一起MEC主机缸套异常磨损引发的主机低硫油区航行管理思考
本文以某19100TEU集装箱船在低硫油区航行时发生的拉缸事故及低硫油区扫气箱检布为例,结合多个航次高低硫航区内活塞吊检对比，讨论二冲程主机使用高、低硫燃油的差别，供同人参考。该船主机型号为HYUNDAI-MAN B&W 12S90ME-C9.2,额定功率56800kW,最高转速82 r/min,气缸油注油率 0.65 g/（kW · h），使用 Casliol Cyltech 100/40气缸油。该船出厂后长期服务于 AEU1线，欧洲低硫油区最远到达波罗的海GDN 港，低硫油区航行总时间接近200 h,进入低硫油区使用含硫量（质量分数，下同）小于0.1 %的超低硫 燃油（ULSF0），同时转换成BN40低碱气缸油 。由于该航次脱班，在新加坡至欧洲第一港FXT港之间以75%最大持续功率（MCR）、78 r/min高负荷运行超过18 d。且在低硫油区主机运行至88 h的GDN 港检查未发现异常。但在主机运行153 h、回靠FXT 港时发现12#缸拉缸（见图1），在吊检过程中发现活塞表面积聚大量白色钙化物（见图2）。 图1 拉缸后的缸套 图2 活塞表面集聚大量白色钙化物
该船10’缸的扫气箱检查结果历来比较理想， 活塞头上部积炭少，活塞环润滑良好,但在随后一个 航次的扫气箱检查中发现活塞头有沉积物快速生成现象（10#缸低硫油区运行30小时,见图3 ）,在低硫油区航行145 h后沉积物布满整个活塞头（见图4）, 而之前在高硫油区长时间、高负荷航行并不会发生这种现象。在低硫油区航行90 h的GDN港进行活塞吊 检，发现活塞表面也有白色的钙化物（见图5与拉 缸检修的白色钙化物一致；在国内某港进行活塞吊 检,未发现这种白色物质（见图6）。
对蠕墨铸铁为材质的缸套来说.正常状态的主机运行须保证气缸残油中含有一定的碱度及含铁量，控制缸套腐蚀磨损在一定范围内。因燃油中的硫燃烧所产生的硫氧化物与水汽结合将生成硫酸，气缸油中的碱性添加剂与硫酸会产生中和反应。如果中和不足会导致酸性过度，形成低温腐蚀。而碱度过大亦会导致缸套表面无法形成开放的石墨结构，石墨结构闭合会削弱 缸套表面的储油功能（意思是正常气缸套内壁应保持一定的粗糙度，不能呈镜面，便于气缸油在表面集聚），缸套易被抛光，过量的气缸油也会导致活塞顶部钙化物的堆积。
对电控注油器来说,合理的ACC注油因子能够控制好气缸油残油碱值（BN），该船通过送检气缸油、残油油样及利用船舶化验设备来设置气缸油ACC 注油因子,通过残油化验报告来调整气缸油注油率。在前期送检使用含硫量为2.48%的高硫燃油时，残油的化验报告含铁量均值为75mg/kg,平均碱值为 30 mg/kg,数值在正常区间。气缸油注油率符合化验及扫气箱检查的结果,而实际注油率已接近MAN 公司规定的最低注油率0.6 g（kW · h）。二冲程柴油机往大缸径/冲程比的趋势发展，燃油经济性提升对活塞环等燃烧室部件的材质和设计提出新的考验，高机械负荷、高热负荷较容易导致活塞环断环、窜气、粘连等故障。当主机从高硫燃油切换成低硫燃油时,主机含硫址从3.0%降至0.1％以下,气缸油碱值由100mg/kg减至40mg/kg。此时燃烧室内硫酸生成量已接近于0,虽然气缸油碱值较小，但因为缺乏硫酸中和的原因仍然会生成钙化物颗粒，钙化物进入活塞环与缸套表面，破坏油膜造成磨粒磨损。由于班期紧张，主机在低硫油区以80%MCR、80rpm/min高负荷运行5d,在高负荷下缸内高温高压加剧生成钙化物，最终导致活塞环拉缸。10#缸能够在145 h内形成大量沉积物显然也与化学物质生成有关，可以看出主机生产商推荐的 BN40气缸油在匹配含硫量0.1%的燃油时并不能避免生成钙化物，长时间低硫区航行导致较大风险。活塞环的质量与设计对燃烧室工作至关重要; 2018年以后MAN公司对大缸径S型主机推出新型活塞三环环组（见图7）：新型环组在原来的基础上取消了第4道环，同时第2、3道环由斜搭口改为S形搭口，提高气密性；原环组第2道环没有泄压槽， 改进后增加1道泄压槽,减小第2道与第3道之间的压差，并在每道环下镀铭增加耐磨性。经过陆续的更换，新型活塞三环环组工作状态良好。
低硫油时代已经到来，现今大多数直硫燃油已无法满足IM0含硫量要求。为满足市场需求，燃油供应商通过调和方法来迎合ISO标准， 但燃油稳定性和成分会变得更为复杂，使用低硫燃油时的主机管理较之以往更加困难。在活塞环质量或者缸套密封性欠佳的情况下，容易导致活塞环断 裂、燃气下窜等现象，从而破坏缸套与活塞环的润滑。若叠加添加剂（CAT）磨粒或者气缸油钙化物等物质,进一步导致缸套异常磨损。唯有早发现,才能有时间针对故障采取对策，因此扫气箱的检查尤其重要。高硫燃油切换低硫燃油是新平衡的过渡阶段, 需要采集大量数据，通过反复对比论证才能够选择合适的注油率和适用牌号的气缸油。
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