MAN B＆W主机排气阀座密封处漏水原因及对策

黄建华

(香港明华船务有限公司，广东深圳 510755)

某公司船队拥有多条主机型号为MAN B＆W MC的散货船。该型柴油机普遍存在排气阀更换使用2 000～3 000 h(甚至更短)，排气阀座与汽缸盖间冷却水腔密封处漏水。航行中，若阀座检漏孔内冒水，一般临时用木塞堵住2个观察孔，但冷却水可能漏进汽缸，存在隐患，到港后需吊出检修，与排气阀保养周期相差甚远，耗时耗力耗备件。

1 漏水原因

图1所示为MAN B＆W MC型柴油机汽缸盖与排气阀座。阀座与汽缸盖的孔内壁之间构成1个冷却水腔，上下2道橡胶环保证水密。汽缸盖阀孔底面凸缘的平面与阀座座圈的平面直接接触，4只排气阀螺栓的固紧力使两者有足够的接触压力来保证气密。检漏孔检测阀座下部水密处的漏水。

笔者通过对多条船主机更换排气阀检修历史记录的分析，结合检修中的观察和现场检测结果，发现排气阀座与汽缸盖间冷却水腔密封处漏水既有机械方面的原因，又有管理方面的原因。

1.1 机械方面的原因

排气阀座和汽缸盖之间的气密是一种高温、高压的密封。由于结构上的原因，排气阀和汽缸盖在排气阀螺栓之间的刚度并非均匀一致，同时，柴油机工作时各机件的不同部位的热膨胀也不相同，使密封面发生不均匀变形。缸内周期变化的气体压力，也将引起密封机件发生动态运动，导致密封面间的密封压力不均。尤其是随着柴油机强化程度的提高，密封将更加困难。一般是采用合适的密封垫片，以足够而均匀的接触压力来保证密封的。

图1 汽缸盖与排气阀座示意图

从图1中可知，MAN B＆W MC型柴油机汽缸盖和阀座的气密接合处没有密封垫片，刚性接触。若想两者间的气密可靠，除了两者有足够的接触压力，还必须保证两者接触平面具有适配的粗糙度及平面度。

事实上，排气阀在多次解体、研磨、安装过程中，阀座和汽缸盖的接触平面难免不小心被碰(划)伤或大的硬质颗粒意外存留在接触处，使得两者接触平面产生凹痕，一般通过研磨难以消除;再者，操作人员研磨工艺参差不齐，多次研磨后，阀座和汽缸盖的接触平面的粗糙度及平面度存在差异。这两方面都会降低汽缸盖和阀座的接合面的气密性。

从现场检修排气阀的情况看，大都是阀座下部1道橡胶环过早老化开裂 (检漏孔冒水)，上部1道橡胶环的弹性良好;阀座下部密封环槽的麻点凹坑数量、大小和深度大于上部密封环槽。这是因为除了阀座下部橡胶环离燃烧室较近，受热温度高于上部密封处外，主要原因还是汽缸盖和阀座接合处的气密性不佳，汽缸中的高温、高压燃气穿过阀座和汽缸盖的气密接合面后，与阀座下部橡胶环接触，使其过早老化失效。同时，燃气中的硫化物溶入水中，在阀座下部密封环槽缝隙处水中的硫化物浓度高，导致其腐蚀比其它区域严重。

1.2 管理方面的原因

闭式和中央冷却系统中，虽然都采用淡水作为冷却介质，但仍需对系统中的淡水进行处理，以防在冷却腔中结垢和造成腐蚀。目前船舶上多采用在冷却水中加入无机缓蚀剂，可在金属表面形成保护层，但浓度必须足够，否则未形成保护层的局部将产生严重腐蚀，特别是在密封圈缝隙处等死水区极易产生电化学腐蚀形成麻点凹坑。

某轮，由于主管人员对冷却水处理的疏忽，造成阀座密封环槽、汽缸盖密封环槽严重锈蚀，每天漏水量达1 m3左右，换新全部密封橡胶环并在密封环槽缠绕铁弗龙密封带，漏水未明显改善。为防止各金属表面腐蚀进一步恶化，采取增加冷却水处理剂剂量的补偿措施，但漏水量实在太大，根本无法维持冷却水处理剂正常的浓度，存在严重隐患。不得不拆下全部排气阀座、汽缸盖交专业厂家进行堆焊、重新车槽。既耗时耗力，又造成经济损失。

