船舶液壓軟管故障的成因與預(yù)防

付乾坤

(廈門海洋職業(yè)技術(shù)學(xué)院,福建 廈門 361004)

船舶液壓軟管故障的成因與預(yù)防

付乾坤

(廈門海洋職業(yè)技術(shù)學(xué)院,福建 廈門 361004)

通過對船舶液壓軟管故障案例的介紹，發(fā)現(xiàn)船舶液壓軟管故障也會導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)損失和污染事故，因此，輪機(jī)管理人員必須對船舶液壓軟管的維護(hù)管理引起重視。文章從液壓軟管各種故障著手，探尋導(dǎo)致船舶液壓軟管故障的相關(guān)因素，以期能為輪機(jī)管理人員增加液壓軟管相關(guān)知識與維護(hù)經(jīng)驗，進(jìn)而能對其工作提供幫助。

船舶；液壓軟管；故障

現(xiàn)如今，伴隨自動化程度的提高及液壓技術(shù)的突飛猛進(jìn)，為液壓技術(shù)廣泛應(yīng)用于船舶提供可能，但也成為影響船舶營運可靠性與安全性的重要因素。當(dāng)然，船舶液壓傳動設(shè)備出現(xiàn)故障的原因也有很多。液壓傳動設(shè)備主要靠液壓泵產(chǎn)生高壓的液壓油，獲得能量的液壓油通過液壓油管輸送入液壓缸,完成能量傳遞的過程。所以液壓管的可靠也就成了液壓系統(tǒng)有效工作的必要保證。液壓管包括鋼管和軟管，而軟管因本身材料特性及處于相對惡劣的工況，使其成為保證整個液壓系統(tǒng)可靠工作的最關(guān)鍵部分。本文結(jié)合船舶液壓軟管實際，分析船舶液壓軟管故障，并提出對應(yīng)措施，力求對船舶輪機(jī)管理人員有所裨益。

1 液壓軟管故障案例與重要性

2013年5月YZF輪在沙特裝貨時，起貨機(jī)上有一高壓軟管由于高溫爆曬突然爆裂，貨懸停在半空中，工人閃躲，裝貨停止，而漏出的液壓油滴入貨中，造成貨污。檢修中發(fā)現(xiàn)船上沒有此軟管備件，為了不影響船期，最后船公司不得不租用汽車吊完成裝貨任務(wù)。2015年7月LS輪在秦皇島裝玉米，由于突降暴雨，船員進(jìn)行關(guān)閉艙蓋作業(yè)中，3#艙的一段高壓軟管爆裂，關(guān)艙動作只能在應(yīng)急工況下操作，關(guān)艙速度變慢，致使雨水淋濕玉米，而液壓油從爆裂口流淌到甲板，與雨水匯合后來不及清理，導(dǎo)致部分液壓油入海的污染事故。

2 常見故障表現(xiàn)及成因

當(dāng)船舶液壓管路出現(xiàn)故障，船員更換軟管時應(yīng)仔細(xì)檢查原損壞的軟管，從軟管損壞的部位、形式、特點中查找軟管損壞的原因，以便有針對性的防范與維護(hù)。

軟管破裂原因一般從破裂位置及裂口形狀來分析。破裂位置有2種：距外套25 cm內(nèi)和25 cm外。前者破裂大多與總成制造因素有關(guān)。比如接頭與軟管在扣壓中變形量太大導(dǎo)致鋼絲被扣斷，或者因軟管本身自有的薄弱點。但25 cm外的破裂，既有軟管制造原因，也有安裝原因，具體應(yīng)依裂口形狀具體分析。制造質(zhì)量有問題，裂口形狀整齊；安裝不當(dāng)，裂口呈不規(guī)則狀；如裂口扭轉(zhuǎn)則安裝時扭曲；裂口收縮則安裝時長度過短等。

另外，軟管破裂還有可能是增加層鋼絲出現(xiàn)問題，因鋼絲不規(guī)則斷絲或生銹都會降低液壓軟管強(qiáng)度，導(dǎo)致爆管。此時應(yīng)剝?nèi)ネ饽z層，再依據(jù)破口處綱絲狀態(tài)來判斷。不規(guī)則斷絲往往發(fā)生在采用編織形式的鋼絲層，因軟管內(nèi)高頻脈沖作用力會使編織層鋼絲在交叉點產(chǎn)生相互摩擦。鋼絲生銹大多是外膠層受到外因(如化學(xué)侵蝕、高溫、外力)作用而破損，失去了保護(hù)作用，使水分或是腐蝕性物質(zhì)傾入。但也有外膠層完好但增強(qiáng)層鋼絲照樣生銹的情況，此種情況一般發(fā)生在裂口距接頭25 cm內(nèi)，主要是接頭扣壓質(zhì)量差，水分沿外套內(nèi)緣進(jìn)入而致鋼絲生銹。

