半年时间，烧蚀6只活塞头，究竟发生了什么？
某轮是由广州国际船厂制造的散货船，主机由宜昌船用柴油机厂制造，型号：SULZER RTA-48。自2005年6月份以来，该轮先后出现了主机活塞头严重烧蚀的问题，在前后半年的时间里，由于严重烧蚀的原因更换了全部的6只活塞头。另外，该轮在2001年曾因燃用劣质燃油，造成了6只主机活塞头严重烧蚀而全部更换过。为了最大限度地延长活塞的使用寿命，在今后的管理中避免失误，现将处理此次事故的过程和应该采取的措施介绍如下，希望今后在管理这种类型的主机时，能够从中得到借鉴。
1 事故经过:2005年6月份在对主机通过扫气口进行检查时发现，主机NO.4缸活塞头顶部有烧蚀的现象，同年8月9日发现NO.6缸活塞头已经出现明显裂纹，更换了备件，从扫气口检查其它缸时，发现NO.2、4缸有初步塌陷的现象，于9月16日更换了NO.2缸活塞头(此时已经击穿)，于10月8日更换了NO.4缸活塞头。在10月份通过扫气口进行检查时发现，NO.1、3缸又出现初步塌陷迹象，于是紧急申请活塞头备件，于11月18日收到2只活塞头，随即将NO.1、3缸活塞头更换。12月21日检查发现NO.5缸也出现初步塌陷的迹象，坚持到2006年1月18日将翻修过的活塞头应急换上。这样，在半年多的时间内6个缸的活塞头全部换完。NO.1至6缸更换活塞头时，工作时间分别是：14375、18254、12509、13580、14693、18611h。
2 原因分析:活塞头的烧蚀损坏过程，是由于活塞头顶部表面产生高温，造成表面材料的高温腐蚀和烧蚀，使活塞顶部逐渐减薄，时间一长，实际的烧蚀量超过了允许的烧蚀量极限(烧蚀量极限：RTA38、RTA48是7mm，厂家指出：每千小时小于0.2mm的材料损耗是正常的)，使活塞顶部的承载能力大大降低，难以承受强大的机械负荷与热负荷而产生了疲劳裂缝和局部塌陷而造成损坏。分析可能造成活塞头表面高温的原因如下：
2.1 活塞头的冷却不足
2.1.1由于冷却油通路污染积垢、活塞头内部冷却孔道不畅、或由于活塞头上的密封橡皮令失效，造成进油路与回油路旁通等原因，使单位时间内冷却介质的循环量减少，造成活塞头的冷却不足。
2.1.2 冷却表面脏污结垢、积炭，使换热效果降低，造成活塞头的冷却不足。
2.1.3 设计制造方面的缺陷，使冷却不足。该机型活塞冷却油进口温度为40℃左右，出口温度高达56℃以上(相同功率的B&W机型进口温度为45℃左右，出口温度只有50-53℃)，应该说，这种新机型还不是一种十分成熟的机型，它的活塞头冷却系统设计成：进油是通过18个直径非常细小的钻孔(喷嘴)喷至活塞顶部边缘的冷却孔中，回油的流通截面积很大，为的是产生冷却滑油不能充满活塞的冷却空间，在活塞的往复运动过程中，产生“鸡尾震荡”以增加冷却效果，但事实证明，这种冷却方式并不是十分理想。相同机型的其他船舶的主机活塞头也存在严重烧蚀的问题。
2.2 燃烧不良，排烟温度过高，使热负荷增高
2.2.1 喷油器雾化不良，使得直接向活塞头滴油或未经雾化的高压油束直接喷至活塞顶面，一方面造成该区域的温度异常增高并承受额外的机械应力；另一方面燃烧产物中的五氧化二钒在此处聚集，从而造成高温腐蚀。
2.2.2 进、排气系统污染造成供气量不足，使燃烧不良，排烟温度升高，增加了热负荷。如：空冷器、气口及口琴阀脏污，排气通道、废气炉烟管脏堵，透平增压器效率下降等原因造成换气质量下降。
3 基于上述分析，结合船舶发回的损坏的活塞头照片和对船舶反馈的热工报表的分析，指导船舶做了如下工作
3.1 针对造成活塞头冷却不足方面的原因
3.1.1 与出厂时的参数相比较，查看近期主机活塞冷却油出口温度升高了多少，并确认和消除NO.1、6缸异常偏高的原因，(目前该轮活塞冷却机油出口平均温度61-63℃、其中NO.1&NO.6缸高达70℃)，船舶反馈：查证出厂后及几年来的活塞冷却油出口温度基本都在60℃左右，与现在的机油压力、温度参数变化不大。NO.1缸高温是温度探头问题，收到供船备件后准备将第6缸吊缸，检查活塞油高温问题并消除之。
3.1.2 适当提高机油压力，增加冷却滑油的流速，以增强冷却效果。从该轮的热工报表看到，长期以来滑油泵的出口压力保持在3.8bar左右，进机压力在3.4bar左右，此值偏低。从滑油管路图上看出，在两台泵的出口管上有一条直径是25mm的管路与泵的进口管相连，中间有一个阀(RSl5)控制，它的作用是调压用的，指导船舶对此阀进行调整，以提高机油压力。船舶反馈：通过增高机油压力，使活塞冷却油出口温度降低了3-5℃左右。
