Selepas kira-kira 60 jam penyelenggaraan dan pengendalian jenis enjin diesel pendorong utama marin tertentu di W5, didapati bahawa kelegaan injap ekzos 40 silinder melebihi toleransi, dan 38 tempat duduk injap ekzos telah haus. melebihi had pembaikan kepala silinder. Selepas menggantikan 38 kepala silinder baharu dan berjalan selama kira-kira 60 jam, kawasan besar kehausan tempat duduk injap ekzos berlaku lagi, dan 0 # diesel automotif telah digunakan untuk kedua-dua ujian navigasi. Berdasarkan fenomena kerosakan, senaraikan pokok kerosakan kehausan abnormal kepala silinder dan tempat duduk injap ekzos, dan analisis serta selesaikan masalahnya daripada tiga aspek: penyelenggaraan dan pemasangan, kualiti komponen dan keadaan penggunaan.
Menganalisis dan menilai mekanisme kerosakan, punca kerosakan ialah penggunaan 0 # diesel automotif dengan kandungan sulfur rendah, yang gagal membentuk lapisan anti haus yang berkesan dan mempercepatkan haus tempat duduk injap ekzos. Penyelesaian yang sepadan dicadangkan untuk kehausan yang tidak normal pada tempat duduk injap enjin diesel, menyediakan penyelesaian untuk analisis seterusnya bagi kerosakan yang serupa.
Pada 2 April019, sebuah kapal tertentu menjalankan kerja pembaikan di limbungan. Dua enjin diesel MTU956V20 telah dibaiki dan diselenggara mengikut piawaian tahap W5 (masing-masing beroperasi selama kira-kira 5800 jam sebelum pembaikan, dan semasa pembaikan, dua kepala silinder telah diganti kerana kehausan tempat duduk injap ekzos melebihi kepala silinder had pembaikan). Pada bulan September, selepas menyelesaikan pembaikan dan pemasangan tahap W5, enjin diesel tidak dapat dihidupkan apabila digunakan selama kira-kira 60 jam. Selepas pemeriksaan, didapati bahawa kelegaan injap 40 silinder melebihi toleransi, dan 38 tempat duduk injap ekzos telah haus melebihi had pembaikan kepala silinder. Selepas menggantikan 38 kepala silinder baharu pada bulan November dan menggunakannya selama kira-kira 60 jam, terdapat kawasan besar tempat duduk injap ekzos haus lagi. Kedua-dua ujian navigasi menggunakan 0 # diesel automotif. Selepas menggantikan 9 kepala silinder untuk kali kedua, kapal tertentu menggunakan -10 # diesel untuk ujian navigasi dan tugasan seterusnya, diselangi dengan 0 # diesel automotif (terutamanya 10 # diesel). Sehingga Disember 2020, ia telah berjalan selama kira-kira 1000 jam (masa berjalan terkumpul kira-kira 6900 jam) tanpa sebarang haus atau kegagalan kepala silinder dan tempat duduk injap ekzos yang tidak normal.
Apabila enjin diesel dihidupkan, aci sesondol memacu injap ekzos untuk dibuka mengikut pemasaan injap yang ditetapkan melalui mekanisme tappet dan rocker arm untuk ekzos, dan kemudian ditutup di bawah tindakan spring injap. Reka bentuk enjin diesel MTU956 mengejar ringan, kuasa tinggi dan ketumpatan rendah. Tiada cincin tempat duduk injap aloi tahan haba keras yang tertanam di tempat duduk injap masuk dan ekzos kepala silinder. Tempat duduk injap dan kepala silinder disepadukan dan diperbuat daripada bahan besi tuang; Injap ekzos dilengkapi dengan mekanisme injap berputar, dan injap udara berputar di bawah tindakan mekanisme injap berputar setiap kali ia dibuka. Semasa operasi, suhu permukaan tempat duduk injap ekzos adalah sekitar 300-350 darjah disebabkan oleh curahan gas suhu tinggi dan aliran udara ekzos di dalam silinder. Apabila injap ditutup dan didudukkan, ia akan mengenai permukaan injap pada kelajuan tertentu. Apabila kelajuan enjin diesel ialah 1450r/min, kelajuan tempat duduk injap ialah 0.2m/s dan impak ialah 727 kali/min. Permukaan tempat duduk injap ekzos tertakluk kepada suhu tinggi dan kesan tekanan sentuhan yang tinggi semasa operasi, mengakibatkan keadaan kerja yang teruk.
