在轮机管理实践中，不时遇到主机排气阀和缸头出现粘连卡阻问题，由于排气阀质量重、结构特殊、操作困难等客观条件限制，现场拆卸方法较少，如果用天车硬拉，很有可能导致设备损坏和人员受伤。

1 主机信息

    本案例的研究对象为大型低速电喷主机，说明书规定排气阀检修周期为16 000 h，船员在规定周期内检修时，遇到了排气阀和缸头粘连卡阻问题。该主机由沪东重机有限公司制造，型号为MAN B&W-6S50ME-C8.1-TII，制造时间为2013年3月，额定功率为9 960 k W，额定转速为127 r/min，总运转时间为44 000 h。

2 粘连卡阻原因分析

    根据排气阀和缸头各部件的相互位置和拆检情况进行分析，归纳出粘连卡阻的主要原因如下。

2.1 冷却水质量

    该轮主机冷却水处理剂为德鲁LIQUIDEWT，是一种以亚硝酸盐为基础的多功能液态腐蚀抑制剂，能形成清澈的防护层，避免金属表面腐蚀及结垢，减少金属氧化物沉积，防止矿物性沉积或淤泥引起的过热，有效保护循环冷却及加热水系统。按照水质化验说明，配套试剂CWT TITRETS的满意值是1.2～1.8格，对应药水浓度为10 000～15 000 mg/L，查阅船舶化验记录数据，显示船舶冷却水处理和投药情况正常。

2.2 缝隙腐蚀和缝隙结垢

    阀座和缸头粘连卡阻区域的形貌分析显示，阀座下端密封令有明显拉痕，该拉痕是被缸头内孔的硬质铁锈和水垢蹭到，仔细观察分布形态和数量，发现冷却水腔中央区域铁锈和水垢较少，而上端和下端的缝隙滋长很多铁锈和水垢，比较坚硬，阀座和缸头的缝隙末梢位置存在严重的缝隙腐蚀和缝隙结垢。

1）缝隙腐蚀。阀座和缸头的上端密封令和下端密封令区域是冷却水末梢缝隙，缝隙里面的冷却水流速较慢，浓度比中间区域大，形成浓差电池，从而产生局部腐蚀，也就是缝隙腐蚀。下端缝隙靠近燃烧室，温度较高，按照腐蚀理论分析，闭式冷却水系统的温度越高，阳极反应速度越快，缝隙腐蚀越严重，导致了下端缝隙腐蚀严重[1]。

2）缝隙结垢。由于下端密封令末梢缝隙的冷却水流速变慢，远远低于有效防止结垢的水流速度（1.0 m/s左右，且不低于0.9 m/s的控制标准），冷却水被加热，碳酸氢盐受热分解，以及某些盐类溶解度逐渐下降，生成难溶的沉淀物，即生成水垢[2]。该轮排气阀座外径是标准直径-0.2～-0.3 mm之间，缸盖内孔直径为标准直径的0～0.1 mm之间，安装总间隙大约在0.3～0.4 mm，用于密封令挤压变形空间，当硬质铁锈和水垢厚度大于总安装间隙时，排气阀座和缸头将粘连卡阻，很难拆解分离。

2.3 泄漏积水产生腐蚀和水垢

    排气阀冷却水腔有两道密封令，上端密封令是丁腈橡胶材料O形令，材质较软，容易安装；下端密封令是铁氟龙材料U形令，材质较硬，从排气阀和缸头检修情况和形貌分析显示，排气阀座的下端令槽侧面和底部被腐蚀地凹坑不平，导致了密封令和令槽的容纳适应度不高，容易出现漏水，当检漏孔不畅通或者被堵塞时，泄漏积水集聚在阀座与缸头的刚性密封面外围缝隙中，由于该位置比冷却水腔的下端缝隙还低，更加靠近燃烧室，温度更高，泄漏积水在高温作用下，会产生腐蚀和水垢。

2.4 金属表面处理

    冷却水缝隙的金属表面出现腐蚀凹坑和尖锐倒角，将加速腐蚀和结垢，检修时需清洁检查，抛光处理，必要时进行备件翻新，以减缓腐蚀和结垢。排气阀的上紧力不足或者密封面研磨不到位，非密封环带面积被燃气侵蚀，将出现腐蚀和结碳，另外，刚性密封环没有充分涂抹高温防黏油，出现金属咬合，也会导致排气阀和缸头粘连卡阻[3]。

