【故障】HZ轮ME-C主机敲缸...缸套、活塞令磨损浅析

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活塞令换新

   三、原因分析

   1.一般来讲，缸套的磨损分类为：

• 腐蚀磨损：低温腐蚀，在第一道活塞环处磨损最大，因此处酸最多、润滑油膜最薄。

• 颗粒磨损：特征是沿缸套内圆表面或活塞令的表面有纵向的直线划痕，肉眼可见，有手感。

• 粘着磨损：一般出现在磨合期（缸套与活塞环）和长期运转后（几千小时）（缸套、活塞令与活塞裙部）。特点是：沿运动方向出现条纹状的磨痕，有时伴有暗红色或发兰色（氧化物），磨损率高。其磨损机理为：粘着——粘着点剪切——材料转移——反复作用后脱落，形成磨练粒。

低温粘着磨损—相对运动速度不大（0.5~0.6m/s）而法向载荷较大，摩擦表面温度在100~150度之间。接触点粘接——产生塑性变形而硬化（强度大于摩擦副中较软金属的强度——因相对运动而被剪切。表面层和基体的金相组织和化学成分均无明显变化。

高温粘着磨损：--相对运动速度很大而法向载荷较高，接触点的瞬时温度很高——表面金属发生软化并粘结在另一金属表面——沿运动方向形成裂口和凹穴。表面层的金相组织和化学成分均有明显变化。磨屑呈薄带状，厚度较低温摸粘着磨损厚度小。

粘着磨损形式：

通常说的拉缸，也即粘着磨损为：柴油机运转时，活塞裙、活塞环和气缸套工作表面在异常情况下出现擦伤、划伤、撕裂和咬死的现象，分为轻微拉缸、严重拉缸（咬死），本船的粘着磨损属于“撕裂”粘着磨损。

 2.影响粘着磨损的因素：

1)缸套与活塞令磨合不良：新造柴油机在制造厂台架实验时进行磨合运转，装船后还需进行磨合运转，船舶营运中摩擦副成对更换或只更换其一时，也需进行磨合运转。活塞环—气缸套良好磨合的标志：是环表面清洁光亮、无拉痕且活动自如。   磨合初期用不含碱性的纯矿物油，随后选用中度碱值气缸油，最后使用高碱值气缸油，按说明书调节注油率，转速由低到高、负荷由小到大、运转时间分配合理。

 3.分析结论

PL=使用低硫油时的推荐的注油率g/PSh

P=当前的注油率g/PSh，我轮为0.74g/PSh即1.0 g/KWh

S：硫含量百分数

按含硫量0.5%的燃油计算，其注油率对应为：PL70=P-(1.5-S)x0.25=0.74-(1.5-0.5)x0.25=0.49g/PSh=0.67 g/KWh，考虑到此公式是基于BN70碱值为依据计算出来的，若换成碱值为BN57的气缸油，其注油率应为：PL57=70*57xPL,=0.82g/KWh。

船方按要求，结合扫气口检查（期间每次到港都要对缸套和活塞令工况检查均正常），逐步将主机基本注油率由1.0 g/kwh 调整至0.9 g/kwh ，并分别在注油率为0.96g/kwh和0.90 g/kwh时两次气缸残油取样送交化验室化验，化验结果均正常。

另外，所谓的基本注油率是平均工况下，确保安全和滑油经济性气缸状态，所获得的注油剂量，基本注油率是按额定功率、额定转速计算的，实际营运时的功率很少达到主机额定工况，而本船的运营转速102-103rpm使用功率仅为3800kw左右，约为额定负荷67%左右，经济航速下转速仅为95-98rpm对应功率更低。

因此，从缸套、活塞令工况检查、理论上和化验结果均表明，本船主机气缸油调节安全冗余很大，不存在因气缸油微调造成活塞令和缸套的异常磨损。

2020-3-15修船出厂后，主机换用了碱值为BN57气缸油，主机吊缸检修磨合后，气缸注油率又逐步调整至0.92 g/kwh ，而NO.3缸自2019-11-4韩国蔚山吊缸检修磨合后，其注油率一直保持0.9 g/kwh未变。2020-5-6 在美国巴尔的摩港检查缸套活塞令状况显示各缸状况均正常，详见五月度维修报表照片。

