近期业界船舶接连发生航行中或备车开航时，主机水套开裂影响到安全航行的事故如下：
一、事故案例Accident description
一船因台风影响，需要离开锚地避台，起锚后约4个小时出现缸套水低压报警，3个小水套同时开裂漏水；
另一案例是航行中主机在临界转速禁区，发生水套开裂；
还有一船起锚开航加速不久后水套裂纹漏水，不得不漂航更换水套。
裂纹的照片如下：
裂纹在定位孔位置
固定螺栓孔附近
可以看到，有一个裂纹发生在定位孔位置，就是cooling jacket挂在cylinder head上面的挂孔上。另一个出现在cooling jacket固定在cylinder head的4个固定螺栓孔附近。
二、原因分析Cause Analysis
1. 主机这个小水套一般为铸铁材质，而且比较薄，而缸头一般为铸钢或锻钢材质，二者的膨胀系数是不同的。
2. 从结构上看，这个小水套是安装在缸盖底部，二者之间形成一个水环空间，从大水套（缸套冷却腔外套）上来的冷却水通过4个连接管进入这个水环空间，然后再进入缸盖的冷却钻孔，再往上进入排气阀冷却腔，再经出口管离开。这个水环空间由上/下两道O-Ring密封，小水套与缸盖下部不应该硬接触，而应由O-Ring的塑性保证空间的密封。
3. 从照片中的裂纹位置分析，应力集中的可能性是非常大的，可能还结合了其他的叠加原因，最后造成小水套的开裂。
三、根源剖析 Root Cause Analysis
通过下列几个方面可能发生原因的分析，来试图构建寻找事故的根本原因，让我们在以后的管理实践中得以规避这些潜在的风险，防止事故的再次发生
★在安装方面：
以上案例一是MAN B&W的主机，如前面叙述，B&W主机的小水套差不多都是以这种方式“挂”在缸盖下部的。两个固定螺栓挂住小水套的部分是没有螺纹的，这部分光面的螺栓一来用以固定，二来让小水套可以自由伸缩。在安装的时候，这个螺栓是不应该将小水套压死在缸盖上，如果是原厂的螺栓，其长度在锁到头后，在小水套外圆表面是和螺栓头部应该还有间隙。往往我们在原厂螺栓丢失/损坏后更换自配的螺栓并没有注意其长度或者安装意图，使用过短的螺栓，或者根本没注意到这个螺栓的安装要求，将这个小水套压死了，没有伸缩的余地。如此，这个部位就存在了不应该存在的引力集中点，不用太长的时间，就有可能造成应力疲劳损伤。大家都有这样的认识，铸铁件一旦开裂，其裂纹将会很快扩张及至整体损坏。
★冷却水处理方面：
船上主机冷却水都是要经过处理的，其目的就是为了防止在冷却腔表面形成水垢，影响表面的换热效率，进而使得换热面失去冷却的效果。
从照片中我们可以看到案例一的小水套内表面水垢的积聚程度还不是很厉害，而案例二中的水套，照片虽然不是很清晰，但仍然可以看到比较严重的水垢，甚至油痕迹（可能该主机冷却水系统被污染过了，苏尔寿主机如果使用水冷活塞的，更是常态）。这个水套作为冷却腔的一面都已经堆积了一定的水垢，那么可以合理推测，该冷却腔的另一面，作为散热面的缸盖下部水垢应该更为严重。如此推测，较低的散热效果，将会导致缸盖下部的冷却效果不好，当主机负荷变化的时候会因其换热不佳，导致局部升温过大，则膨胀量也变大，如果这个过大的膨胀量超过了的密封圈的塑性，就会顶到外部的小水套，一旦膨胀量大过小水套的耐受程度或者小水套本身已经存在薄弱环节，那么开裂也就顺理成章了！另一方面，较差的冷却水处理会造成冷却腔表面的腐蚀，削弱材质的特性，特别是铸铁的材料，会明显变得更脆。
★配件的使用方面：
上面提及过，小水套与缸盖下部间是利用两条O-Ring形成密封的，这两条密封圈的塑性变形提供给小水套和缸盖热膨胀的余量。如果这两条密封圈失效硬化，没了塑性；或者使用的密封圈尺寸过大，或者塑性不符合主机生产商的要求，结果都是使得本来应该浮动的小水套和缸盖硬接触了！
★主机振动：
