王勝勇（上海隧道工程有限公司，上海 200032）

盾構(gòu)機(jī)地下工作環(huán)境特別惡劣，不僅非常潮濕，還會與大量淤泥、砂石等直接接觸[1]。刀盤、刀盤驅(qū)動、推進(jìn)系統(tǒng)等裝置是整臺盾構(gòu)機(jī)的核心[2]。刀盤驅(qū)動由于轉(zhuǎn)動且又處于盾構(gòu)的前端，所以經(jīng)常會在工作時滲入各種雜質(zhì)，常見的有地下水、泥沙、工作油脂等。當(dāng)盾構(gòu)停止工作，返回維修廠后，若將刀盤驅(qū)動整體拆解，清洗保養(yǎng)，再組裝起來，不僅工作量非常巨大，而且很多精密零部件可能會在拆解或安裝過程中發(fā)生偏差甚至損壞。比較好的辦法是用一種封存防銹油，在不拆解刀盤驅(qū)動器的前提下加在刀盤驅(qū)動器內(nèi)，保護(hù)刀盤內(nèi)部零部件在這段存放期內(nèi)不被銹蝕和腐蝕。因?yàn)楣て诘雀鞣N原因，回維修廠的盾構(gòu)刀盤驅(qū)動器經(jīng)常不得不在露天的環(huán)境下長期堆放。在露天放置，空氣中的水分會在晚上冷凝成水珠留在刀盤驅(qū)動器內(nèi)的零部件上，同時刀盤驅(qū)動器內(nèi)本來殘留的水分會不斷在箱體內(nèi)蒸發(fā)和冷凝，也會增大被銹蝕和腐蝕的部位。這些不利因素對于刀盤驅(qū)動內(nèi)結(jié)構(gòu)較為封閉的齒輪箱等封閉箱體更易導(dǎo)致其銹蝕和腐蝕。這些箱體內(nèi)部封閉，目前所使用的是普通封存防銹油，這種防銹油都是在零部件被清洗干凈的情況下[3]能起到比較好的防銹和防腐蝕效果，較少考慮到有水、泥沙、其他潤滑油脂等存在的條件下的防銹和防腐效果。之前在維護(hù)保養(yǎng)的刀盤驅(qū)動器內(nèi)加注了這類防銹油，過了一個月后將防銹油放掉，發(fā)現(xiàn)刀盤驅(qū)動器的齒輪箱、軸承、管道很多地方還是銹蝕了，防銹防腐蝕效果很不理想。因此需要對封存防銹油及使用方法等進(jìn)行技術(shù)提升和改進(jìn)。根據(jù)刀盤驅(qū)動器存放的條件徹底調(diào)整封存防銹油的配方體系，改進(jìn)使用方法，提高封存防銹油的使用效果，從而減少因銹蝕腐蝕而產(chǎn)生的不必要的部件損耗。

1 對封存防銹油的要求

盾構(gòu)封存后是露天放置的，特別是當(dāng)?shù)侗P驅(qū)動在夏季露天放置時，防銹油在使用過程中不能因陽光暴曬的高溫而產(chǎn)生大量輕組分揮發(fā)，造成安全性方面的危險；秋冬季節(jié)，早晚溫差大，特別是晚上，溫度很低，空氣中的水蒸氣會冷凝成水珠結(jié)在刀盤驅(qū)動器設(shè)備內(nèi)壁，時間長了，防銹油中會有很多水分，防銹油需要具有良好的水置換性能[4]，才可以很好地分離齒輪箱中存留的水分；考慮到設(shè)備里不可能全部充滿防銹油，對于設(shè)備上端未浸在防銹油中的部分，也要防銹蝕腐蝕，因此封存防銹油中必須有一部分揮發(fā)性的氣相防銹劑[5]成分，通過揮發(fā)后吸附在未被防銹油浸沒的設(shè)備表面，起到防銹作用；刀盤驅(qū)動設(shè)備中殘留的潤滑油脂，空氣中的顆粒物等也會進(jìn)入封存防銹油中，需要考慮防銹油在混入一定量這些雜油及固體雜質(zhì)的條件下，防銹效果是否受影響[6]；另外，還需確保防銹油本身穩(wěn)定，長期使用后，沒有油泥等沉淀析出，保證盾構(gòu)刀盤驅(qū)動設(shè)備的完好。

2 對封存防銹油的試驗(yàn)

