空箱堆高机起升油缸内壁腐蚀维修与预防

刘政刚

广州港南沙港务有限公司（以下简称“南沙港务”）有5台某品牌进口空箱堆高机。在使用5年多后，空箱堆高机起升油缸内壁出现不同程度腐蚀，导致油封与油缸内壁摩擦系数增大，进而造成油封损坏。在空箱堆高机起升油缸内壁腐蚀的情况下，即使新油封的使用寿命也不足3个月，大大增加维修成本和维修人员工作强度，严重影响空箱堆高机出勤率。根据市场行情，单个空箱堆高机起升油缸总成的更换维修费用超过6万元，供货期超过3个月。在空箱堆高机作业任务繁重的情况下，若不能及时修复起升油缸，将严重影响码头生产作业。

1 空箱堆高机起升油缸内壁腐蚀情况及原因

1.1 起升油缸内壁腐蚀现象

如图1所示：空箱堆高机起升油缸缸筒上端（长约1 500 mm）有少量水蒸气积聚在表面，内壁腐蚀严重。在起升油缸工作过程中，活塞主封经过上端腐蚀部位时加速密封件磨损，导致密封件使用寿命缩短，进而造成起升油缸内泄。起升油缸内壁腐蚀主要为点蚀，腐蚀形态表现为金属上产生的小孔。蚀孔直径普遍比较小，洞口表面常有腐蝕产物遮盖，加之油缸内壁是相对封闭的空间，在检查时很难发现。

1.2 起升油缸内壁腐蚀原因

1.2.1 湿度的影响

空气相对湿度越高，金属表面水膜越厚。当相对湿度达到一定数值时，空气中的氧透过水膜对金属表面产生腐蚀的速度大幅上升，这个数值称为临界相对湿度。钢的临界相对湿度约为70%。根据相关数据，广州市年均相对湿度为78%;而起升油缸吸气管路直接接入液压油箱，其相对湿度比空气相对湿度高10个百分点。

1.2.2 温度的影响

环境温度与相对湿度关联：在干燥的环境下，即使温度较高，金属也不容易锈蚀;当相对湿度达到临界值时，温度的影响明显加剧，温度每增加10℃，锈蚀速度提高2倍。根据相关数据，广州市年均气温为21.5～22.2℃。由于起升油缸吸气管路直接接入液压油箱，设备运行一段时间后，液压油温升高，导致吸气管路吸入的空气较外围空气温度高约30℃。

1.2.3 起升油缸内壁吸气设计缺陷

根据原起升油缸液压系统设计，起升油缸吸气管路直接接入液压油箱，并在液压油位上方（见图2），导致吸气管路直接暴露在大气中;大气中含有的盐雾、二氧化硫、硫化氢和灰尘等会加速油缸内壁腐蚀。若起升油缸内泄，液压油会进入油缸吸气管路。为了防止液压油外泄，厂家一般采用自然吸气设计，并将吸气管路直接接入液压油箱。在作业过程中，液压油箱内部的湿度和温度均较外部的湿度和温度高，从而加速油缸内壁腐蚀。

1.2.4 起升油缸内壁上方液压油浸泡和润滑时间短

空箱堆高机最大起升高度为18 800 mm，吊具实际行程为16 450 mm，活塞行程与吊具行程比为1∶4，即：活塞运行1 mm，吊具运行4 mm;当吊具运行16 450.0 mm时，活塞实际运行4 112.5 mm。南沙港务堆场实际堆箱高度为5个超高箱，每个超高箱高约2 900 mm，即吊具实际起升高度为14 500 mm，扣除吊具自身高度，吊具实际行程为12 150 mm;对应的油缸活塞行程为3 038 mm，而缸筒实际长度约为4 710 mm，扣除缸筒上盖与活塞长度约200 mm，活塞较少在缸筒上方长约1 472 mm的部位运行，从而使该部位较易出现腐蚀现象，且越靠近缸盖上方，腐蚀越严重。