只要船舶在运作，船舶就会存在振动，特别是在主机的共振区域。如果主机的缸头螺栓、机体贯穿螺栓、地脚螺栓等固定元件松动，或者减震装置减震效果变差，将会加剧设备的振动。长此以往，将在应力集中处或者材料缺陷处产生疲劳破坏。
前述的案例介绍我们都可以发现，事故都是出现在主机负荷变化的时候。在主机负荷变化的时候，燃烧室部件的温度场变化是比较陡峭的，此时如果叠加上较差的换热效果，则受热部件就将承受更高的热应力，长此以往，热应力疲劳就在部件材料内部埋下来一个个的地雷，什么时候爆炸完全靠运气。
四、日常管理预防 Daily Maintenance
针对以上分析，我们在管理实践中就应该采取对应的措施，防止类似事故的再次发生：
1、严格按照主机生产商的要求实施维护保养；
2、在今后的解体检查保养中，注意清理冷却腔里任何可能的水垢、污渍，保证换热面良好的换热效果；
3、在配件使用方面，建议尽量使用原厂配件，如确因船东/管理人采购政策必须使用OEM配件，作为船上的保养维护实施人，船员在接收到配件时，应详细核对配件的规格、尺寸，包括附带的零件是否符合匹配，也有责任向船东/管理人提供专业的建议和风险评估，供其决策；
4、在维修保养过程中，任何需要自配的零件都应参照原件的材质尺寸重配，而不应想当然；止动螺丝, 尽量用原厂的螺丝备件，如无也要注意匹配的尺寸，安装时拧紧止动螺丝的螺丝头部与水套壁之间要留有一定的间隙，给“小水套”膨胀留出余地；
5、冷却水处理，必须严格按照主机生产商的要求对冷却水系统投药处理，并定期取样送验，维持冷却水一个较优的品质。具体参考公司通函《202107012 POMS NOTICE 系统冷却水、锅炉水的维护管理 20210726》的要求落实；
柴油机冷却水处理不当，长期不投药或者投药不足，会导致气缸盖和水套腐蚀生锈。这些锈渣在柴油机反复拉伸运动中不断脱落，沉积在气缸盖和水套之间。冷却水腔发生结垢，在影响柴油机部件冷却效果的同时，还会减小相应的配合间隙；
6、“小水套”与缸套之间的间隙值一般为0.8～1.0mm，具体参数因机型不同而有所不同。MAN B&W在“小水套”在设计、制造时充分考虑了不同材质的热涨问题。即使在主机全负荷时，缸头与水套也不应出现硬碰硬接触。关键问题出现在二者之间的O-Ring上。根据相关参考资料，正常的O-Ring的压缩率为8%-25%,这样即可以保证良好密封又不至于“涨裂”缸套；
7、如环境许可，应避免激烈的加车，即主机负荷的变化只要是条件允许，都应遵循缓慢增加的原则，让受热部件有充分时间升温，避免快速升温而导致热应力；
8、机动航行时要注意冷却水的出口温度的波动，避免出现较大的偏差；在出港时，因缸套水恒温阀控制的滞后性，加上加车快时，容易出现从暖缸温度快速升高超过日常缸套水的设定温度，甚至出现高温警报，而后恒温阀起作用，又使冷却水作动开度变大，又变成缸套水温快速下降，出现短时间的温差大幅度波动。应规避这样现象的发生，有经验的轮机长，会先把设定温度放在暖缸温度与日常出口温度的中间，当恒温阀动作后，就把设定温度逐步上调到日常设定温度。完车后，缸套水温度控制平缓降到暖缸温度；
9、按照说明书的要求，定期对各螺栓上紧力进行检查。良好的紧配状况是减少疲劳的前提；
10、日常养成良好的学习习惯，认真阅读说明书，尤其在进行保养维修工作前。注意养成细心观察，好奇寻求答案的好习惯。
设备的故障都有其因缘果的关系，也是众多因素累积而成，有使用年限、设计先天不足、材料潜在隐患、日常管理维护等等因素。作为日常使用与管理者，尽其所能，在日常管理中，严格遵守作业流程，认真落实各项管理制度，注重管理细节，提升自己的业务能力与管理经验，才能尽量减少事故的发生。
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