1. 선박용 흡배기 밸브의 제작 역사와 밸브의 재질은?
저속engine은 실린더 커버에 배기 valve만 설치되고 흡기 valve는 없다. 흡기 valve의 기능은 실린더 liner 하부의 소기 부분에서 대체된다. 참고로 중속엔진은 실린더 헤드에 흡배기 밸브(흡기+배기)가 설치된다. 저속 배기 valve의 제작 역사는 valve봉(NIMONIC) 소재를 제외하고는 국내 제작이 가능하다. 수입선은 일본과 오스트리아 등이 있다. 저속 배기 valve의 재질은 외형 하우징은 주철(Cast iron) 이고 Valve 시트는 Cr-Mo steel 그리고 밸브봉은 니켈기 초합급 NIMONIC 이다. 중속 engine의 흡배기 valve의 재질은 보통 실린더 부하(엔진 출력), 사용연료의 종류, 실린더의 온도 등의 조건을 토대로 선택된다. 흡배기 vlave용으로 가장 일반적으로 사용되는 재질은 SUH3이다. SUH3는 내열 강도가 높고 구매가 쉬워 국내의 경우 실린더의 Pmax가 140 BAR미만의 경유 및 중유를 사용하는 중소형 engine에 적용 가능하다. 시트면은 고온 경도의 보강을 위해 COBALT BASE의 STELLITE #6, #12 및 NIKEL BASE의 COLMONOY 56등의 ARMOURING을 적용한다. 흡기 valve에 대해서는 제작사의 디자인 개념에 따라 사용재질이 매우 다양하다. 기본적으로 내열성은 필요하지 않기 때문에 S45C, SNCRW, SHU35, SUH37등이 사용되며, 앞에 설명했듯이 SUH3를 사용하여 배기 vavle와의 호환성을 도모하는 경우도 많다. 배기 valve는 SUH3가 기본적으로 사용되나, 부하의 증가, 저질 연료의 사용 등에 따라 사용수명을 증가시킬 목적으로 NICKEL BASE의 초내열합금인 NIMONIC81 또는 NIMONIC80 A에 STELLITE #6, #12 및 COLMONOY56 ARMOURING WELDING을 적용하는 경우가 있다. 또한, NITTAN VALVE(사)등에서는 상기초내열합금의 수명을 더욱 개선시킬 목적으로 시트면의 ARMOURING용접을 삭제하고, 냉간단조에 의해 HRC45이상의 표면경도를 얻는 방법이 개발되어, 일본 시장에서 실용화되어 있다. 밸브의 변화는 재질의 변화 및 제작방식의 변화와 매우 밀접한 관련이 있습니다. 초기 엔진일 때 출력이 낮고, 경유를 사용하는 경우가 많아 탄소강 및 내열합금으로 충분히 사용할 수 있었으나, engine의 발전에 따라 재질은 더욱더 고급화되고 있는 추세이다. 재질의 변화는 탄소강 -> 내열강 -> 초내열합금의 과정을 거쳐왔으며, 최근에는 초내열합 금의 사용수명을 더욱더 늘리는 연구가 진행되고 있다. valve의 수명에 밀접한 관련이 있는 VALVE 시트면 용접(ARMOURING)은 ARC용접 -> TIG용접 -> PLASMA 용접으로 발전해왔으며, 기존 수동 용접방법은 자동용접으로 변화되고 있다.
2. Main Engine의 Exh. Valve Spindle Washing 방법
운항 중인 engine의 Valve spindle은 주기적으로 검사와 보수를 한다. 검사와 보수가 필요한 Spindle 부위는 시트면으로, 먼저 거친 사포(Coarse emery closth)로 이물질을 제거(세척)하고, 추가적으로 보수가 필요하면 숫돌로 갈아서 깨끗한 표면을 얻게 된다. 밸브 spindle의 세척을 위해 water washing을 수행하는 것은 매우 위험한 방법이다. 밸브 발청, 특히 Valve 습동부의 발청은 밸브의 고착이나, 운전 중 문제를 일으킬 수 있는 사항으로 물세척은 금지이다. 배기밸브의 재질은 엔진의 종류에 따라 다르나, 대부분의 경우 Steel base의 내열강 이거나, Super alloy인 경우라도 Fe를 함유하고 있어, 발청과 부식으로부터 자유로울 수는 없다. 밸브에 끼인 Carbon 등의 이물질의 제거를 위해서는 섬유계(녹색의 식기세척용) 수세미와 세척유(솔벤트등)를 사용하여 이물질을 제거하는 방법이 있다. 단, Valve stem부는 통상 Cror HVOF-coating 또는 질화처리되어 있는 부분으로, 밸브 guide에서 sliding 되는 습동 부위이므로 흠이나 Scratch를 발생시켜서는 안 되는 부위이다. 이러한 부위는 부드러운 천에 세척유나 경유 등을 이용해 닦아 내는 방법이 제일 좋다.
3. shop trial이란?
Shop test는 engine이 조선소에 납품이 되기 전 engine Maker에서 최종적으로 엔진 검사를 하는 것이다. (참고로 shop trial 대신 shop test라는 용어를 사용합니다.) 그리고 Shop test는 길들이기 운전 및 엔진 성능이 조선소가 요구하는 데이터에 만족하는지 충족 여부를 알아보기 위한 것으로 다음과 같은 테스트를 실시하고 있습니다. Starting and maneuvering test at no load, Astern test at no load, Load test, Governor test, Safety device confirmation test, Minimum revolution test (approx. 5 min.), Exhaust gas NOx emission measurement test, Fuel consumption and fuel oil leakage amount measurement at each test load. 그리고, shop test 후 Main bearing, Cylinder liner, Crosshead bearing , Crank pin bearing,Crosshead pin and guide shoe, Piston complete , Camshaft cams 등과 같은 engine 기능 품에 대한 조사도 실시합니다.
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