2.5 高温影响

    当主机工况变差，或者长时间高负荷低转速运行时，由于燃烧不良和排气温度过高，导致了冷却水缝隙腐蚀和缝隙结垢加快。

2.6 检修周期

    在既定内、外部条件下，如果检修周期越长，排气阀和缸头出现粘连卡阻的概率越高。

3 现场检修措施注意事项

    由于排气阀和缸头的结构限制，没有合适位置摆放千斤顶，较难顶推分离排气阀和缸头，当阀座和缸头出现粘连卡阻时，现场检修措施如下。

3.1 注意人身安全

    当拉出排气阀时，钢丝受力绷紧后将产生弹性势能，一旦钢丝绷断或者部件突然松脱，弹性势能将立即转换为动能。由于弹性系数和形变量越大，弹性势能越大，转变的动能就越大，而动能与质量、弹出速度平方成正比，当排气阀突然松脱，量越轻，弹出速度就越快，弹出的距离就越远，弹射区域大致沿着起吊线发散。所以特别要注意人员安全站位，当起吊排气阀时，禁止人员在排气阀和缸头上面逗留。

3.2 防止阀座固定螺母损坏

    阀壳上有2个M10螺母将阀座固定在阀壳上（见图1），阀座固定螺母为高强度钢材料，以8.8级强度为例计算，螺母的理论剪切应力为480～640 m Pa，有效剪切面积约为58 mm2，理论抗剪切力约为27.8～37.1 k N，通过计算，如果起吊负荷大于2.7 t，单边螺母受力会因为超负荷被剪切断掉，致使阀座被迫脱离阀壳，起吊力的传递从原阀壳—固定螺母—阀座，转变为阀壳—阀杆—阀座；阀壳脱离阀座后，其重心不在起吊线上，将向一侧倾斜，人员需要站在缸头上扶正，才能可靠起吊，此时继续强制起吊，存在钢丝意外绷断或者阀座突然松脱弹出伤人的安全隐患，建议改用缸头和排气阀一起拆出的检修方案。

3.3 防止天车过载

    该轮机舱天车的额定负荷为3 t，主机排气阀总成质量为0.47 t，正常吊起和行走没有问题，天车限载装置为电路控制，当天车超负荷工作时，拉力传感器起作用，限载器的内置开关CJ断开，进而切断上升马达电源，防止天车超载工作；该轮天车自从安装后，限载装置没有做过效用试验，船员不清楚准确的限载负荷，仅凭经验操作，存在极大的超载吊重风险。

图1 排气阀和缸头结构示意 1—排气阀壳；2—阀座固定螺母；3—阀座上端密封令；4—阀座；5—阀座下端密封令；6—阀杆；7—捡漏孔；8—缸头；9—阀座和缸头刚性密封面

3.4 检修方案介绍

3.4.1 排气阀单独检修

    排气阀和缸头出现粘连卡阻，建议在天车钩头上挂一个链条葫芦，通过操作链条葫芦拉出排气阀，链条葫芦额定负荷的选定，要求大于排气阀质量，但小于天车额定负荷和阀座固定螺母的抗剪切负荷。起吊之前，给排气阀的关闭气室进行充气，使阀杆处于关闭状态，操作起到2个作用，一是起吊时，让起吊力通过阀杆传递到阀座，减少阀座和阀壳固定螺母的受力；二是排气阀吊出过程中，避免阀杆在开启状态，阀盘与气缸底部卡住。调整好天车钢丝和葫芦链条位置，让其处于排气阀的中心线上，避免拉偏。最后拉动链条葫芦，把排气阀从缸头上吊出，操作过程中人员不要在排气阀和缸头上面逗留，避免钢丝绷断或排气阀弹出伤人。

