摘要：主機(jī)小水套裂紋產(chǎn)生的原因主要有三個(gè)方面：材料質(zhì)量差、設(shè)計(jì)制造有缺陷以及管理操作不當(dāng)。實(shí)際損壞案例往往是多個(gè)因素共同作用造成的。本文試圖深入分析裂紋發(fā)生的原因，撥開層層迷霧，找到導(dǎo)致小水套發(fā)生裂紋損壞的原因，通過強(qiáng)化船舶的安全管理，以期達(dá)到提高水套安全系數(shù)，減少裂紋發(fā)生的目的。

1.主機(jī)小水套裂紋故障案例介紹

本文列舉了8個(gè)小水套裂紋案例，涉及多個(gè)機(jī)型。這些小水套裂紋集中在兩個(gè)區(qū)域：小水套固定螺栓開孔處、冷卻水進(jìn)口處（厚薄過度地帶），特征明顯。

案例1.定位螺栓處裂紋

某輪主機(jī)型號MAN B&W 5S60-MC,2015年韓國現(xiàn)代三湖重工建造。8月30日2240離碼頭駛往南方某港，31日0點(diǎn)出航道。主機(jī)定速航行，0139主機(jī)NO.5缸“小水套”發(fā)現(xiàn)漏水，船舶駛離主航道停船修理主機(jī)。0720故障修理完畢，船舶恢復(fù)正常航行。

圖1T輪歷史軌跡。

圖2NO.5主機(jī)小水套漏水照片

圖3N0.5缸小水套裂紋

案例2.k輪主機(jī)型號為MAN B&W 6S42MC7,韓國現(xiàn)代重工建造。主機(jī)定速航行不久后小水套崩裂，停航修理，損失船期7個(gè)小時(shí)。

圖4裂紋處位于進(jìn)水口處（厚薄不一）

案例3.圖5進(jìn)水管附近裂紋

案例4.固定螺栓孔處裂紋

案例5.圖7進(jìn)水管處裂紋

案例6.定位螺絲孔處裂紋

案例7：圖9定位螺絲孔處裂紋

2.案例分析

2.1主機(jī)淡水冷卻系統(tǒng)部分介紹

以MAN B&W  S60 MC-C8圖紙為例，簡述一下柴油機(jī)冷卻系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。“ 小水套”學(xué)名Cooling jacket,備件號P90101-0167-138。“小水套” 與氣缸蓋底部構(gòu)成一個(gè)冷卻水腔（138，067）。缸套冷卻水通過冷卻水套（俗稱大水套，備件號P90302-0203-058）上的四個(gè)連接管（備件號129）進(jìn)入“小水套” 的冷卻水腔，而后進(jìn)入鉆孔冷卻氣缸蓋、排氣閥和閥座，最后再流入排氣閥殼的上部冷卻腔，后排至冷卻水出口管。

圖10.小水套結(jié)構(gòu)圖

067.氣缸蓋（Cylinder cover);114.定位螺栓（screw）；138小水套（Cooling jacket);129連接管(connection pipe);126 O令（O ring)。

2.2故障原因分析

小水套裂紋產(chǎn)生的原因主要有三個(gè)方面：材料質(zhì)量差、設(shè)計(jì)制造有缺陷以及管理操作不當(dāng)。實(shí)際損壞往往是多個(gè)因素共同作用造成的。本文試圖深入分析裂紋發(fā)生的根本原因，撥開層層迷霧，找到導(dǎo)致小水套發(fā)生裂紋損壞的原因，通過強(qiáng)化船舶的安全管理，以期達(dá)到提高小水套安全系數(shù)，減少裂紋發(fā)生的目的。

小水套主要受到以下幾個(gè)力：缸套水壓力，熱應(yīng)力，O令的擠壓力，連接管拉壓力(因銹蝕不能自由活動(dòng))，定位螺栓束縛及因氣缸蓋伸縮變形產(chǎn)生的交變受力等，合力一旦超過小水套能承受的強(qiáng)度，就會(huì)在水套薄弱處產(chǎn)生裂紋，而后迅速擴(kuò)展，最終導(dǎo)致完全破裂。