2020-6-16主机NO.3缸吊缸检修时各缸运行时间表及气缸注油率

• 综上分析，缸套、活塞环（及活塞裙部分拉痕）发生突发性粘着磨损原因为：

• 由于活塞头部环带120弧度范围沉积物（主要为过量气缸油的残余物钙基成分）存在，其和缸套产生紧密摩擦，导致缸套上的润滑油膜遭到破坏，活塞令与缸套之间形成局部干摩擦，造成缸套和活塞令的磨损，而活塞令在环槽中自由转动，逐步造成整个活塞令及缸套表面的粘着磨损。

• 燃油中CAT-FINES引起的磨损：

从活塞令的上下端面看，活塞令的上下端面明显存在“麻坑”这证明燃油中的磨损颗 粒卡在活塞令端面和令槽端面之间，造成环端面的“POCK MARKS”；一般颗粒磨损可在活塞表面形成垂直喇叭形沟槽刮痕，通常不会产生MICRO-SEIZURE“微咬”，但如果颗粒磨损的加剧，必然导致“过度微咬”也即SCUFFING粘着磨损产生。

2020/6/22道达尔比利时化验室对船方所取主机气缸残油化验结果表明：主机NO.3 缸P-Q指数高，其它缸的P-Q指数也较高，这使得在这些气缸残油样中的铁含量过高，建议检查燃油系统，改进燃油分离，保持燃油良好状态；NO.1、NO.3缸铬含量过高，表明活塞令及槽等的铬涂层磨损增加，本人认为这主要由于燃油中CAT-FINES等颗粒进入活塞令环槽，活塞环及槽涂层磨损引起的；NO.3缸磷P和锌Z含量高，表明其盘根箱刮油令使得系统油进入了该缸的气缸残油样中，因此，需检查该缸盘根箱刮油令的工况。

结合化验报告及船方汇报，公司认为：主机NO.3缸套和活塞令异常磨损是由于燃油质量引起的，建议加强燃油的清净分离，保持燃油进机质量。

关于缸头上部的敲击声：因本船主机燃烧室设计是在缸头上部，排气阀座的位置恰在距缸头顶部1/3的位置，外部听起来好像是排气阀座处撞击，声音较为沉闷，并不是清脆的金属撞击声，2020-6-12换轻油后，直到根特港靠泊，敲击声一直没有发生：本人认为这种现象符合主机拉缸出现的特有异响“吭吭或哒哒”声，这种声音往往出现在活塞上死点位置，并随船舶状态而改变，换用轻油后，燃油的质量和燃烧获得改善，拉缸现象得以减轻，故异响暂时消失。

4.后续的工作

1)比利时根特开航近4天后，2020-6-21船抵立陶宛克莱佩达港，船方对NO.3缸活塞令及缸套进行了检查，发现缸套和活塞令又出现了磨损，故重新吊缸换新了该缸套。

   截止到2020-7-31，该缸套换新后已运行557h，多次检查其磨合情况良好。

2)根据2020-6-22气缸残油化验报告，船方加强了对主机各缸的检查，在发现NO.4缸活塞令断令以及缸套局部磨损后，于2020.07.22对主机NO.4缸进行了吊缸检修，距上次吊缸检修时间仅为1894h。

• 吊缸后发现：第一道活塞令搭口处断掉约25mm、活塞头部环带存在45度弧度的沉积物并于缸套形成bore-polishing，缸套排烟侧偏前存在宽约30mm的纵向拉痕，见照片。

• 经分析认为：活塞令折断原因与令槽磨损变形有关；缸套排烟侧纵向拉痕与活塞头部环带沉积物、断令及燃油质量有关；活塞令表面垂直型沟槽磨痕与燃油质量有关。

• 修复：因船无活塞令备件库存，只好挑选出一道可以使用的旧令修复后换用在第一道，第2-4道令沿用原令。

从磨损现象看，NO.4缸套和NO.3缸套磨损相类似，此不赘述。

截止2020-7-31该缸已磨合运行44小时，期间两次缸套、活塞令状况检查，情况良好。

3)今后一段时间，船方仍会面临低硫燃油的使用，其特点是含有害物较多、稳定性较差及燃油质量不一，因此：加油前一定在油舱内加注燃油添加剂；按燃油化验报告及厂方要求严格控制分离温度和尽量低流量，确保燃油净化设备良好；每次抵港后对缸套、活塞令表面工况检查，视情况调整气缸油量，做好气缸残油定期及疑问化验；加强对喷油设备的拆检，保持主机燃烧工况正常。

匆忙起草，难免有误，请修改指正！