某船主機連續機損事故分析

黃其金

(浙江遠洋運輸股份有限公司，浙江 杭州 310009)

某船主機連續機損事故分析

黃其金

(浙江遠洋運輸股份有限公司，浙江 杭州 310009)

某船主機SULZER 6RLB56僅3個月時間連續發生多起拉缸、活塞頭燒損、活塞環卡死等事故。文章參照輪機日志和船員口述，對該船頻發事故的原因進行了逐一排查分析，特別是對氣口處橫向裂紋產生的機理進行了剖析，得出在更換缸套后沒有進行必要的磨合以及缺少日常管理的結論。由事故的教訓，引發科學管理的的必要性，提出如何預防類似事故發生的具體措施。

拉缸事故；橫向裂紋；活塞頭燒損；磨合；活塞環卡死

機械設備的可靠運行、科學合理的管理、積極妥善地處理各種事故及故障，無疑是對安全生產最大的保障。作為船舶主動力推進裝置的柴油機，是整艘船舶的心臟，而燃燒室部件又是柴油機的心臟，燃燒室部件的好壞將直接影響整艘船舶的安全與否。根據英國勞氏組織的調研獲知，80%以上的機械事故與人的因素密切相關，也就是人的操作與管理在柴油機使用過程中起主要作用。柴油機缸套的磨損、拉缸，均有其內在的規律和誘因。只要輪機管理人員有足夠的柴油機知識和安全意識，許多事故完全可以避免。

1 事故的發生

某船主機型號SULZER 6RLB56，功率 5 640 kW，額定轉速130 r/min。

1)該船某年8月5日在印度貝迪港錨地等候進港期間，第6缸(運轉7 208 h，沒發現缺陷)正常吊缸檢修。活塞吊出后，發現缸套氣口處有多條裂紋，活塞檢測正常，更換新缸套、全部活塞環后裝復。

2)9月14日航行抵越南胡志明港，因第4缸缸套漏水吊缸，發現嚴重拉缸，缸套有多條橫向、縱向裂紋，第1道活塞環卡死在活塞令槽中，更換新缸套和備用活塞組。

3)9月21日自國內張家港滿載出航，第二天剛出長江口，因第6缸缸套裂損、大量漏水，漂航吊缸。發現缸套嚴重拉傷，內表面多處金屬剝落，活塞頭第1道環槽以上部分被1～3 mm的金屬包層裹住，明顯是與缸套高溫摩擦形成金屬焊接現象，更換新缸套和備用活塞頭。第6缸距8月5日換新缸套僅使用557 h。

4)10月23日中午，第2缸、第4缸缸套同時裂漏。因前方有10級臺風，同時船上也沒有備用缸套，只好封2缸慢速開往福建的三都澳錨地避風等候缸套備件。在錨地船員又吊第2缸、第4缸，發現缸套氣口處多條橫向裂紋，表層多處剝落，活塞環全部卡死，活塞頭部第1道環槽以上被金屬包裹，船員敲除包層約1～3 mm后打磨換新后裝復。第4缸距9月14日換新缸套僅使用334 h。

5)10月28日，09：15由三都澳錨地開航，13：10定速，18：00又發生第3缸、第5缸嚴重敲缸、第6缸再次裂漏一系列不正常現象，船舶無法繼續航行，10月29日錨泊福建建平海港外錨地。船員再次吊出第6缸換新缸套，因第1道環槽燒熔，活塞環無法取出，船上已無備用活塞和缸套，只得封第6缸、第3缸慢速開往廈門港錨地等待備件和安排廠修。這次第6缸缸套主機運轉僅28 h。

6)10月31日到11月3日，該船在廈門錨地航修，并由公司技術部門組織調查，查找分析原因。在廈門錨地，更換第1缸、第6缸的活塞頭；第1缸、第3缸、第5缸的缸套。拆檢中發現第1缸、第3缸的汽缸油注油器被積碳咬死，各裂損缸套的裂紋大多在氣口附近，呈橫向斷裂狀，少則4條，多則16條。

2 事故原因分析

從事故現象來看，該船柴油機主要發生汽缸拉缸、裂漏、活塞頭燒損、活塞環卡死以及注油器積碳咬死等故障。自8月5日起到10月31日，在不足3個月的時間里，共損壞汽缸套9只，活塞頭3只。其中有3只汽缸套損壞時僅工作557 h、334 h 、28 h。分析事故原因如下。

1)拉缸原因。柴油機活塞與缸套因間隙過小或配合不當，造成局部金屬熔合焊接繼而撕裂的現象，當裂紋擴展到一定程度便引起裂漏。從對該船的調查中發現，主機換新缸套、活塞等重要運動部件后，沒有進行必要的磨合。吊缸后試車時重新注入的冷卻水溫度沒到60 ℃，平時機器暖缸也不充分，使缸套內外形成較大的溫差應力。