Proses pemeriksaan dan pembaikan dalam spesifikasi proses pembaikan kepala silinder MTU 956 adalah konsisten dengan manual penyelenggaraan MTU V956/1163 TB.2. Data penonjolan injap udara yang dipasang pada tempat duduk injap biasanya antara 4.80~5.10 mm (standard had ialah 3.0 mm), dan kualiti pemasangan semula memenuhi keperluan penyelenggaraan MTU V956/1163 TB.2 manual. Selepas kerosakan pertama berlaku, selepas menggantikan 38 kepala silinder baru dan berjalan selama kira-kira 60 jam, masalah haus tidak normal pada kerusi injap kepala silinder berlaku lagi, sekali gus menolak kemungkinan pembaikan yang tidak betul menyebabkan kerosakan.
Pemeriksaan rekod pembuatan dan pemasangan produk, pemeriksaan semula rekod pemeriksaan dan pemasangan bahagian berkaitan mesin yang rosak, rekod asal kepala silinder untuk kegagalan pertama, pemeriksaan dimensi kebuk air kepala silinder, ruang udara, dan tempat duduk injap, dan pemeriksaan kesesuaian antara injap masuk dan ekzos serta tempat duduk injap; Periksa pengedap kepala silinder, kedalaman tempat duduk injap, dan integriti kepala silinder, dan pastikan kualiti pemasangan komponen memenuhi keperluan teknikal.
Penyiasatan prestasi bahan injap kepala silinder. Selepas kerosakan pertama, silinder A1 dan B6 dengan kehausan tempat duduk injap ekzos teruk telah diekstrak, dan Jawatankuasa Profesional Analisis Kegagalan Persatuan Kejuruteraan Mekanikal Shanghai telah ditugaskan untuk menjalankan ujian kekerasan pada permukaan kerja injap ekzos dan tempat duduk injap, serta metalografik. ujian pada permukaan kerja tempat duduk injap. Nombor lukisan injap ekzos enjin diesel MTU956 ialah 580 053 02 05, dan keperluan kekerasan adalah Lebih besar daripada atau sama dengan 280HB (bersamaan dengan kekerasan Rockwell 29.2HCR, dengan nilai HB dan HV yang serupa). Nilai kekerasan injap ekzos silinder A1 dan B6 ditunjukkan dalam Jadual 1, dan kekerasan injap jauh lebih tinggi daripada nilai yang diperlukan, tetapi ia memenuhi keperluan dokumen teknikal injap.
Dokumen teknikal untuk kepala silinder enjin diesel MTU956 memerlukan matriks pearlit dengan kandungan pearlit lebih daripada 95%; Keperluan kekerasan ialah 200~260HB (199.5~262.5HV, HB=(HV+10.5)/1.05). Keputusan kekerasan tempat duduk injap ekzos silinder A1 dan B6 ditunjukkan dalam Jadual 2. Kekerasan yang diukur bagi kerusi injap kepala silinder adalah lebih tinggi sedikit daripada keperluan reka bentuk.
Keputusan analisis injap ekzos dan tempat duduk injap yang dikeluarkan oleh Jawatankuasa Profesional Analisis Kegagalan Persatuan Kejuruteraan Mekanikal Shanghai menunjukkan bahawa: 1) kekerasan permukaan pengedap (pada jarak 0.1 mm dari permukaan) dan kecerunan kekerasan injap ekzos agak seragam. 2) Tiada perbezaan ketara dalam kecerunan kekerasan antara tempat duduk injap ekzos dan tempat duduk injap masuk. Oleh kerana kehadiran grafit dalam matriks, terdapat turun naik dalam kekerasan yang diuji, yang merupakan fenomena biasa. 3) Struktur metalografi permukaan kerja tempat duduk injap ekzos dan tempat duduk injap masukan terdiri daripada pearlit, sejumlah kecil unsur besi, dan sejumlah kecil unsur karbon. Keputusan ujian menunjukkan bahawa kekerasan injap ekzos pada suhu bilik memenuhi keperluan, dan kekerasan titik pengukur pada tempat duduk injap ekzos adalah lebih tinggi sedikit daripada nilai yang diperlukan. Struktur metalografi memenuhi keperluan teknikal.