3.1.3 加强主机机油的分离处理，分离温度保持在90-93℃，分油量控制在额定分油量的三分之一以下，以此提高主机滑油的分离质量，最大程度地降低滑油中的杂质含量，减少对冷却空间的污染。船舶反馈：已按照执行。
3.1.4 对换下来的主机活塞头解体，检查内部冷却腔和油路的积碳状况，检查喷嘴的脏堵情况，以判断活塞头的冷却情况。船舶反馈：冷却空间表面有油垢和结碳，特别是中心部位有塌陷的位置较严重；喷嘴无堵塞现象。
3.2 针对燃烧不良，热负荷高方面的原因
3.2.1 检查喷油器的雾化质量，消除缺陷；解体一台高压油泵，更换新柱塞套筒，以此再试验该缸燃烧情况，判断是否是由于高压油泵问题引起燃油雾化不良(因船舶报告2005年7月份烧过20m3劣质油，但无法确定柱塞套筒是否己过度磨损)；并提高主机燃油进机温度至135-140℃左右(从该轮热工报表看，进机温度偏低，燃用380CST规格的重油，有时进机温度只有110℃左右)，以提高燃油雾化的质量。船舶反馈：主机油头分别检查了NO.1、4、5、6缸，启阀压力能够保持，但都有滴漏现象，喷嘴周围容易结碳。已将燃油进机温度提高到135-140℃，解体了一台高压油泵，未见严重磨损痕迹。
3.2.2 测试主机各缸参数，检查爆炸压力和压缩压力，如压缩压力偏低说明活塞令或排气阀的气密性不好，如压缩压力正常，而爆炸压力低，并伴随排烟温度高，说明有后燃现象，从船舶反馈的主机热工参数看，排烟温度都已超过了400℃，说明燃烧不良。船舶反馈：各参数正常，与以前无大差别，只是排烟温度偏高。
3.2.3 调整扫气温度保持在40-45℃，检查空冷器压差是否正常。如压差高则进行化学清洗。船舶反馈：压差正常。
3.2.4 检查废气锅炉烟面的积灰情况，视情况进行人工清洗清通；航行中增加对废气炉烟面的吹灰次数。船舶反馈：废气炉烟管不脏，并定期清洗。
3.2.5检查透平增压器的工况，转速和扫气压力是否正常，检查排气总管隔栅是否脏堵。船舶反馈：透平前膨胀接头的螺栓无法拆开，要拆开只有气焊割断螺栓再重新购买新螺栓换新，所以透平前隔栅没有检查到。在相同负荷下，主机透平的转速和压力有所降低，且明显的是透平前总管温度升高了许多。
我们认为此种现象的原因与透平部件被严重污染和排气不畅有关，由于船舶近期回国，公司已安排船舶回国时，由专业厂解体、清洁检查主机透平。
通过以上的分析和排查，证明在造成该轮主机活塞头严重烧蚀的诸多因素中，起主导作用的是由于冷却腔表面结碳和机油压力偏低的原因，造成活塞的冷却不足而使活塞头表面产生高温烧蚀和腐蚀，因为检查被烧坏的活塞头，其冷却空间所对应于烧蚀严重的部位，其结碳程度也严重(制造厂的技术通函注明：冷却表面厚1mm的积碳，可导致活塞头表面温度增高200℃以上)。对于新活塞，冷却油流量较低时，活塞头烧蚀的现象虽然不会太明显，但加速了结碳的生成，进一步影响冷却效果，这样产生恶性循环，造成活塞头表面得不到充分冷却，产生高温，烧蚀活塞；其次是油头的雾化不良和滴油使燃油直接到达活塞顶部并附着在活塞顶部燃烧，产生高温腐蚀和烧蚀活塞。从船上发回的照片和检查油头的情况也证明了这一点。另外，燃烧不良、排烟温度过高造成热负荷高的因素也加剧了活塞头被严重烧蚀事故的发生。
4 鉴于以上情况，平时对主机的维修保养要注意如下工作
4.1 定期解体主机活塞头，要求以后每次进行主机常规吊缸时，都要解体该缸活塞头，对内部冷却油路、喷孔进行检查、清通，并彻底清洁钻孔内部和冷却空间表面污垢和积碳，并用高压空气进行吹除。组装时换新密封令(说明书规定，每只活塞每年至少解体清洁一次，而我们的船舶管理人员常常忽视了这一点。为了与吊缸的时间结合起来，故建议吊缸时进行)。
4.2 对空冷器、锅炉烟道要定期彻底清洗，按说明书要求对主机透平的压气端和透平端进行清洗，以保持主机进、排气系统的通畅。
4.3 严格按说明书要求对高压油泵进行检查、维护和修理，缩短对主机油头的检查周期，并及时清除油嘴上的积炭，保障燃油喷射系统的工作正常，保障油头的良好雾化。
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