船用甲板机械液压系统环境适应性研究

张 森 朱江森 程 校 江亚琪

(武汉船用机械有限责任公司，湖北 武汉 430084)

1 国内现状

随着我国海洋战略的实施，面向深远海工程配套的大型海洋工程船舶需求越来越旺盛。深远海环境的多功能工程船舶甲板机械及其液压系统的技术和产品处于空白，严重滞后于行业的发展，不足以支撑我国深远海发展战略。

本文以船用甲板机械液压系统环境适应性关键技术研究为目标，对海洋环境下甲板机械液压系统提出的要求及相关设备防腐进行分析，得出相应的解决措施。

2 设备的防腐蚀原则

随着海洋工程装备的快速发展和环境保护法对船舶行业的影响，具有环境污染性的设备涂料将禁止使用。2008年全面禁止生产和使用含三丁基锡防污涂料，2010年全面禁止使用含DDT船底防污涂料，2009年全部停止溶剂法氯橡胶生产线，并逐步限制含骆防锈涂料[1]。未来的研究方向是环保、节能、省资源、高性能和功能化；低表面处理防锈涂料不但可以减轻表面处理压力，避免预处理对环境造成的污染，并可节约大量维修费用[2]。

3 液压系统的环境适应性

船海设备工作环境和陆地设备工作环境存在较大的差异，船海工程设备有的需要浸泡在海水中，有的则暴露在海洋潮湿环境中，这对船用甲板机械设备液压系统就提出了更高的要求，因此在进行船用甲板机械液压系统设计时应充分考虑海洋环境因素的影响。

海洋环境对船用甲板机械液压系统最大的危害是对液压元件的腐蚀。海水是含有微生物、悬浮泥沙、溶解气体、腐烂有机物和多种盐类的复杂溶液，它对金属的腐蚀受诸多因素的影响，其中主要的有海水中溶氧浓度、海水温度、流速和生物活性等[3]。海洋环境中含氧浓度越高，对甲板机械设备的腐蚀速度就越快；赤道附近的海域水上温度局部地区会上升到40℃以上，高温环境也会加快设备的腐蚀速度；当设备长时间浸泡在海水中工作时，海洋中微生物会附着在设备表面，时间长了会影响设备的正常使用。

目前深海资源开采类的设备，如ROV等水下开采设备，工作的时候需要完全浸泡在海水中。很多ROV水下设备都配置有液压缸，如果在液压缸工作时，海水随着液压缸的活塞杆进入到液压缸内部以及液压系统中时，会导致液压油乳化，最终整个设备瘫痪。因此，在设计海洋水下液压元件时，应充分考虑液压元件工作的海洋环境，从元件的密封结构上去有效防止海水进入到液压系统当中。

4 方法与措施

针对海洋环境对液压元件的特殊要求，目前在工程船甲板机械设计中主要是从液压元件和系统的选材、设计、防护等着手，重点解决元件的防腐和密封问题。

4.1 液压元件的防腐

避免液压元件受到海水腐蚀的常用方法是将它与海水隔开，如将除执行器和连接管路之外的液压元件置于封闭的船舶泵站舱中，但对那些必须与海水接触的液压元件的防腐，主要包括两方面的措施：一是材料的选择；二是材料的表面处理。

当前在海洋环境中应用较广的主要是不锈钢、铝合金等材料；在工程船的甲板机械配套领域一般多采用不锈钢材质。

4.2 液压元件的密封处理

海水环境中工作的液压元件如果密封材质和结构设计不好，海水会通过元件的运动副处的密封件进入到液压系统当中。当液压系统中含水量超过万分之三时，液压油就会出现乳化现象。液压元件会出现像输出压力不够，转速或移动速度变慢的情况。因此，对于水下工作液压元件的密封设计，以下原则可供设计者参考。

对于静压密封，如管接头和法兰等，可采用端面固定式密封结构，即采用两只O形密封圈压紧，内部的密封圈防止内部压力油渗出，外部的密封圈防止外部的海水渗入。

对于往复式动密封，如油缸等，可在油缸的缸头法兰处，设置两道密封圈，在两道密封圈中间设置一个泄污槽，第一道密封将活塞杆的水分尽量排出，少量附着在活塞杆上的水分由第二道密封排出，第二道密封圈排出的水分则通过排污槽泄到舱内。

对于旋转式密封，如鲨鱼钳及挡销，除与按常规结构设计其密封形式外，还需要在设备与船体甲板面的接触处额外设置一个旋转密封圈，将海水隔开，同时密封环下方也要设计排污槽。

对于阀类的密封，可以采用圆筒形，上下为半球形盖，将阀件设计为板式连接的集成液路方式，而将盖采用端面O形密封圈静密封方式加以密封。

5 结语

随着海洋工程装备逐渐走向深海，多功能工程船将会得到快速发展，通过对船用甲板机械液压系统的环境适应性进行研究，得出了船用甲板机械液压系统的环境适应性要求以及相应的防护方法与措施，希望以上内容能够为相关设计者提供一定的参考。