通過和專業(yè)油品制造廠商的合作研究，充分考慮盾構(gòu)刀盤驅(qū)動設(shè)備的封存條件，重新研制專用的封存防銹油，選擇更為合適的基礎(chǔ)油，復(fù)配相應(yīng)的高效添加劑，調(diào)配成盾構(gòu)專用封存防銹油 A、B、C、D 4 種類型，具體配方見表 1。

表1 4 種封存防銹油的配比

對表 1 中 4 種防銹油進(jìn)行外觀、40 ℃ 運(yùn)動黏度、傾點(diǎn)、開口閃點(diǎn)、酸值、水分、機(jī)械雜質(zhì)、20 ℃ 密度等常規(guī)理化指標(biāo)進(jìn)行分析，考察基本性狀。其結(jié)果見表 2。

表2 4 種封存防銹油常規(guī)理化試驗(yàn)數(shù)據(jù)

從表 2 的常規(guī)理化指標(biāo)可以看出，這 4 種防銹油的理化指標(biāo)數(shù)據(jù)基本接近，很難區(qū)別差異。對這 4 種盾構(gòu)機(jī)封存防銹油進(jìn)行水置換性和分離安定性試驗(yàn)、濕熱試驗(yàn)和鹽霧試驗(yàn)，測試防銹相關(guān)性能。測試結(jié)果見表 3。

表3 4 種盾構(gòu)機(jī)封存防銹油的防銹性能對比

從表 3 的 4 種防銹相關(guān)試驗(yàn)結(jié)果可看出，配方 C 和 D 的各項(xiàng)防銹性能在 4 種配方里面是比較好的。為了進(jìn)一步測試配方 C 和配方 D 的防銹性能，進(jìn)行了模擬盾構(gòu)的現(xiàn)場防銹工況的試驗(yàn)。盾構(gòu)刀盤驅(qū)動器中常用的潤滑油脂有 320/220 重負(fù)荷工業(yè)齒輪油、2 號極壓鋰基酯、46 號高清潔度抗磨液壓油，液壓油的很多參數(shù)和防銹油接近，少量液壓油的存在對防銹油的防銹效果基本沒有影響；齒輪油和潤滑脂則與防銹油相差很大，特別是其中的一些添加劑會嚴(yán)重地影響防銹油的防銹效果，因此選擇了齒輪油和潤滑脂這兩種對防銹性能有較大影響的干擾雜質(zhì)：320 號重負(fù)荷工業(yè)齒輪油和 2 號鋰基脂。加一定比例的這 2 種干擾雜質(zhì)以及少量自來水，與防銹油均勻混合，考察油品在混入雜質(zhì)后，油品各項(xiàng)防銹性能的變化情況。油品調(diào)配比例（質(zhì)量百分比）及試驗(yàn)結(jié)果如下：

1 號油：90% C 配方油+5% 某品牌 320 號重負(fù)荷工業(yè)齒輪油＋5% 某品牌 2 號鋰基脂。

2 號油：88% C 配方油+5% 某品牌 320 號重負(fù)荷工業(yè)齒輪油＋5% 某品牌 2 號鋰基脂＋2% 自來水。

3 號油：90% D 配方油＋5% 某品牌 320 號重負(fù)荷工業(yè)齒輪油＋5% 某品牌 2 號鋰基脂。

4 號油：88% D 配方油＋5% 某品牌 320 號重負(fù)荷工業(yè)齒輪油＋5% 某品牌 2 號鋰基脂＋2% 自來水。

表4 4 種模擬盾構(gòu)機(jī)工況的防銹性能對比

盾構(gòu)刀盤驅(qū)動齒輪箱在存放過程中由于各種原因，設(shè)備中總是會存在一些水分和潤滑油脂，為了減少水分對設(shè)備的銹蝕腐蝕作用及減少潤滑油脂對防銹效果的影響，需要油品將水分從設(shè)備零部件表面置換出來，穩(wěn)定在油中，起到良好的防銹效果，因此水置換性試驗(yàn)和分離安定性試驗(yàn)就很能模擬現(xiàn)場工況。由表 4 可見，配方 C 的防銹油對于齒輪油和潤滑脂混入后的分離安定性好，但加入了水分后，分離安定性明顯變差。配方 D 的防銹油的在混入齒輪油和潤滑脂及水分后，水置換性能和分離安定性依然良好，使得防銹油可以在遇到潤滑油脂及水分的情況下，將水分置換脫離出金屬表面，穩(wěn)定于防銹油中，將潤滑油脂從金屬表面分離出來，穩(wěn)定于防銹油中，達(dá)到防銹的目的。