（1）材質(zhì)方面

柴油機(jī)氣缸蓋是鍛鋼制造，氣缸套為鑄鋼制造，而 “小水套“是由鑄鐵鑄造而成。有的船舶在發(fā)生了水套裂紋，在備件申請單上特意注明小水套材質(zhì)為鑄鋼。遺憾的是市場上還未見鑄鋼小水套，主要原因是性價(jià)比不高。小水套裂紋屬小概率事件，雖然時(shí)有發(fā)生，但在船舶故障中總的占比不高。主機(jī)水套發(fā)生裂紋漏水后，船還可以繼續(xù)航行一會(huì)，帶來的損失也不大。故主機(jī)制造廠對這個(gè)故障都未予以足夠重視。

（2）設(shè)計(jì)和制造方面

MAN B&W 主機(jī)小水套固定方式有兩種：A水套通過4個(gè)定位螺栓”掛“在氣缸蓋上。收集到故障案例都是掛在氣缸蓋上的小水套。多數(shù)機(jī)型采用此種設(shè)計(jì)，制造簡單，加工安裝容易。

B水套通過兩個(gè)螺栓”吊“在氣缸蓋上。部分MAN L系列主機(jī)及某些工廠造的S35MC機(jī)型。水套通過定位銷來定位，加工麻煩，安裝費(fèi)勁。

小水套裂紋這個(gè)問題很好理解：小水套鉆了四個(gè)孔，這四處是水套受力薄弱點(diǎn)，裂紋多是從這里開始的。另一處裂紋易發(fā)處是厚薄交界處，厚薄不均，熱應(yīng)力大。若是連接管銹死，連接水管把小水套頂裂的可能性也是有的。廠家設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)在應(yīng)力集中的地方要采取有效措施減小應(yīng)力集中。鑄鐵材料還可能存在砂眼等局部缺陷， 導(dǎo)致疲勞強(qiáng)度等降低，這也會(huì)加大產(chǎn)生裂紋以及斷裂的可能性。

（3）管理方面

A.“小水套”與缸套之間的間隙值一般為0.8～1.0mm，具體參數(shù)因機(jī)型不同而有所不同。MAN B&W在“小水套“在設(shè)計(jì)、制造時(shí)充分考慮了不同材質(zhì)的熱漲問題。即使在主機(jī)全負(fù)荷時(shí)，缸頭與水套也不應(yīng)出現(xiàn)硬碰硬接觸。關(guān)鍵問題出現(xiàn)在二者之間的O令上。根據(jù)相關(guān)參考資料，正常的O令的壓縮率為8%-25%,這樣即可以保證良好密封又不至于“漲裂”缸套。如果O令品質(zhì)差，老化失去彈性變塑性，脹死在令槽，并擠出飛邊，缸套能不受力嗎？

往令槽抹床膠，纏生料帶，O令上纏生料帶，這些都是錯(cuò)誤但一直都在使用的錯(cuò)誤做法。水套密封是靠O令的彈性密封而非塑性密封的，在此再次重申一下 。使用過的良好的O令見圖13左圖，次品O令見圖14。O令在令槽內(nèi)是可自由活動(dòng)的。

O令這種情況的主機(jī)，在停機(jī)時(shí)會(huì)發(fā)生水套漏水。主機(jī)定速后不漏水但有小水套破裂風(fēng)險(xiǎn)。漏水是更大事故的前兆，主機(jī)停機(jī)漏水說明O令不行了，宜盡早更換O令。

B.柴油機(jī)加速過快，容易造成柴油機(jī)燃燒室部件熱負(fù)荷升高過快，此時(shí)缸套冷卻水溫度的自動(dòng)調(diào)節(jié)會(huì)有相應(yīng)的滯后，使得氣缸蓋實(shí)際溫度高于正常運(yùn)行時(shí)的溫度，再加上氣缸蓋、和“小 水套“所用材料的熱膨脹系數(shù)不同，導(dǎo)致氣缸蓋與“小水套”的膨脹程度不同而出現(xiàn)了氣缸蓋”大“而小水套“小”的現(xiàn)象。小水套因受力過大而漲裂，此種情況多發(fā)生在船舶起錨進(jìn)港時(shí)。

