柴油机气缸套裂纹损坏虽然比气缸套过度磨损的数量少,但在大缸径强载的中低速柴油机的气缸套中是最常见的损坏形式。气缸套裂纹大多为热疲劳和机械疲劳等破坏。引起疲劳裂纹的原因与气缸套的结构、材料、毛坯缺陷及维护管理等有关。在船上工作条件下,维护保养不良、管理不当往往是产生裂纹的直接原因。一般来说,气缸套裂纹总是发生在结构设计不合理、强度较差和有应力集中的部位。常见的气缸套裂纹部位主要有:

(一)气缸套冷却侧裂纹

在气缸套外表面上部支承凸缘的根部多发生周向裂纹,严重时扩展到气缸套内圆表面,即裂穿,甚至整个圆周上裂纹连通,造成支承凸缘以下部分气缸套脱落的严重事故,如图2-8(a)所示。产生这种裂纹的原因多为设计不合理,支承力点布置不当,致使气缸套受力后在其支承凸缘根部产生过大的弯曲应力,加之,凸缘根部过渡圆角太小引起应力集中,在气缸套凸缘根部必然产生裂纹。后经过改进,即改变支承力点位置,减小或消除弯曲应力,增大凸缘根部过渡圆角半径和控制气缸盖螺栓预紧力等措施,使气缸套产生此种裂纹的情况得到改善。

气缸套冷却侧因流道设计结构不良使冷却水流速过高,局部过度冷却引起过大的热引力,再加上流道圆根处如有应力集中,在气缸套冷却侧就会产生裂纹,并向内圆表面扩展,造成气缸套内圆表面上部产生纵向裂纹,如图2-8(b)所示。

此外,当二冲程柴油机气缸套有内铸冷却水管时,会产生纵向裂纹,甚至裂至内圆表面。这是由于气缸套铸造时,内铸冷却水管与气缸套之间熔合不良或因冷却水压力波动,也可能因冷却水处理不佳发生腐蚀等导致。目前,新式二冲程柴油机的气缸套均为钻孔冷却,冷却效果好,热应力小,能有效地防止裂纹的产生。

(二)气缸套内圆表面裂纹
二冲程柴油机气缸套内圆表面上部纵向裂纹或龟裂严重时会扩展到冷却侧。这是由于冷却侧结垢较厚或有死水区时,会使气缸套局部过热产生裂纹,或者由于过大的交变热应力引起的热疲劳裂纹。裂纹始于气缸套内圆表面,经过较长时间后裂穿。此外,如果燃油黏度过高或喷射压力较大,使燃油喷射距离加长,炽热的火焰侵袭气缸套内圆表面造成局部过热时,也会使气缸套内圆表面上部产生裂纹,如图2-9(a)。
气缸套排气口附近的裂纹是由于排气温度过高,排气口附近金属过热所致。此外,拉缸会使内圆表面产生纵向裂纹和气口处产生裂纹,如图2-9(b)、2-9(c)

(三)气缸套裂纹的修理


航行中气缸套内圆表面产生有一定间隔的少量纵向裂纹时,可采用波浪键和密封螺丝扣合法修理,效果较好。例如,某船主柴油机2号缸的气缸套内圆表面产生2条约260mm的纵向裂纹,采用此法修理后使用2年以上当裂纹较严重或已穿透时,则应换新气缸套。航行中气缸套裂纹严重又无备件时,采用封缸措施实行减缸航行。