时间:2021-02-20 | 编辑:E航小E | 阅读:800 | 分享: |
导读
柴油发动机由于具备较强的经济性优势、工作稳定性较强、适用范围广泛等优势,所以被广泛应用在货运领域和工程机械行业中。
由于近年来柴油发动机强度不断提升,缸套穴蚀也逐渐演变为最常见的柴油发动机的故障形式。
如果对柴油发动机进行高强度运转,在气缸套外壁和冷却液接触的过程中就会产生很多针穴孔洞。
如果长期在此种状态下工作,这些针孔洞也将不断加深、扩大,甚至会对将缸壁造成穿透影响。
为进一步降低故障发生概率,文章对柴油机缸套的穴蚀故障进行详细研究,希望对这项工作的开展提供更有效的帮助作用。
一
故障概况
某年6月21日在富安1井钻进作业过程中,2 号 (Z12V190B-1)柴油机在起车后检查过程中发现呼吸器排烟较大,用手试没有水汽,打开呼吸器罩壳没有水珠,提高柴油机转 速至1000转/分,在运转几分钟后柴油机水温上升,此时呼吸器排烟加大,打开呼吸器罩壳发现有水珠,由此判断机油中有 水,停车查找原因。
故障原因的查找过程中,遵循先易后难,先 外后内的原则。
首先,打开缸盖上罩壳检查12个缸的喷油器护套,没发现问题。
其次,将压缩空气从高温水箱膨胀后压入,打开水泵旁边边盖,用手电观察没有发现问题。
最后,打开机体上边盖窗口仔细观察发现2缸有水珠滴下,用拔缸器将缸套取出,发现缸套中部有一个零点几毫米的通孔。
至此,故障原因查明,是缸套穴蚀造成穿孔漏水。
更换缸套后故障解除。
二
出现柴油机缸套穴蚀的主要原因
在对上文案例的研究中发现,缸套穴蚀的主要问题在于局部位置集中出现了蜂窝状孔穴。
各种型号的柴油机穴蚀都会存在一些共同点,即穴蚀的出现都是出现在连杆运动的平面中,多表现在推力更大的一侧。
柴油机缸套穴蚀的特征主要集中在以下几点:
其一,穴蚀主要发生在水套狭窄的区域,缸体在和缸套穴蚀面的对应位置经常会出现穴蚀问题,但是缸体的穴蚀相对较轻。
其二,穴蚀还主要出现在缸套上、下定位的止口处,尤其是下止口和缸体定位的配合环节。
其三,穴蚀会针对柴油机自身结构形式或是 集体强度不同产生变化,通常是针对柴油机的强化程度提升出现更为严重的问题。
其四,缸套材料的质量或是加工表面的粗糙问题,会对穴蚀的发生起到一定影响,甚至会造成穴蚀的提前或是问题严重性进一步增加。
其五,柴油机的使用寿命往往受到了穴蚀问题的直接影响。
每到一个大修检验期或是不到一个大修检验期就需要转换另一组新缸套,但是一般缸套的寿命也只是三个大修期,因此穴蚀问题更需要引起重视。
三
对缸套穴蚀产生影响的因素
缸套穴蚀本身就是一个比较复杂的环节,这项工作会对发动机缸体和冷却回路设计合理性产生知己而影响,并且,受到活塞连杆机构的影响,还将对缸套结构、材质自身合理性问题产生影响,因此在实际研究中可以认识到,对缸套穴蚀产生影响的因素主要归纳为三个领域,分别是缸体系统的设计因素、冷却系统设计因素和柴油机的工作情况。
四
缸套穴蚀问题的相关预防对策
缸套穴蚀问题既有先天因素造成的,也有后天因素造成的影响。
对于发动机设计和材质选择等先天影响因素而言,每个能对缸套振动幅度起到控制作用的手段,都可以实现对穴蚀问题的控制。
但是柴油机一旦出厂得到了应用,在对穴蚀问题进行预防的过程中就要将问题集中在冷却系统的维护保养过程中。
大量实践证明,针对缸体振动幅度不大的问题,可以选择一些重负荷的冷却液,在对系统进行合理维护的过程中,有效控制和限制穴蚀问题的出现。
1.加强对重负荷冷却液的应用
和传统的防冻液存在明显差异,重负荷冷却液具备防穴蚀和防热结垢性能,特别是防穴蚀的优势更为显著。
通过在金属表面形成一定氧化层,可以有效抑制腐蚀问题的出现。
柴油机湿式缸套表面由于大量气泡会产生明显冲击作用,对金属表面氧化层造成破坏,如果这层氧化膜被破坏,无法自身进行修复,裸露在外的金属机体的腐蚀问题就会更为严重,宏观将其定义为穴蚀。
重负荷冷却液中通常含有特殊的添加剂,可以对被破坏的氧化层进行及时修复,从而控制和抑制穴蚀问题的出现。
在冷却液中补充添加剂,可以有效改善穴蚀和结垢问题,并且正常添加工作中消耗的添加剂,还可以实现对冷却液寿命的延长,但并不意味着添加剂的补充可以对冷却液的防冻性能进行增加。
在对重负荷冷却液进行应用的过程中还要对以下问题进行关注:
首先,对于稀释水中含量过高的氯离子或硫酸根离子的出现会造成穴蚀问题的严重性,所以需要对这两种离子浓度进行控制,确保浓度不超过100ppm。
其次,选择知名厂家的低硅酸盐防冻液,虽然高浓度的硅酸盐可以实现对铝材质的有效 保护,但是很容易在实际工作中造成对散热器的堵塞,影响其功能的正常发挥。
此外,在对冷却液进行选购的过程中还要对二元醇的纯度等级进行关注,如果采用劣质二元醇,必然会在工作中混入一定量的腐蚀性材料,增加穴蚀问题的隐患。
2.对冷却系统进行有效维护
冷却系统维护的主要目的就是对系统中SCA含量进行控制,通过这种方式对穴蚀问题进行抑制。
在对冷却系统进行维护的过程中应该加强对以下问题的维护:
首先是对抗穴蚀成分的SCA进行关注。
其次是SCA起初添加量比较大,通常应该是 后期维护量的三到四倍。
在冷却系统中,需要将SCA含量控制在合理范围中,无论是含量过高还是过低问题,都可能出现穴蚀问题。
据研究发现,目前在对冷却系统进行维护的过程中,经常出现以下问题:
其一,冷却液补充过量问题。
在对防冻液进行补充的过程中,需要将液面上添加密封盖,但是由于冷却系统会出现受热膨胀的问题,所以会出现防冻液的损失问题,这也将在一定程度上降低SCA的系统含量。
其二,在对防冻液进行更换后,没有及时对SCA进行补充。
其三,SCA是一种消耗品,在后期进行系统维护的过程中不能对SCA 进行有效补充。
所以在今后对系统进行维护的过程中,要针对冷却系统容量和厂家建议对维护工作进行开展,避免工作中可能产生的各中穴蚀问题。
五
结束语
综上所述,柴油机缸套穴蚀的主要原因在于高频振动,在日常巡回检查中,要时刻留意柴油机的运转情况。
此外,还要适当对燃油雾化和提前角问题进行关注,确保获取更为柔和的工作形式,在降低缸套振动强度的基础上,对穴蚀损坏问题进行控制。
在工作中尽可能选择质量更显著的柴油,对柴油机的工作情况进行改善,这也是目前对穴蚀损害问题进行控制的重要手段。
原创作者系:
中石化华东石油工程公司江苏钻井公司
张文军
END
来源:网络
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