C.船舶離港定速不久，主機(jī)還在不都斷加速過程中，此時(shí)主機(jī)熱負(fù)荷最大。主機(jī)從港內(nèi)全速（FULL)到海速(N FULL),通常有四十多分鐘。大型船舶所需時(shí)間更長。這個(gè)過程中主機(jī)各部件充分膨脹，達(dá)到最大值后下降而后維持相對穩(wěn)定。多數(shù)裂紋發(fā)生在主機(jī)定速不久（此時(shí)主機(jī)還在加速過程中），這就好理解了為什么此時(shí)小水套發(fā)生裂紋。

D.柴油機(jī)冷卻水處理不當(dāng)，長期不投藥或者投藥不足。會(huì)導(dǎo)致氣缸蓋和水套腐蝕生銹。這些銹渣在柴油機(jī)反復(fù)拉伸運(yùn)動(dòng)中不斷脫落，沉積在氣缸蓋和水套之間。冷卻水腔發(fā)生結(jié)垢，在影響柴油機(jī)部件冷卻效果的同時(shí)，還會(huì)減小相應(yīng)的配合間隙。

E.這里重點(diǎn)說一下被大家平時(shí)忽視的定位螺栓。這個(gè)定位螺栓與普通螺絲不同，一頭粗一頭細(xì)。不存在安裝用力過大導(dǎo)致水套受力不均的問題。水套四個(gè)定位孔沒有螺紋，小水套是掛在氣缸蓋上的。主機(jī)運(yùn)行時(shí)水套下部分隨著缸套（拉壓）一起上下運(yùn)動(dòng)。定位螺栓空余間隙允許小水套向外自由膨脹。

正確使用柴油機(jī)冷卻“小水套“的定位螺栓，擰緊之后螺絲尾部跟小水套外壁之間還要留有一定的間 隙，給“小水套“膨脹留出余地。正確的安裝圖見圖16

如果你在主機(jī)吊缸時(shí)不注意，把這個(gè)特殊的定位螺絲弄丟了，而用了一個(gè)普通的螺絲。安裝時(shí)還用了力，后果可想而知。如下圖所示，不裂就不正常了。

有的船對這個(gè)定位螺栓理解不透，只對角用力上緊兩個(gè)（普通螺絲）螺絲。自然是另兩處沒上定位螺栓孔處裂了。這在T輪上得到了驗(yàn)證。

F.保持冷卻水溫相對恒定（80℃），對于缸套水溫調(diào)溫閥自動(dòng)運(yùn)行，水溫波動(dòng)大的船舶，缸套水溫控制應(yīng)由自動(dòng)改為手動(dòng)。不同機(jī)型淡水溫度要求不一，以廠家具體說明書為準(zhǔn)。主機(jī)動(dòng)車前要確保主機(jī)各部件進(jìn)行了充分的預(yù)熱。

G.主機(jī)淡水系統(tǒng)定期投藥化驗(yàn)，水質(zhì)達(dá)標(biāo)可以減緩冷卻腔腐蝕，穴蝕。水中含氧低還可以減緩O令老化速度。淡水系統(tǒng)水壓保持穩(wěn)定（有的船舶設(shè)置有暖泵，靠港時(shí)只轉(zhuǎn)暖缸泵而停缸套水泵，這種設(shè)計(jì)其實(shí)不太好）。啟動(dòng)淡水泵時(shí)會(huì)造成大量“冷水”進(jìn)入主機(jī)。

H.避免主機(jī)長時(shí)間超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，導(dǎo)致燃燒室過熱。熱負(fù)荷大，各部件受力大，排煙溫度過高同時(shí)會(huì)加速O令老化速度。主機(jī)平時(shí)都是正常負(fù)荷，突然加大負(fù)荷可能會(huì)導(dǎo)致某些部件損壞。

I.主機(jī)兩此吊缸吊缸中間時(shí)間，拆下冷卻水連接管，密封O令換新。防止時(shí)間久了，因連接管不能自由運(yùn)動(dòng)而導(dǎo)致小水套進(jìn)水口處額外受力。

3.應(yīng)急處理