Daya hentaman antara injap udara dan tempat duduk injap bergantung pada kelajuan tempat duduk injap udara, yang dipengaruhi oleh profil aci sesondol injap masuk dan ekzos. Menurut penggantian ketiga kepala silinder, enjin diesel berjalan selama kira-kira 1000 jam tanpa sebarang kelainan, dan kehausan yang tidak normal pada tempat duduk injap ekzos telah dihapuskan. Oleh itu, kemungkinan kehausan yang tidak normal pada kerusi injap kepala silinder yang disebabkan oleh mekanisme penghantaran injap dan aci sesondol pada dasarnya diketepikan.
Dalam penyelenggaraan W5, kilang memeriksa mekanisme injap putar kepala silinder dan mendapati ia beroperasi seperti biasa. Selepas kerosakan pertama, 38 pemasangan kepala silinder baru telah diganti, tetapi sebilangan besar kerosakan kepala silinder masih berlaku dalam jangka pendek. Oleh itu, kemungkinan mekanisme injap berputar yang menyebabkan kerosakan pada dasarnya diketepikan.
Semasa pemeriksaan keadaan operasi enjin diesel daripada penyelenggaraan kepada kerosakan pertama W5, dan daripada penggantian kepala silinder baharu kepada kerosakan kedua, tiada haus tidak normal pada kepala silinder ditemui, dan tiada kehausan abnormal yang meluas pada silinder. kepala berlaku semasa penggunaan W5 sebelum penyelenggaraan dan selepas kerosakan kedua digantikan dengan -10 diesel. Pertimbangan asas ialah keadaan operasi akan memberi kesan ke atas kehausan tempat duduk injap, tetapi ia bukan punca langsung kerosakan ini. Enjin diesel MTU956 direka dengan pam pelincir dalam paip pengambilan, yang boleh melincirkan injap masuk. Dengan memeriksa bahawa pam minyak berfungsi dengan baik dan tiada kehausan yang tidak normal pada tempat duduk injap masuk, isu kualiti pelinciran boleh diketepikan. Kapal itu menggunakan 0 # diesel automotif sebagai bahan api selepas penyelenggaraan W5, dan tidak menggunakan sebarang bahan tambahan, yang memenuhi keperluan GB19147-2013. Walau bagaimanapun, kandungan sulfur adalah terlalu rendah ( Kurang daripada atau sama dengan 10 mg/kg), yang tidak memenuhi spesifikasi teknikal MTU.
Percayakan Institut Fizik Kimia Lanzhou, Akademi Sains China untuk menganalisis bahan tambahan, LUBRIZLO ®ADX766M Aditif diesel ialah campuran garam kalium dan pelarut, dengan bahan pepejal ialah kalium docetate dan pelarut ialah minyak pelarut 200 # hidrokarbon lemak . Percayakan Institut Fizik Kimia Lanzhou, Akademi Sains China, untuk menjalankan penampilan SEM dan analisis komposisi EDS pada permukaan pengedap injap ekzos, dan pilih injap ekzos di bawah empat keadaan untuk pemeriksaan. Pemerhatian SEM dan analisis komposisi injap ekzos yang rosak dan permukaan pengedap kerusi injap mendedahkan bahawa permukaan permukaan pengedap injap ekzos adalah kasar, dengan lekatan pada substrat kepala silinder. Permukaan pengedap tempat duduk injap kepala silinder adalah rata, manakala substrat besi tuang menunjukkan aliran plastik dan koyakan pelekat. Injap ekzos tidak mengalami haus, dan bahagian yang haus secara luar biasa ialah kepala silinder dan tempat duduk injap ekzos. Kepala silinder enjin diesel 956 diperbuat daripada besi tuang aloi khas, yang mempunyai rintangan haus yang lemah. Dengan ketiadaan perlindungan topeng muka permukaan, tegasan tangensial yang disebabkan oleh sentuhan langsung logam menyebabkan pengelupasan dan kehausan cepat matriksnya; Sementara itu, disebabkan padanan tidak munasabah perbezaan kekerasan antara injap udara dan tempat duduk injap, kekerasan tinggi injap udara memburukkan lagi haus. Mengikut keputusan ujian di atas, komponen utama lapisan anti-haus pada permukaan pengedap empat skema adalah karbon amorf. Selepas pembakaran, zarah besar membentuk lapisan anti haus pada permukaan tempat duduk injap untuk memisahkan permukaan pengedap injap ekzos dan tempat duduk injap. Dengan mengelakkan sentuhan langsung antara permukaan pengedap dan mengurangkan haus pelekat, haus ditindas.
