二冲程船用柴油机低温腐蚀及应对措施.docxVIP

一

故障分析

1.低温腐蚀原理

国际航行船舶大多以价格低廉的重油为燃料油，重油中硫分达到3.5%左右，还包含钒、铁、钠、镍等微量元素。

含硫燃油燃烧时会生成SO?，其中部分SO?又进一步氧化生成SO?;钒和铁燃烧后生成V?O?和Fe?O?，其也是SO?氧化生成SO?的催化剂;氢燃烧后生成水蒸气，经增压后的新鲜空气也携带部分水蒸气。

SO?、SO?和水蒸气在温度降低到各自的露点(在缸内条件下，露点为160～180℃)以下时，就会分别凝结成H?SO?和H?SO?，严重腐蚀气缸套，使得气缸套内表面布满疏松的细小孔穴。

这种腐蚀称为低温腐蚀，又称为冷腐蚀，常发生在船舶低速二冲程柴油机气缸套内部。

2.低温腐蚀影响因素

只有当气缸套内表面温度低于酸的露点温度时才会形成H?SO?，进而发生低温腐蚀。

因此，低温腐蚀的决定性因素有气缸套内表面温度、气缸内压力、燃油硫分、水分、反应时间、废气中氧含量以及气缸套内表面润滑油油膜完整度和厚度、气缸套耐磨和耐腐蚀设计等。?

3.腐蚀部位

一般情况下，气缸套的上部和下部(扫气口处)低温腐蚀最严重，见图1。

图1低温腐蚀形成的黑色条状痕迹

气缸套下部温度最低，为H?SO?凝结提供有利条件;气缸套上部长时间处于高温高压环境，而润滑油油膜又较薄，隔离、中和硫酸的能力较低，虽然此处凝结的H?SO?很少，但活塞上行时会将气缸套下部生成的H?SO?带到上部，为腐蚀提供条件。

二

危害和应对措施

低温腐蚀将缩短气缸套、活塞环、活塞头和气缸盖等燃烧室部件的使用寿命，增大气缸套的故障率，缩短气缸套的维修周期，增大柴油机安全运行隐患，增加船舶所有人的运营成本。?

在燃油消耗经济性指标不降低的前提下，降低和减缓低温腐蚀的方法主要有:?

(1)降低燃油硫分或使用替代燃料;

(2)降低扫气空气中的含水量;?

(3)提高气缸套温度，降低水蒸气的析出量，抑制H?SO?和H?SO?的生成;?

(4)改善气缸润滑条件，利用碱性气缸油中和H?SO?和H?SO?。

使用低硫燃油或替代燃料均会增加运营成本，不能满足船舶所有人的需求。

笔者对后3条措施提出技术改进方案。

三

技术方案

(一)提高气缸套内表面温度

提高气缸套冷却水出水口温度，并调高缸套冷却水上限报警值(由85℃调整至90℃)。

1.MANB＆W设计方案

(1)ＲDL缸套。

图2ＲDL缸套结构示意

改变缸套中冷却水套管管路布置(见图2)，缩短缸套冷却水管路长度，降低换热量，提高缸套内表面温度。

实验证明，在柴油机低负荷时可使缸套上部(缸套顶部至0.3m处易腐蚀部位)温度提高30～35℃。

(2)LDCL冷却水系统。

根据柴油机的负荷情况，通过电控软件控制三通阀执行器，调节气缸套与气缸盖和排气阀冷却水管路上三通阀的开度，对2路冷却水量进行分配调节，提高柴油机低负荷时的缸套水的温度。

2.WinG＆D设计方案

?(1)改进缸套冷却水系统。

通过可调节节流孔板的孔径控制缸套冷却水和缸盖、排气阀冷却水量。?

当柴油机低负荷时，降低缸套冷却水流量，提高缸套内表面温度。?

(2)缩短冷却水套长度。

将传统长冷却水套缩短30cm，减少气缸套的换热量。

实验证明，在柴油机低负荷时气缸套上部内表面温度最多可提高25℃。?

(二)改善缸套润滑条件

1.选择合适的气缸润滑油。

在气缸油中加入可有效抑制酸腐蚀的添加剂。

如埃克森美孚推出的BN100气缸油———Mobilgard5100，专门用于以HFO为燃料的二冲程船用柴油机，可有效抑制柴油机的低温腐蚀现象。

此外，可增配高低碱值气缸油混兑装置，根据柴油机的工况选择适当碱值的气缸油。

2.改进气缸润滑油喷射技术。

采用HJSIP阀气缸润滑系统，其由气缸油注油器和HJSIP阀组成。

利用柴油机扫气旋流的离心力，将HJSIP阀喷射出的气缸润滑油分布到气缸壁上;在活塞和活塞环未抵达前，在气缸套上部形成1层润滑油膜，改善缸套上部的润滑质量，非常适用于超长冲程柴油机。?

3.改进缸套设计。

在缸套上部增加1圈伞形储油槽并优化为折线形，在扫气口上部附近增加折线储油槽，以提高气缸壁润滑质量。?

（三）加强轮机管理

柴油机运转时降低扫气中的含水量，尤其是在高温高湿的区域航行时;同时注意扫气空冷器冷凝水的放残管理，定期检查空冷器后水雾分离器。

长期使用高硫分燃油的柴油机填料函残油样本的化验分析结果表明:?

填料函放残油碱值安全范围应＞25mgKOH/g，警戒值约为15mgKOH/g，＜10mgKOH/g时会导致过度腐蚀和活塞环、缸套的快速磨损。?

轮机员必须根据柴油机的设计工况和常用转速、燃油硫分、气缸油碱值和柴油机的实际运转情况，并综合考虑柴油机生产厂家推荐的注油率，确定最