3.4.2 缸头和排气阀一起检修

    如果阀座和缸头粘连卡阻非常严重，用链条葫芦很难拉出排气阀，建议把缸头和排气阀一起拆出检修，先将阀壳和阀杆拆出，再用锤子敲击或者专用工具拆出阀座，有条件也可考虑送岸检修、拆卸和翻新。为了方便拆卸排气阀座，可以动手制作专用工具进行检修，图2是阀座拆卸专用工具。阀座拆卸专用工具由上部工件1件、下部工件1件、螺杆和螺母4套、液压千斤顶等组成，专用工具的各部件的具体材料和规格如下。

    图2 阀座拆卸专用工具 1—螺杆和螺母；2—上部工件；3—千斤顶；4—阀座；5—缸头；6—底部工件

(1)上部工件。为了确保工件强度，推荐使用18号或20号工字钢，对应腰宽约为180 mm或者200 mm；工件总长度略大于缸头上口内径，千斤顶放在缸头的上口边缘能够顶推到上部工件。

(2)底部工件。为了确保工件强度，推荐使用18号或20号工字钢，对应腰宽约为180 mm或者200 mm；工件总长度略小于阀座下口内径，能够与阀座一起顺利通过缸头内孔。

(3)螺杆和螺母。推荐使用M24螺杆和螺母，8.8级高强度钢，以确保其强度要求。

(4)液压千斤顶。根据阀座粘连程度，选择合适规格的千斤顶。

4 日常管理改进措施

为了防止主机排气阀和缸头出现粘连卡阻，需要从日常管理着手，改进管理措施。

4.1 提高冷却水质量

1）用蒸馏水当冷却水，专门用一个技术水柜，储存造水机造出来的水，补给到主机膨胀水柜[4]。

2）对冷却水进行定期化验、投药和排污，确保冷却水硬度在正常范围，冷却水的硬度一般不超过100 mg Ca O/L，或者水中的氯离子含量不得超过50 mg/L[4]。

3）避免主机冷却水出现漏泄，维持冷却水的处理剂浓度相对稳定。

4.2 加强主机管理

1）加强主机工况管理，通过改善燃烧质量，降低排温，进而减缓结碳和结垢的速率。

2）如果缸头的检漏孔有冷却水漏泄出来，显示阀座下端密封不良，应及时检修，每次检修时注意检漏孔的保养，当检漏孔不通畅或者堵塞时，漏泄积水被高温加热，产生腐蚀和水垢。

3）研磨阀座和缸头刚性密封面，安装时均匀涂抹高温防黏粉，避免出现金属咬合。

4）视情况缩短排气阀检修周期。当排气阀和缸头出现粘连卡阻，在管理上采取相应措施的同时，可适当提前检修。

4.3 加强备件管理

1）检查确认阀座和缸头的冷却水密封面和令槽状况，如果腐蚀严重，及时送岸翻新。

2）检查确认阀座和缸头之间的缝隙表面状况，做好清洁、抛光工作，如果腐蚀严重的，及时修复，减缓缝隙腐蚀结垢。

3）每次检修排气阀时，所有密封令都需要换新，特别注意上端密封令和下端密封令的规格型号，避免安装错误，根据实际备件型号，上端密封令是O形令，下端密封令是U形令，U形令耐高温性更好，在安装前需要把U形令浸泡在约80℃热水中，等受热变软后再安装，禁止使用螺母刀等硬物工具撬动、损坏密封令。

4）检查确认阀座固定螺母的材料和质量，要求使用原装备件，不要随意使用普通螺母代替，因为原装螺母强度等级在8.8级以上，抗剪切力较大，而普通螺母强度不足，容易被剪切断掉。

4.4 熟悉机舱天车的起重参数和性能。

1）熟悉机舱天车操作规程和机舱起重作业安全检查表，规范机舱吊重操作。

2）掌握机舱天车是否带有限载装置，吊重试验时，验证限载装置的有效性。

5 结束语

    在轮机管理实践中，遇到主机排气阀和缸头出现粘连卡阻问题时，一定要全面分析，找出根本原因，形成发现问题和解决问题的闭环管理思路，才能在根本上确保设备检修和设备运转安全。参考文献：
    [1]马健作,江洁龙.浅谈主机排气阀和缸头粘连卡阻的原因[J].航海技术,2023(06):38-40.作者简介：马健作，中远海运特种运输股份有限公司