濕熱試驗(yàn)和鹽霧試驗(yàn)是目前最常用的直接評價防銹油防銹能力的最佳手段。結(jié)合表 3 和表 4 可見，防銹油在混入齒輪油和潤滑脂及水分后，對防銹效果或多或少都會有影響。這是因?yàn)闈櫥椭械臉O壓、抗磨劑成分進(jìn)入防銹油體系后，會與防銹劑在金屬表面產(chǎn)生競爭吸附[7]，導(dǎo)致防銹能力出現(xiàn)下降。將這些影響降到最低，就是盾構(gòu)封存防銹油研制的方向和目的。從表 3 和表 4 中的數(shù)據(jù)可看出，在混入潤滑油脂和水分后，配方 C 的濕熱試驗(yàn)時間和鹽霧試驗(yàn)時間都出現(xiàn)了明顯的下降；同樣混入了潤滑油脂和水分后，配方 D 的濕熱試驗(yàn)時間和鹽霧試驗(yàn)時間只是稍有下降，下降幅度明顯低于配方 C，說明配方 D 的盾構(gòu)封存防銹油對齒輪油和潤滑脂以及水分有更好的允許混入的能力，在苛刻的使用條件下具有更好的防銹效果。配方 D 的封存防銹油被命名為 HIRI 533 盾構(gòu)專用封存防銹油。

3 現(xiàn)場應(yīng)用

在盾構(gòu)返回基地后，先放空刀盤驅(qū)動齒輪箱中的齒輪油，查看齒輪箱內(nèi)部的情況，如已經(jīng)出現(xiàn)了嚴(yán)重銹蝕，則拆卸刀盤驅(qū)動進(jìn)行維修；如果未出現(xiàn)很明顯的銹蝕情況，在排空齒輪油后（尤其齒輪箱中的水分盡可能要清除干凈），加入清洗油進(jìn)行洗滌，將原有的齒輪油成分盡量稀釋，使齒輪油的添加劑成分盡可能脫離軸承和齒輪表面。進(jìn)行一個較長時間的旋轉(zhuǎn)清洗過程后，放空清洗油，然后加入 HIRI 533 盾構(gòu)專用封存防銹油后，再進(jìn)行一個較長時間的旋轉(zhuǎn)浸潤過程，保證防銹油能夠浸潤盾構(gòu)刀盤內(nèi)壁的所有零部件。

在進(jìn)行旋轉(zhuǎn)包覆防銹油后，為了減少空氣中的水分對防銹效果的影響，對盾構(gòu)刀盤驅(qū)動器的剩余空間可充入氮?dú)?，起到保護(hù)作用。具體操作如下：使用真空泵（選用功率較小的手持式）將齒輪箱內(nèi)的空氣抽出，然后充入氮?dú)?，?jīng)兩 三次充放后，齒輪箱內(nèi)的空氣基本被氮?dú)馊〈淙氲牡獨(dú)鈮毫?0.98×102～1.96×102KPa。

當(dāng)重新啟用時，在放出防銹油前，先緩慢釋放齒輪箱中的氮?dú)鈮毫?，然后放空防銹油，再加入之前的清洗油進(jìn)行較長時間的旋轉(zhuǎn)清洗，將防銹油中的防銹劑盡可能脫離齒輪表面。最后放空清洗油，再加入工作用的齒輪油。

應(yīng)用案例：在 1 臺 863 盾構(gòu)存放期間，按照上述操作在盾構(gòu)刀盤驅(qū)動器中加入了 HIRI 533 盾構(gòu)專用封存防銹油后，經(jīng)過了 10 個月的放置，拆解之后，發(fā)現(xiàn)其中軸承、齒輪齒面均無生銹情況，可馬上使用，通過現(xiàn)場應(yīng)用，證明盾構(gòu)專用封存防銹油的作用是顯著的。

4 結(jié) 語

(1) 研制的盾構(gòu)專用封存防銹油配方合理，常規(guī)理化指標(biāo)較好，性狀穩(wěn)定。

(2) 通過合理地使用，對于減少部件的非正常損耗，發(fā)揮了非常大的作用，產(chǎn)生直接經(jīng)濟(jì)效益之外，對減少人工維修保養(yǎng)工時及費(fèi)用，提高設(shè)備利用效率，也產(chǎn)生了大量間接的經(jīng)濟(jì)效益。