溫器一臺多少錢,南通Perkins帕金斯403F-15T發電機配件歡迎來電,