2.2 軟管滲漏

軟管滲漏大體上有3個部位：扣壓部位、軟管、總成接頭處。扣壓部位滲漏大多是因扣壓工藝不好?？蹓汗に嚭脡氖苘浌艹叽缇?、接頭芯子外徑及外套內(nèi)徑的配合公差、芯子硬度與外套硬度差異等因素的影響。軟管本身滲漏大多在外表面泡鼓處。軟管中段鼓泡，多為質(zhì)量問題；接頭處鼓泡，多是安裝不當(dāng)。另外，彎曲處也會因高壓油的連續(xù)沖刷、腐蝕導(dǎo)致增強(qiáng)層鋼絲大面積漏出而滲漏。總成接頭處漏油主要是接頭與其它連接部分安裝不夠精密造成的。比如裝配時兩接頭對中性不好；或是預(yù)緊力達(dá)不到要求，密封不到位；或是工作過程中長久的振動過大，造成連接松動等。

2.3 軟管接頭拉脫

軟管與接頭的連接是靠外套扣壓、芯子支撐，兩者共同作用使軟管變形，從而連接牢固。但當(dāng)外套與芯子的扣壓配合不匹配，又存在安裝扭轉(zhuǎn)或長度過短，就會使軟管工作時無伸縮余地而造成附加應(yīng)力過載，最終拉脫。

2.4 軟管的變質(zhì)

液壓軟管在使用中內(nèi)外膠層都會老化變質(zhì)?？諝庵胁粌H有氧氣而且還有臭氧，兩者都會對外膠層造成氧化脆化，形成一系列細(xì)小裂紋。比如在寒冷氣候下(尤其當(dāng)氣溫低時)檢修或搬動軟管時出現(xiàn)的軟管外膠層裂紋就是老化脆化的表現(xiàn)。內(nèi)膠層變質(zhì)表現(xiàn)為變硬或是發(fā)脹等。工作時的液壓油如系統(tǒng)冷卻效果不佳，會導(dǎo)致油溫過高，促使內(nèi)膠層增塑劑與膠體分離，從而內(nèi)膠層變硬；另外，如發(fā)現(xiàn)油濾器中有橡膠碎片，且內(nèi)膠層明顯發(fā)脹，則可能存在相容性問題，使內(nèi)膠層受到化學(xué)作用而變質(zhì)。

研究組、對照組治療前與治療后FBG、2 hPBG水平存在顯著差異，且研究組治療后FBG、2 hPBG水平明顯高于對照組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.05）。見表1。

3 軟管使用中的注意要素

3.1 選用基本要素

為了船舶運營安全，必須考慮液壓軟管的可靠性。對于液壓軟管的設(shè)計選用，大多遵從以下基本要素。①應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)的流量來設(shè)計選用內(nèi)徑，內(nèi)徑大小會影響流動，而流動快則管路壓降大，造成異常升溫，加速軟管與液壓油氧化；相反，如流動慢則需加大軟管內(nèi)徑，不但成本增加，還導(dǎo)致安裝不便。②軟管承受的最低爆破壓力，不得低于設(shè)計工作壓力的4倍，以便能承受系統(tǒng)的瞬間沖擊壓力。③考慮安裝位置是否有熱源與低溫環(huán)境的影響，以防止軟管除了承受工作時系統(tǒng)內(nèi)部熱量外，還要承受外部的熱量，加速軟管老化。④依據(jù)輸送的液壓介質(zhì)來選用不相溶的軟管，否則會造成內(nèi)膠層溶解、介質(zhì)污染。

3.2 安裝要素

1)軟管長度應(yīng)適合。因軟管的柔性，當(dāng)軟管內(nèi)有壓力時，使其在長度上有-4%～2%的變化。同時軟管在船舶航行出入于高低溫間變換工作時，也有伸縮變化。