2)活塞頭燒損原因。活塞冷卻系統長期不檢查形成油垢，致使活塞冷卻不良，活塞頭內部冷卻腔碳化油層達1～3 mm，水中含有大量油污，嚴重影響活塞冷卻的傳熱效果。

3)活塞環卡死、注油器咬死原因。由于汽缸油調節失誤導致以上問題。8月6日輪機日志記錄：第一次吊第6缸后將所有汽缸油注油器總成調到最大8格處，而不是只把第6缸汽缸油調大。第1缸～第5缸的汽缸油過量，致使積碳嚴重、活塞環卡在環槽中。此后汽缸油再也沒調整過。

4)缸套橫向裂紋的原因。缸套產生裂紋的原因很多，缸套的拉缸、汽缸內高溫燃氣的沖蝕、腐蝕磨損與磨粒磨損，這些都有可能造成缸套裂紋。而這些原因造成的裂紋大多是縱向或者龜裂狀的撕裂痕，顯然與橫向裂紋無關。在查閱了輪機日志及詢問了相關輪機員后，發現該主機口琴閥從不拆檢、表面被油污嚴重污染、掃氣箱從不清潔，造成掃氣箱積油及掃氣口積碳嚴重。在運行過程中大量的碳灰被掃入汽缸中，造成缸套嚴重磨損，在缸套下部(活塞處于下止點時最下1道活塞環處)形成凸肩。另外，缸套上下部本身存在較大的溫差，氣口處缸套又存在截面積突變，在氣口處形成應力集中。因此，活塞運行過程中在強大的拉缸力和凸肩阻力作用下，氣口處就產生了橫向裂紋。

3 事故發生的機理

1)一對新運動副在相對運動時，2個摩擦表面有肉眼看不見，但真實存在的毛刺和配合形狀的差異，2個摩擦表面不可能形成面接觸，只在極少數微凸起的峰處形成點接觸，其實際接觸面積很小，僅為名義接觸面積的千分之幾乃至萬分之幾，如此微小的接觸面卻要承受摩擦面上全部載荷，因此，凸峰點受力非常嚴重，在相對運動的過程中，凸峰點間相互擠壓，產生高溫熔化—焊接—撕裂的過程。在沒有得到良好的磨合情況下，這種過程將在初期重復發生，導致拉缸甚至抱缸事故[1]。

2)對于工作機械來說，為了保證其工作性能以及合理的運動間隙，必須進行適當的冷卻。如果沒有進行冷卻，相對運動的金屬表面溫度持續升高，進而導致配合間隙的改變以及對金屬材料的剛度和強度產生不利影響。但是冷卻過甚，又將帶走柴油機的能量，損耗做功能力。因此，每臺柴油機都在說明書中有建議冷卻溫度[2]。

3)關于汽缸注油量，柴油機說明書里有更詳細的規定。主要根據是：注油量=燃燒量+下落量+存積量，當注油量超過某一值時，存積在活塞環與環槽之間的滑油量過多，在高溫作用下結焦、積碳，使活塞環卡住而失去彈性，影響密封性能[3]。

4 教訓與總結

1)機器的老化和損壞不可避免，但事故發生率可以降低。任何違反規定的操作和管理都是要不得的。換新缸套、活塞環，進行必要的磨合，不僅有利于柴油機良好運行，同時也提高了安全性和可靠性。日常管理馬虎，柴油機口琴閥和掃氣箱清潔保養缺失，最終導致因應力過大而產生橫向裂紋。另外，要強化安全意識，嚴格執行安全操作規程。決不能為趕船期，違反科學、野蠻操作。

2)加強機務主管部門對船舶現場監督的工作力度，提高對故障船舶的跟蹤、技術指導。在多次發生事故之后，應該及時組織相關技術人員進行原因調查和分析，找出對癥的處理措施以防范類似事故的重復出現。

3)要有相對固定的船員隊伍。頻繁更換輪機管理人員，會使職業穩定性喪失。到期換崗，能拖則拖，明明應該保養的工作由上一崗拖到下一崗、再下一崗，導致小工作產生大問題。還有，船員的職業操守、敬業精神也必須經常宣講。只有每個船員無論工期長短，都以本職工作為使命，認真履行職責，許多不該發生的事故才可以避免。

[1]胡強生.輪機維護與修理[M].大連：大連海事大學出版社，2011.

[2]周明順.船舶柴油機[M].大連：大連海事大學出版社，2014.

[3]盧恒榮，于敬來.主推進動力裝置[M].大連：大連海事大學出版社，2014.

Failures happened to the main engine SULZER 6RLB56 many times just in 3 months,including cylinder damage,piston head burnt and piston ring stuck.According to the engineering journal and seamen's oral account,investigation and analysis were given to the failures one by one ,especially the mechanism for the transverse cracks at port.The failures came from lack of running-in after cylinder liner replaced and defect of daily management.From these lessons,necessity of scientific management is introduced and concrete measures are put forward on how to prevent such similar failures.

cylinder damage;transverse crack;piston-head burnt;running-in;piston-ring stuck

黃其金(1966-)，男，浙江溫州人，輪機長，大學本科，主要從事船舶營運工作。

U672

10.13352/j.issn.1001-8328.2016.04.004

2016-03-14