Menurut rujukan Rawatan Tempat Duduk Injap – Tinjauan Bebas Data Sedia Ada yang disediakan oleh Shaanxi Diesel Engine Heavy Industry Co., Ltd., digabungkan dengan kegagalan memakai kerusi injap sebelumnya dan mekanisme pembentukan topeng muka permukaan, dapat dilihat bahawa topeng muka permukaan permukaan pengedap tergolong dalam filem penggunaan dinamik. Di bawah keadaan kerja yang rendah, kadar pembentukan topeng muka permukaan lebih besar daripada kadar penyingkiran, dan keupayaan perlindungan kumpulan injap ekzos diperkukuh; Di bawah keadaan operasi yang tinggi, kadar pembentukan adalah kurang daripada kadar penyingkiran, dan keupayaan untuk melindungi tempat duduk injap ekzos secara beransur-ansur berkurangan. Ia boleh dijelaskan mengapa kapal itu tidak rosak selama beribu-ribu jam sebelum penyelenggaraan enjin diesel W5, tetapi dengan cepat mengalami kerosakan berulang 60 jam selepas pembaikan. Ini disebabkan oleh penggunaan bahan api sulfur tinggi dan bahan tambahan semasa tempoh ujian awal kilang, dan penggunaan bahan api sulfur tinggi semasa pelayaran percubaan, yang membentuk filem pelindung yang lebih ketat untuk melindungi kerusi injap.
Mengikut status sejarah penggunaan dua enjin diesel 956, ia telah dikendalikan pada -10 # diesel dengan tambahan agen anti haus sebagai bahan api selama kira-kira 50 jam semasa peringkat ujian kilang di Shaanxi Diesel Engine Heavy Industry Co., Ltd. Sebelum belayar ke Sanya, mereka dikendalikan menggunakan -10 # diesel selama kira-kira 100 jam. Digabungkan dengan keputusan analisis, ia menunjukkan bahawa filem pelindung permukaan padat telah terbentuk pada permukaan pengedap tempat duduk injap ekzos sebelum menggunakan 0 # diesel automotif di Sanya. Oleh itu, tiada kehausan yang tidak normal berlaku semasa pelayaran kira-kira 5000 jam di Sanya. Semasa penyelenggaraan W5, injap ekzos dan tempat duduk injap telah dibaiki, menyebabkan topeng muka permukaan di atas ditanggalkan. Selepas penyelenggaraan, 0 # diesel kenderaan sulfur rendah digunakan untuk operasi, dan tiada topeng muka permukaan terbentuk, yang menyebabkan kehausan yang tidak normal pada tempat duduk injap berikutnya.
Berdasarkan analisis punca kerosakan dan situasi semasa penggunaan enjin diesel jenis ini, langkah-langkah yang disyorkan berikut dicadangkan: adalah perlu untuk menentukan sama ada diesel memenuhi keperluan kandungan sulfur lebih daripada 500mg/kg sebelum digunakan; Dengan memasang peranti storan dan penambahan bahan tambahan anti haus dalam petak enjin diesel, adalah mungkin untuk menambah bahan tambahan secara automatik pada tangki bahan api harian, memenuhi keperluan untuk memandu enjin diesel. Dari perspektif menyelesaikan masalah kehausan kerusi injap secara menyeluruh dalam jangka masa panjang, adalah perlu untuk meningkatkan rintangan haus kerusi injap ekzos kepala silinder. Kepala silinder biasanya menggunakan kerusi injap bersarang untuk meningkatkan rintangan haus dan hayat perkhidmatan injap dan kerusi injap. Adalah disyorkan bahawa institut penyelidikan enjin diesel domestik atau pengeluar enjin diesel menjalankan penyelidikan mengenai skim pengubahsuaian kepala silinder, menyelesaikan pembangunan dan pengeluaran kepala silinder baharu, dan skim reka bentuk kepala silinder yang dipertingkatkan mempunyai aplikasi matang, dan risiko teknikal reka bentuk yang lebih baik boleh dikawal.
