Исследование влияния вида топлива и защитных покрытий на износ выпускных клапанов судовых дизелей

Проведено комплексное экспериментальное исследование износа выпускных клапанов судовых дизельных двигателей при использовании различных видов топлива и защитных жаростойких покрытий. Работа сочетает натурные испытания на судах проекта ОТА-900 и лабораторные эксперименты на двигателе 6ЧН 18/22 в контролируемых условиях.

Методология включала сравнительный анализ дефектов клапанов после последовательных циклов эксплуатации на тяжелом мазуте (HFO), HFO с магниевыми присадками и легком дистиллятном топливе (MGO). Параллельно проводились лабораторные испытания по оригинальной схеме, исключающей влияние накопленных повреждений.

Результаты выявили существенную зависимость интенсивности износа от вида топлива. Наибольшая деградация наблюдалась при работе на HFO без присадок: язвенная коррозия, абразивный износ 120 — 150 мкм за 200 моточасов. Применение магниевых присадок снизило износ на 35 — 40 %, а переход на MGO — на 70 — 75 %. Защитные покрытия продемонстрировали стабильную эффективность, уменьшая износ приблизительно на 20 % независимо от типа топлива.

На основе экспериментальных данных разработаны концептуальные требования к методике ускоренных коррозионно-эрозионных испытаний, позволяющей количественно разделить вклад химической коррозии и механической эрозии. Показана перспективность комплексного подхода, сочетающего современные топлива, защитные покрытия и присадки для значительного увеличения ресурса выпускных клапанов.

1. Gandhi Y. Investigation of valve tip end wear mechanism of a four-cylinder automotive engine under high-speed application / Y. Gandhi, N. Pawar, N. Zoal et al. // Journal of Failure Analysis and Prevention. — 2021. — Vol. 21. — P. 2098 — 2107. — DOI: 10.1007/s11668-021-01256-x.

2. Hadia M. Effect of coatings on the tribological performance of engine valve train: A review / M. Hadia, R.A. Mufti, R. Zahid, A. Raza // International Journal of Engine Research. — 2025. — Vol. 26, Issue 8. — P. 1171 — 1192. — DOI:10.1177/14680874241312566. URL https://share.google/NTfTTxmhRAHVE4Hlq (дата обращения 17.09.2025).

3. Okokpujie I.P. Study of corrosion, wear, and thermal analysis of materials for internal combustion engines and their compatibility: A review / I.P. Okokpujie, A.O. Ojo, B. Adaramola, M. Oladimejli et al. // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. — 2024. — DOI: 10.1088/1755-1315/1322/1/012007.

4. Liu Y. Corrosion behaviors of Ni80A alloy valve within ammonia-rich environment / Y. Liu, G. Quan, Y. Yu, W. Ran, W. Xiong // Materials. — 2025. — Vol. 18, Issue 13. — P. 3006. — DOI: 10.3390/ma18133006. — URL: https://www.mdpi.com/1996-1944/18/13/3006 (дата обращения 20.09.2025).

5. Qu S. Investigate the impact wear failure behavior of CoMoCr engine valve and valve seat pairs under harsh conditions / S. Qu, D. Li, J. Li, P. Sun et al. // Engineering Failure Analysis. — 2025. — Vol. 167, Part B. — P. 109052. — URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1350630724010987 (дата обращения 20.09.2025).

6. Wang H. Erosion wear of high-pressure throttle valves: A review / H. Wang, S. Cai, Z. Zhang // Corrosion. — 2025. — Vol. 81, Issue 9. — P. 826 — 847. — DOI: 10.5006/4756. — URL: https://content.ampp.org/corrosion/article/81/9/826/106023/Erosion-Wear-of-High-PressureThrottle-Valves-A (дата обращения 17.09.2025).

7. Тимохова О.М. Анализ воздействия коррозионного износа на работоспособность деталей лесных машин / О.М. Тимохова, О.Н. Бурмистрова // Лесотехнический журнал. — 2016. — № 3. — C. 183 — 188. — URL: http://lestehjournal.ru/sites/default/files/journal_pdf/183-188_0.pdf (дата обращения 17.09.2025).

8. Ali M.K.А. Effect of lubricant contaminants on tribological characteristics during boundary lubrication reciprocating sliding / M.K.A. Ali, F. M.H. Ezzat, K.A. Abd El-Gawwad, M.M.M. Salem. — 2017. — [Электронный ресурс] URL: https://arxiv.org/abs/1710.04448 (дата обращения 17.09.2025).

9. Галиев И.Р. Влияние формы впускного клапана на характеристики воздушного вихря в цилиндре судового двигателя / И.Р. Галиев, Д.С. Максимов // Научно-технический сборник Российского морского регистра судоходства. — 2024. — № 76. — С. 96 — 105. — EDN IFYSSY.

10. Kuznetsov R. Investigation of the causes of inlet valve destruction of forced marine engines / R. Kuznetsov, E. Ol'khovik, B. Palagushkin // Proceedings of the II International scientific conf. on advances in science, engineering and digital education (ASEDU-II 2021), Krasnoyarsk, 28 October 2021. Vol. 2647 А. — Krasnoyarsk: AIP Publishing, 2022. — P. 60014. — DOI: 10.1063/5.0104203. — EDN ZGACEE.

11. Мосейко Е.С. Многоуровневая система обеспечения надежности судовых механических систем на этапах жизненного цикла / Е.С. Мосейко, Е.О. Ольховик, В.Ю. Рудь // Вестник государственного университета морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова. — 2024. — Т. 16, № 5. — С. 775 — 783. — DOI: 10.21821/2309-5180-2024-16-5-775-783.

12. Реуцкий А.С. Оценка влияния типа используемого судового топлива на величину углеродного следа транспортной услуги // А.С. Реуцкий, В.В. Якимов, А.А. Буцанец // Научно-технический сборник Российского морского регистра судоходства. — 2024. — № 76. — С. 87 — 95. — EDN ICJSDQ.

13. Петров В.М. Особенности износа ответственных пар трения шарового крана судовой запорной арматуры, выполненных из полимерных композиционных материалов / В.М. Петров, А.В. Федосов, К.Н. Шония, Г.Я. Кремлёв, А.А. Буцанец // Транспортное дело России. — 2023. — № 3. — С. 243 — 248. — DOI: 10.52375/20728689_2023_3_243. — EDN JWYAUK.