MAN B＆W主機排氣閥座密封處漏水原因及對策

黃建華

(香港明華船務有限公司，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，與排氣閥保養周期相差甚遠，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壁之間構成1個冷卻水腔，上下2道橡膠環保證水密。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，結合檢修中的觀察和現場檢測結果，發現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。由于結構上的原因，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，使密封面發生不均勻變形。缸內周期變化的氣體壓力，也將引起密封機件發生動態運動，導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)傷或大的硬質顆粒意外存留在接觸處，使得兩者接觸平面產生凹痕，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。

從現場檢修排氣閥的情況看，大都是閥座下部1道橡膠環過早老化開裂 (檢漏孔冒水)，上部1道橡膠環的彈性良好;閥座下部密封環槽的麻點凹坑數量、大小和深度大于上部密封環槽。這是因為除了閥座下部橡膠環離燃燒室較近，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、高壓燃氣穿過閥座和汽缸蓋的氣密接合面后，與閥座下部橡膠環接觸，使其過早老化失效。同時，燃氣中的硫化物溶入水中，在閥座下部密封環槽縫隙處水中的硫化物濃度高，導致其腐蝕比其它區域嚴重。

1.2 管理方面的原因

閉式和中央冷卻系統中，雖然都采用淡水作為冷卻介質，但仍需對系統中的淡水進行處理，以防在冷卻腔中結垢和造成腐蝕。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生嚴重腐蝕，特別是在密封圈縫隙處等死水區極易產生電化學腐蝕形成麻點凹坑。

某輪，由于主管人員對冷卻水處理的疏忽，造成閥座密封環槽、汽缸蓋密封環槽嚴重銹蝕，每天漏水量達1 m3左右，換新全部密封橡膠環并在密封環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，存在嚴重隱患。不得不拆下全部排氣閥座、汽缸蓋交專業廠家進行堆焊、重新車槽。既耗時耗力，又造成經濟損失。

2 對策分析

1)仔細研磨閥座和汽缸蓋的接觸平面。

說明書強調更換排氣閥，應利用專用工具仔細研磨閥座和汽缸蓋的接觸平面。

對新船而言，仔細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、高壓燃氣與閥座下部橡膠環接觸。

2)更換廠家改進型的“U”形密封環。

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

“U”形密封環裝入閥座環槽時，其內、外徑變形擴大，必須利用卡環夾緊外圈使其復原，但不能完全恢復到位，在環槽中還能輕微擺動。排氣閥裝入汽缸蓋閥孔時，“U”形密封環易被閥孔內的臺階卡住損壞，甚至一次安裝過程中損壞幾個“U”形密封環，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，可防止橡膠環過早老化。主要有以下依據:①SULZER RTA柴油機汽缸蓋和閥座的氣密接合面間裝有鋼質環形密封墊片，閥座橡膠環很少出現過早老化漏水現象。當然，不排除2種機型閥座冷卻結構的設計差異，2機型閥座密封環槽處受熱不同對橡膠環使用過程中老化的影響。②閥座和汽缸蓋的接觸平面經過多次研磨，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，檢漏孔內冒水。拆下該排氣閥，閥座下部橡膠環已老化開裂，換新橡膠環，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。

主機運轉時，該缸測取的壓縮壓力、爆壓等參數均正常，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，閥座下部橡膠環過早老化造成漏水現象逐一消除。

4)腐蝕環槽的處理。

閥座密封環槽輕微腐蝕，可用鐵弗龍密封帶纏繞密封環槽數圈。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于減小密封環槽的“深度”，使得橡膠環產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。

閥座密封環槽腐蝕嚴重，必須送岸交專業廠家堆焊、重新車槽修復。

5)排氣閥的安裝。

安裝過程中防止密封環被剪切和雜質顆粒進入氣密接合面，應注意: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 (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，及時發現，及時清除。

6)冷卻水的管理。

冷卻水的化驗、投藥要按規范操作。定期檢查冷卻水質量，檢測水處理添加劑 (如緩蝕劑)的濃度應在其說明書規定范圍內，檢測pH值 (在20℃時應在7～10)和氯化物濃度 (不大于50×10-6)。通過這些指標的變化可大致判斷冷卻系統的工作狀態，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。應及時查明故障元件，及時修復。

另外，某些港口 (特別是印度、中東地區)加裝的淡水含鹽量非常高，不得以補充進冷卻水系統。在以后條件許可的情況下，應盡快放掉系統中的全部 (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過早老化失效或密封環槽腐蝕。

只要設法保證排氣閥和汽缸蓋的氣密接合面可靠密封，同時，加強冷卻水系統的管理，防止腐蝕產生，就可避免故障發生。

［1］余憲海.船機維修技術［M］.大連海事大學出版社，2000.

［2］黃少竹.船舶柴油機［M］.大連海事大學出版社，2005.