2 空箱堆高机起升油缸内壁腐蚀维修方案

2.1 维修方案

（1）方案一：更换缸筒总成。通过市场采购或向厂家定做的方式，为出现腐蚀问题的起升油缸更换同样规格的缸筒总成。由于空箱堆高机为进口品牌，若从国外购置缸筒，周期较长且费用较高;若在国内定做缸筒，由于缸筒长度约为，对加工要求较高，加之定做周期不定，能够承接定做加工的厂家极少。相比之下，定做缸筒面临的不确定因素更多且费用更高;因此，南沙港务选择从国外购置缸筒总成的方案。

（2）方案二：用砂纸抛光腐蚀部位。采用金相砂纸抛光的方式，除去腐蚀部位气蚀麻点和表面积垢，清洗干净后重新安装新油封。

（3）方案三：对腐蚀部位进行机械加工。此方案要求腐蚀程度不严重，且缸筒加工内径不得超过油封与缸筒配合极限。起升油缸缸筒内径为150.00 mm，结合孔采用YX型密封圈。对起升油缸内壁腐蚀部位进行磨削处理，清除内壁锈蚀，但内壁磨削直径不得超过孔用YX型密封圈极限偏差。在公称直径为150.00 mm的情况下，通过极限偏差反向计算可知，油缸内壁加工直径不得超过151.06 mm;一旦超出这个范围，油缸只能报废。磨削处理后，油缸内壁表面光洁度不得低于未腐蚀部位。起升油缸内壁腐蚀部位磨削加工分为2级：相对原缸体内径，2级加工增加的缸筒内径分别为 1和 2，且0< 1< 2<1.06 mm;根据腐蚀情况，确定加工缸筒长度（l1或l2），各加工台阶之间采用倒角或圆角过渡，防止刮伤油封（见图3）。

2.2 维修方案比较

上述3种空箱堆高机起升油缸内壁腐蚀维修方案优缺点比较见表1，比较结果显示方案三为最佳维修方案。南沙港务主要采用方案三对空箱堆高机起升油缸内壁腐蚀进行维修。若仅更换单个起升油缸，可以选择方案一。方案二一般为空箱堆高机出勤紧张情况下的应急维修方案。

3 空箱堆高机起升油缸内壁锈蚀预防措施

（1）改造起升油缸吸气管路。将原起升油缸1条吸气管路改造为2条支路，在一条支路中增加单向阀直通液压油箱，在另一条支路中加装单向阀外接空气干燥过滤器回气管路（见图4）。空气干燥过滤器选用净化湿度低于35%的汽车空气干燥过滤器。该改造方案能够有效降低液压吸气管路的温度，同时使进入缸筒的空气得到过滤和干燥：改造前，吸气管路吸入空气温度年均超过50℃，湿度年均超过88%;改造后，吸气管路吸入空气温度年均为22℃，湿度年均低于35%。该改造方案能够有效缓解起升油缸内壁腐蚀问题，延长油缸密封件使用寿命。

（2）司机定期（每天）执行将吊具起升至最大起升高度的操作，以便润滑起升油缸缸筒上方。

（3）维修人员在对空箱堆高机实施周检或月检时，执行将吊具起升至最大起升高度的操作，以达到润滑起升油缸缸筒上方的效果。

（4）定期检查加装的空气干燥过滤器的使用情况，必要时予以更换。

（5）选用合格的液压油，保持液压系统清洁，定期检查液压油的油质、油位和油色。如果发现液压油出现泡沫或变成乳白色，说明液压油中已混入空气，应认真检查空气来源，并及时更换新油。

4 结束语

南沙港务自2016年1月开始对4台空箱堆高机起升油缸内壁进行维修，并采取相应的预防措施。经维修后的空箱堆高机起升油缸油封较少出现内泄问题，内壁腐蚀明显缓解，液压油缸油封使用近2年未出现损坏现象。

（编辑：曹莉琼 收稿日期：2019-02-13）