SZ36-1CEP平台起重机液压缸解体存在的问题和改进措施

(中海油能源发展股份有限公司 油建机械设备技术服务中心,天津 300452)

SZ36-1CEP平台起重机液压缸采用的是荷兰KENZ公司提供的双作用单活塞杆液压缸，其缸筒直径为280 mm，活塞杆直径为220 mm、行程为3 400 mm，无杆腔工作压力为196 MPa,有杆腔工作压力为75 MPa。

由于该系列液压缸的缸盖与缸筒为螺纹连接方式(见图1)，依据API 2C规范，每5年左右需要对液压缸进行解体检查，维护维修时均出现拆卸十分困难的现象。主要表现在缸盖与缸筒的螺纹连接部位出现锈蚀咬死，拆卸后的缸筒及缸盖处螺纹损坏严重，维修周期长，维修成本高[1-2]。

图1 KENZ公司螺纹式连接液压缸总装示意

1 原因分析

海洋环境是自然界中腐蚀工况最为苛刻的环境之一，大多数金属都不耐多盐潮湿的海水腐蚀，螺纹连接配合性质均为间隙配合，因为螺纹啮合区域存在一定缝隙，缝隙内会驻留腐蚀介质，因腐蚀介质内外浓度差造成缝隙内外的电位差，形成局部电流而加速腐蚀，即缝隙腐蚀。SZ36-1CEP平台起重机的液压缸缸盖与缸筒采用的螺纹连接方式，使用一段时间后，内外螺纹会出现较为严重的锈蚀，维修、维护时经常遇到缸盖与缸筒的螺纹连接部位出现螺纹锈蚀咬死，拆卸工具被拧断，造成无法拆卸的情况，只能采用氧乙炔加热缸筒或者一些破坏性方法进行拆卸，造成缸筒和缸盖的螺纹被破坏。由于缸筒行程达到为3 400 mm，所以螺纹修复起来成本高、难度大，即使修复后，螺纹也无法达到原设计要求，无法继续使用，只有重新制作缸筒和缸盖。另外由于缸筒处的螺纹，使得活塞上的密封件在更换完毕回装过程中，一旦对中不好，就极易造成密封件被刮伤，一旦活塞密封面受到损伤，在进行液压缸1.5倍耐压试验时，有可能出现液压缸内泄超标而造成试验不合格。

2 改进措施

2.1 将缸盖与缸筒的连接形式由螺纹式连接改为法兰式连接

经过对原进口液压缸进行材质化验，原液压缸材质为30Mn2,其特性为冷变形塑性中等，可切削和可焊性尚可，拉丝及冷镦、热处理工艺性均良好，淬透性较高，在油中临界淬透直径为6.5～18 mm,淬火变形小，但存在过热、脱碳敏感性和回火脆性倾向；此钢经调质后具有高的强度、韧性和耐磨性，而且静强度及疲劳强度均良好。此钢大多在调质状态下使用。适用于汽车、拖拉机及一般机械制造中制造冲压件(4～11 mm钢板)，如汽车上大梁、横梁，以及变速箱齿轮、轴、冷镦螺栓及较大截面尺寸的调质件；此外，还可以用作心部强度要求较高的渗碳件，如矿用起重机上轴和轴颈等。考虑到30Mn2可焊性能一般，且在国内不易购买，经具体的计算比较，决定采用27SiMn,此种材料的特性为：性能优于30Mn2，淬透性较高，在水中临界淬透性直径为8～22 mm，可切削性良好，冷变形塑性及焊接性中等，钢在热处理时韧性降低不多，但却有相当高的强度和耐磨性，水淬后仍有较高的韧性，对白点敏感性大，并有回火脆性和过热敏感性倾向，一般在调质状态下使用。用途：使用于制造要求较高的韧性和耐磨性的热压冲压件，也可在正火或热轧状态下使用。通过对比论证，发现缸筒与缸盖的连接方式采用法兰式连接比螺纹式连接更适应海上的腐蚀环境(见图2)，法兰式连接，结构简单，加工方便，连接可靠，拆卸容易，进行改型。

图2 法兰式连接油缸总装示意

2.2 将导向套由内置式调整为外置式

内置式导向套须在缸筒外部焊一油口(见图3)，由于焊接工艺很难控制其焊接变形，焊后容易造成缸筒椭圆，造成油缸的活塞行至此处时卡死或阻力增大，而外置式导向套可以克服上述问题。

图3 内置式导向套

外置式导向套结构加工工艺性好(见图4)，更利于油缸的拆、装、维护、保养，密封件等备件更换更加容易，并且可以实现海上的现场更换，解决了以前一直存在的现场无法更换液压缸密封件的问题。

图4 外置式导向套

从目前国内、外的油缸设计及生产厂家来说，高压缸基本上采用外置式导向套(个别由于空间的限制除外)，外置式结构加工工艺性好，且通过进行液压缸出厂试验，各项参数指标满足要求。

3 结论

改进后的加工工艺性更好，降低了加工制造的风险；摆脱了液压缸在解体保养过程中，对螺纹部位的破坏风险，从而使液压缸缸筒、缸盖可以重复使用，延长其使用寿命；提高了维修时效性，易于拆装和维保，减少了人力、物力消耗，提高了工作进度。

[1] 章宏甲,黄 谊.液压传动[M].北京:机械工业出版社，2000.

[2] API.海上基座式起重机[M].高圣平，译.北京：石油工业标准化研究所，2012.