SZ36-1CEP平臺起重機液壓缸解體存在的問題和改進措施

(中海油能源發展股份有限公司 油建機械設備技術服務中心,天津 300452)

SZ36-1CEP平臺起重機液壓缸采用的是荷蘭KENZ公司提供的雙作用單活塞桿液壓缸，其缸筒直徑為280 mm，活塞桿直徑為220 mm、行程為3 400 mm，無桿腔工作壓力為196 MPa,有桿腔工作壓力為75 MPa。

由于該系列液壓缸的缸蓋與缸筒為螺紋連接方式(見圖1)，依據API 2C規范，每5年左右需要對液壓缸進行解體檢查，維護維修時均出現拆卸十分困難的現象。主要表現在缸蓋與缸筒的螺紋連接部位出現銹蝕咬死，拆卸后的缸筒及缸蓋處螺紋損壞嚴重，維修周期長，維修成本高[1-2]。

圖1 KENZ公司螺紋式連接液壓缸總裝示意

1 原因分析

海洋環境是自然界中腐蝕工況最為苛刻的環境之一，大多數金屬都不耐多鹽潮濕的海水腐蝕，螺紋連接配合性質均為間隙配合，因為螺紋嚙合區域存在一定縫隙，縫隙內會駐留腐蝕介質，因腐蝕介質內外濃度差造成縫隙內外的電位差，形成局部電流而加速腐蝕，即縫隙腐蝕。SZ36-1CEP平臺起重機的液壓缸缸蓋與缸筒采用的螺紋連接方式，使用一段時間后，內外螺紋會出現較為嚴重的銹蝕，維修、維護時經常遇到缸蓋與缸筒的螺紋連接部位出現螺紋銹蝕咬死，拆卸工具被擰斷，造成無法拆卸的情況，只能采用氧乙炔加熱缸筒或者一些破壞性方法進行拆卸，造成缸筒和缸蓋的螺紋被破壞。由于缸筒行程達到為3 400 mm，所以螺紋修復起來成本高、難度大，即使修復后，螺紋也無法達到原設計要求，無法繼續使用，只有重新制作缸筒和缸蓋。另外由于缸筒處的螺紋，使得活塞上的密封件在更換完畢回裝過程中，一旦對中不好，就極易造成密封件被刮傷，一旦活塞密封面受到損傷，在進行液壓缸1.5倍耐壓試驗時，有可能出現液壓缸內泄超標而造成試驗不合格。

2 改進措施

2.1 將缸蓋與缸筒的連接形式由螺紋式連接改為法蘭式連接

經過對原進口液壓缸進行材質化驗，原液壓缸材質為30Mn2,其特性為冷變形塑性中等，可切削和可焊性尚可，拉絲及冷鐓、熱處理工藝性均良好，淬透性較高，在油中臨界淬透直徑為6.5～18 mm,淬火變形小，但存在過熱、脫碳敏感性和回火脆性傾向；此鋼經調質后具有高的強度、韌性和耐磨性，而且靜強度及疲勞強度均良好。此鋼大多在調質狀態下使用。適用于汽車、拖拉機及一般機械制造中制造沖壓件(4～11 mm鋼板)，如汽車上大梁、橫梁，以及變速箱齒輪、軸、冷鐓螺栓及較大截面尺寸的調質件；此外，還可以用作心部強度要求較高的滲碳件，如礦用起重機上軸和軸頸等?？紤]到30Mn2可焊性能一般，且在國內不易購買，經具體的計算比較，決定采用27SiMn,此種材料的特性為：性能優于30Mn2，淬透性較高，在水中臨界淬透性直徑為8～22 mm，可切削性良好，冷變形塑性及焊接性中等，鋼在熱處理時韌性降低不多，但卻有相當高的強度和耐磨性，水淬后仍有較高的韌性，對白點敏感性大，并有回火脆性和過熱敏感性傾向，一般在調質狀態下使用。用途：使用于制造要求較高的韌性和耐磨性的熱壓沖壓件，也可在正火或熱軋狀態下使用。通過對比論證，發現缸筒與缸蓋的連接方式采用法蘭式連接比螺紋式連接更適應海上的腐蝕環境(見圖2)，法蘭式連接，結構簡單，加工方便，連接可靠，拆卸容易，進行改型。

圖2 法蘭式連接油缸總裝示意

2.2 將導向套由內置式調整為外置式

內置式導向套須在缸筒外部焊一油口(見圖3)，由于焊接工藝很難控制其焊接變形，焊后容易造成缸筒橢圓，造成油缸的活塞行至此處時卡死或阻力增大，而外置式導向套可以克服上述問題。

圖3 內置式導向套

外置式導向套結構加工工藝性好(見圖4)，更利于油缸的拆、裝、維護、保養，密封件等備件更換更加容易，并且可以實現海上的現場更換，解決了以前一直存在的現場無法更換液壓缸密封件的問題。

圖4 外置式導向套

從目前國內、外的油缸設計及生產廠家來說，高壓缸基本上采用外置式導向套(個別由于空間的限制除外)，外置式結構加工工藝性好，且通過進行液壓缸出廠試驗，各項參數指標滿足要求。

3 結論

改進后的加工工藝性更好，降低了加工制造的風險；擺脫了液壓缸在解體保養過程中，對螺紋部位的破壞風險，從而使液壓缸缸筒、缸蓋可以重復使用，延長其使用壽命；提高了維修時效性，易于拆裝和維保，減少了人力、物力消耗，提高了工作進度。

[1] 章宏甲,黃 誼.液壓傳動[M].北京:機械工業出版社，2000.

[2] API.海上基座式起重機[M].高圣平，譯.北京：石油工業標準化研究所，2012.