MAN B＆W主机排气阀座密封处漏水原因及对策

2012-12-18黄建华

中国修船 2012年2期

黄建华

(香港明华船务有限公司，广东深圳 510755)

某公司船队拥有多条主机型号为MAN B＆W MC的散货船。该型柴油机普遍存在排气阀更换使用2 000～3 000 h(甚至更短)，排气阀座与汽缸盖间冷却水腔密封处漏水。航行中，若阀座检漏孔内冒水，一般临时用木塞堵住2个观察孔，但冷却水可能漏进汽缸，存在隐患，到港后需吊出检修，与排气阀保养周期相差甚远，耗时耗力耗备件。

1 漏水原因

图1所示为MAN B＆W MC型柴油机汽缸盖与排气阀座。阀座与汽缸盖的孔内壁之间构成1个冷却水腔，上下2道橡胶环保证水密。汽缸盖阀孔底面凸缘的平面与阀座座圈的平面直接接触，4只排气阀螺栓的固紧力使两者有足够的接触压力来保证气密。检漏孔检测阀座下部水密处的漏水。

笔者通过对多条船主机更换排气阀检修历史记录的分析，结合检修中的观察和现场检测结果，发现排气阀座与汽缸盖间冷却水腔密封处漏水既有机械方面的原因，又有管理方面的原因。

1.1 机械方面的原因

排气阀座和汽缸盖之间的气密是一种高温、高压的密封。由于结构上的原因，排气阀和汽缸盖在排气阀螺栓之间的刚度并非均匀一致，同时，柴油机工作时各机件的不同部位的热膨胀也不相同，使密封面发生不均匀变形。缸内周期变化的气体压力，也将引起密封机件发生动态运动，导致密封面间的密封压力不均。尤其是随着柴油机强化程度的提高，密封将更加困难。一般是采用合适的密封垫片，以足够而均匀的接触压力来保证密封的。

图1 汽缸盖与排气阀座示意图

从图1中可知，MAN B＆W MC型柴油机汽缸盖和阀座的气密接合处没有密封垫片，刚性接触。若想两者间的气密可靠，除了两者有足够的接触压力，还必须保证两者接触平面具有适配的粗糙度及平面度。

事实上，排气阀在多次解体、研磨、安装过程中，阀座和汽缸盖的接触平面难免不小心被碰(划)伤或大的硬质颗粒意外存留在接触处，使得两者接触平面产生凹痕，一般通过研磨难以消除;再者，操作人员研磨工艺参差不齐，多次研磨后，阀座和汽缸盖的接触平面的粗糙度及平面度存在差异。这两方面都会降低汽缸盖和阀座的接合面的气密性。

从现场检修排气阀的情况看，大都是阀座下部1道橡胶环过早老化开裂 (检漏孔冒水)，上部1道橡胶环的弹性良好;阀座下部密封环槽的麻点凹坑数量、大小和深度大于上部密封环槽。这是因为除了阀座下部橡胶环离燃烧室较近，受热温度高于上部密封处外，主要原因还是汽缸盖和阀座接合处的气密性不佳，汽缸中的高温、高压燃气穿过阀座和汽缸盖的气密接合面后，与阀座下部橡胶环接触，使其过早老化失效。同时，燃气中的硫化物溶入水中，在阀座下部密封环槽缝隙处水中的硫化物浓度高，导致其腐蚀比其它区域严重。

1.2 管理方面的原因

闭式和中央冷却系统中，虽然都采用淡水作为冷却介质，但仍需对系统中的淡水进行处理，以防在冷却腔中结垢和造成腐蚀。目前船舶上多采用在冷却水中加入无机缓蚀剂，可在金属表面形成保护层，但浓度必须足够，否则未形成保护层的局部将产生严重腐蚀，特别是在密封圈缝隙处等死水区极易产生电化学腐蚀形成麻点凹坑。

某轮，由于主管人员对冷却水处理的疏忽，造成阀座密封环槽、汽缸盖密封环槽严重锈蚀，每天漏水量达1 m3左右，换新全部密封橡胶环并在密封环槽缠绕铁弗龙密封带，漏水未明显改善。为防止各金属表面腐蚀进一步恶化，采取增加冷却水处理剂剂量的补偿措施，但漏水量实在太大，根本无法维持冷却水处理剂正常的浓度，存在严重隐患。不得不拆下全部排气阀座、汽缸盖交专业厂家进行堆焊、重新车槽。既耗时耗力，又造成经济损失。