2 对策分析

1)仔细研磨阀座和汽缸盖的接触平面。

说明书强调更换排气阀，应利用专用工具仔细研磨阀座和汽缸盖的接触平面。

对新船而言，仔细研磨阀座和汽缸盖的接触平面，保证2者可靠气密，防止高温、高压燃气与阀座下部橡胶环接触。

2)更换厂家改进型的“U”形密封环。

针对排气阀座下部密封环的工作环境，生产厂家试研了一种耐高温的“U”形密封环 (内部加衬弹簧)。

“U”形密封环装入阀座环槽时，其内、外径变形扩大，必须利用卡环夹紧外圈使其复原，但不能完全恢复到位，在环槽中还能轻微摆动。排气阀装入汽缸盖阀孔时，“U”形密封环易被阀孔内的台阶卡住损坏，甚至一次安装过程中损坏几个“U”形密封环，实际操作困难且使用效果并不理想。

3)气密接合面间加装密封垫片。

笔者通过对不同机型比较、分析研究认为，老旧船的主机，在汽缸盖和阀座的气密接合面间加装1个1 mm厚的紫铜或镀铜低碳钢环形密封垫片，保证汽缸盖和阀座的接合处可靠气密，可防止橡胶环过早老化。主要有以下依据:①SULZER RTA柴油机汽缸盖和阀座的气密接合面间装有钢质环形密封垫片，阀座橡胶环很少出现过早老化漏水现象。当然，不排除2种机型阀座冷却结构的设计差异，2机型阀座密封环槽处受热不同对橡胶环使用过程中老化的影响。②阀座和汽缸盖的接触平面经过多次研磨，有一定磨削量，加装1 mm厚的紫铜或镀铜低碳钢环形密封垫片，对余隙容积影响不大。

某轮主机型号MAN B＆W 6S50MC，一排气阀使用约2 800 h，检漏孔内冒水。拆下该排气阀，阀座下部橡胶环已老化开裂，换新橡胶环，清洁、研磨阀座和汽缸盖的接触平面，加装尺寸为302 mm×330 mm×1 mm紫铜垫片。

主机运转时，该缸测取的压缩压力、爆压等参数均正常，排气阀使用近7 000 h无漏水迹象。其它各缸择机加装同样垫片，阀座下部橡胶环过早老化造成漏水现象逐一消除。

4)腐蚀环槽的处理。

阀座密封环槽轻微腐蚀，可用铁弗龙密封带缠绕密封环槽数圈。一方面，铁弗龙密封带能有效填补麻点凹坑;另一方面，缠绕铁弗龙密封带相当于减小密封环槽的“深度”，使得橡胶环产生更大的弹力和弹性变形，紧贴各接触面。此方法可作为临时处理，实际效果不错。

阀座密封环槽腐蚀严重，必须送岸交专业厂家堆焊、重新车槽修复。

5)排气阀的安装。

安装过程中防止密封环被剪切和杂质颗粒进入气密接合面，应注意:①尽量保持排气阀 (阀座)与汽缸盖安装孔的中心线重合。最好选择船在平吃水差状态 (或吃水差小)更换排气阀，安装时让控制空气充入排气阀空气弹簧，关闭排气阀，使阀座与阀体紧密接触。②保证阀座易滑入汽缸盖的安装孔。安装前在汽缸盖和阀座的水密处涂以软肥皂。③防止硬质颗粒进入汽缸盖和阀座的气密接合面。气密接合面涂上二硫化钼软膏后，手指触摸一周，感觉是否存留颗粒，及时发现，及时清除。

6)冷却水的管理。

冷却水的化验、投药要按规范操作。定期检查冷却水质量，检测水处理添加剂 (如缓蚀剂)的浓度应在其说明书规定范围内，检测pH值 (在20℃时应在7～10)和氯化物浓度 (不大于50×10-6)。通过这些指标的变化可大致判断冷却系统的工作状态，如若氯化物浓度增加，则表示有海水漏入;pH值降低说明有排气漏入。应及时查明故障元件，及时修复。

另外，某些港口 (特别是印度、中东地区)加装的淡水含盐量非常高，不得以补充进冷却水系统。在以后条件许可的情况下，应尽快放掉系统中的全部 (部分)水，重新更换造水机制得的淡水，并进行投药处理。

3 结语

MAN B＆W MC主机排气阀座与汽缸盖间冷却水腔密封处漏水主要原因是橡胶环过早老化失效或密封环槽腐蚀。

只要设法保证排气阀和汽缸盖的气密接合面可靠密封，同时，加强冷却水系统的管理，防止腐蚀产生，就可避免故障发生。

［1］余宪海.船机维修技术［M］.大连海事大学出版社，2000.

［2］黄少竹.船舶柴油机［M］.大连海事大学出版社，2005.