2) 軟管無扭轉(zhuǎn)。軟管工作時充滿高壓油，承受擴(kuò)張應(yīng)力，呈現(xiàn)出拉的變形。如再出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)，就存在扭力，當(dāng)拉力與扭力疊加，可能超過其最低抗拉強(qiáng)度而致增強(qiáng)層分離、接頭與軟管脫開或者在應(yīng)力集中點爆裂等故障。

3)軟管彎曲應(yīng)恰當(dāng)。軟管彎曲有2個方面要求：曲率半徑和彎曲位置。如果曲率半徑過小或彎曲位置過于接近扣壓處，都會給軟管帶來附加應(yīng)力。一般要求彎曲半徑不小于廠家規(guī)定值，且開始彎曲處應(yīng)離扣壓外套處最短距離不小于2倍管外徑[1-2]。

4)軟管外部應(yīng)避免摩擦磨損。船舶的振動，會加快與其他部件的摩擦，導(dǎo)致外膠層破損。所以在不能避免相互摩擦的軟管位置應(yīng)固定或加裝護(hù)套，防止摩擦損傷軟管外膠層。

5) 連接軟管用的接頭(組合)應(yīng)合適。軟管在安裝時的扭曲與彎曲都會使軟管產(chǎn)生附加應(yīng)力，降低使用壽命。而軟管連接時選用適宜的接頭(組合)，則可減少彎曲和扭曲。

6)軟管在多平面彎曲，應(yīng)在每個單一平面固定。對于要經(jīng)過多個連接平面才能安裝的軟管，必須分開各個平面獨立固定，以使增強(qiáng)層內(nèi)的鋼絲，在不同平面的不同處盡量承受均勻的脈動應(yīng)力。

7)待更替用的軟管內(nèi)部與接頭安裝前，必須用液壓油清洗、吹凈。接頭螺母要先徒手?jǐn)Q緊，再借助扳手?jǐn)Q1～1/4圈，不宜過緊。

3.3 維護(hù)要素

1)外觀維護(hù)。包括軟管及接頭的外觀目測檢查。主要檢查泄漏、損傷、磨損、壓扁、鼓包、變軟、剝蝕、脫皮、脆化、老化、接頭與軟管相對滑移、接頭銹蝕等。一旦目測有以上情況則應(yīng)盡快更換。

2)備件申請。軟管總成備件申請要注明兩頭接頭的連接型式(24°錐面O型圈、74°擴(kuò)口式、平面O型圈或法蘭式等)、接頭連接規(guī)格(螺紋尺寸、公制或英制、可用螺距規(guī)實測)、接頭的角度(直通、一端90°或45°、兩端都有角度等)、軟管規(guī)格(通徑、總長度、鋼絲層數(shù)等)。

3) 貯存。船上的備品應(yīng)放在低溫、避光、干燥的地方，最好是密封貯存，以免損傷軟管，降低壽命。對于管接頭的防塵護(hù)套應(yīng)保證完好，防止灰塵進(jìn)入管中。

4)操作。對液壓設(shè)備操作時必須嚴(yán)格按操作規(guī)程進(jìn)行，否則可能會給液壓系統(tǒng)帶來安全隱患，增加故障概率。

4 結(jié)束語

船舶液壓設(shè)備是保障船舶正常生產(chǎn)運營的關(guān)鍵設(shè)備，而液壓軟管在液壓設(shè)備中的應(yīng)用又十分廣泛。為了增強(qiáng)液壓軟管的可靠性，合理設(shè)計與安裝是前提，維護(hù)與管理到位是保障，船舶輪機(jī)管理人員必須充分認(rèn)識到液壓軟管對船舶運營的重要性。

[1] 鄧樂．液壓傳動[M].北京：北京郵電大學(xué)出版社，2010.

[2] 張利平．液壓傳動系統(tǒng)設(shè)計與使用[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2010．

Throgh the introduction of marine hydraulic hose failure cases,we know that marine hydraulic hose failure can lead to economic loss and pollution accidents,which must draw marine engineers' attention.From the failure on hydraulic hoses and various faults,related factors for hose breakdown are explored in order to provide more knowledge and experience for their work.

marine;hydraulic hose;failure

付乾坤(1974-)，男，湖北公安人，甲類輪機(jī)長，講師，碩士，研究方向為輪機(jī)工程技術(shù)應(yīng)用。

U672

10.13352/j.issn.1001-8328.2017.03.009

2016-12-02