2 对策分析

1)仔细研磨阀座和汽缸盖的接触平面。

说明书强调更换排气阀，应利用专用工具仔细研磨阀座和汽缸盖的接触平面。

对新船而言，仔细研磨阀座和汽缸盖的接触平面，保证2者可靠气密，防止高温、高压燃气与阀座下部橡胶环接触。

2)更换厂家改进型的“U”形密封环。

针对排气阀座下部密封环的工作环境，生产厂家试研了一种耐高温的“U”形密封环 (内部加衬弹簧)。

“U”形密封环装入阀座环槽时，其内、外径变形扩大，必须利用卡环夹紧外圈使其复原，但不能完全恢复到位，在环槽中还能轻微摆动。排气阀装入汽缸盖阀孔时，“U”形密封环易被阀孔内的台阶卡住损坏，甚至一次安装过程中损坏几个“U”形密封环，实际操作困难且使用效果并不理想。

3)气密接合面间加装密封垫片。

笔者通过对不同机型比较、分析研究认为，老旧船的主机，在汽缸盖和阀座的气密接合面间加装1个1 mm厚的紫铜或镀铜低碳钢环形密封垫片，保证汽缸盖和阀座的接合处可靠气密，可防止橡胶环过早老化。主要有以下依据:①SULZER RTA柴油机汽缸盖和阀座的气密接合面间装有钢质环形密封垫片，阀座橡胶环很少出现过早老化漏水现象。当然，不排除2种机型阀座冷却结构的设计差异，2机型阀座密封环槽处受热不同对橡胶环使用过程中老化的影响。②阀座和汽缸盖的接触平面经过多次研磨，有一定磨削量，加装1 mm厚的紫铜或镀铜低碳钢环形密封垫片，对余隙容积影响不大。

某轮主机型号MAN B＆W 6S50MC，一排气阀使用约2 800 h，检漏孔内冒水。拆下该排气阀，阀座下部橡胶环已老化开裂，换新橡胶环，清洁、研磨阀座和汽缸盖的接触平面，加装尺寸为302 mm×330 mm×1 mm紫铜垫片。

主机运转时，该缸测取的压缩压力、爆压等参数均正常，排气阀使用近7 000 h无漏水迹象。其它各缸择机加装同样垫片，阀座下部橡胶环过早老化造成漏水现象逐一消除。

4)腐蚀环槽的处理。

阀座密封环槽轻微腐蚀，可用铁弗龙密封带缠绕密封环槽数圈。一方面，铁弗龙密封带能有效填补麻点凹坑;另一方面，缠绕铁弗龙密封带相当于减小密封环槽的“深度”，使得橡胶环产生更大的弹力和弹性变形，紧贴各接触面。此方法可作为临时处理，实际效果不错。

阀座密封环槽腐蚀严重，必须送岸交专业厂家堆焊、重新车槽修复。

5)排气阀的安装。

安装过程中防止密封环被剪切和杂质颗粒进入气密接合面，应注意:①尽量保持排气阀 (阀座)与汽缸盖安装孔的中心线重合。最好选择船在平吃水差状态 (或吃水差小)更换排气阀，安装时让控制空气充入排气阀空气弹簧，关闭排气阀，使阀座与阀体紧密接触。②保证阀座易滑入汽缸盖的安装孔。安装前在汽缸盖和阀座的水密处涂以软肥皂。③防止硬质颗粒进入汽缸盖和阀座的气密接合面。气密接合面涂上二硫化钼软膏后，手指触摸一周，感觉是否存留颗粒，及时发现，及时清除。

6)冷却水的管理。

冷却水的化验、投药要按规范操作。定期检查冷却水质量，检测水处理添加剂 (如缓蚀剂)的浓度应在其说明书规定范围内，检测pH值 (在20℃时应在7～10)和氯化物浓度 (不大于50×10-6)。通过这些指标的变化可大致判断冷却系统的工作状态，如若氯化物浓度增加，则表示有海水漏入;pH值降低说明有排气漏入。应及时查明故障元件，及时修复。

另外，某些港口 (特别是印度、中东地区)加装的淡水含盐量非常高，不得以补充进冷却水系统。在以后条件许可的情况下，应尽快放掉系统中的全部 (部分)水，重新更换造水机制得的淡水，并进行投药处理。