1. 结构与工作原理

液压打桩锤是海洋石油开发、风电安装中的重要施工机械，由锤体、动力站、液压绞车和电缆绞车等几部分组成，打桩锤的控制系统控制打桩锤锤芯的起落，完成打桩作业。液压换向阀控制压力油进入液压缸有杆腔,活塞杆带动锤芯快速沿着锤壳体向上移动；当锤芯达到一定高度，控制系统获得其位置信息后控制液压换向阀换向，压力油同时进入有杆腔和无杆腔中，活塞杆带动锤芯快速向下移动(最大速度5.6m/s)冲击砧铁，冲击能通过砧铁传递到钢桩,把钢桩贯人地层中，完成一次打击循环。其最大冲击能量时的工作频率为38Hz。打桩作业时，钢桩的反向作用力通过砧铁作用在缓冲活塞上，压缩密闭氮气室的体积。减振环是液压打桩锤中重要的部件，位于锤壳体与砧铁间，环体周边均匀分布18个缓冲活塞，活塞上方是密闭氮气室。减振环吸收钢桩对打桩锤锤体各个零部件的冲击，因此减振环的好坏,直接影响打桩锤的使用寿命和使用成本。

2. 减振环失效分析

该液压打桩锤打桩作业锤击20万次后，出现锤体噪声明显变大、锤体振动变强的现象。通过检测发现减振环18个密闭气室中的压力明显偏低。在无负荷状态下,重新充气4h后,检测气室气体压力明显

下降，表明密闭气室气体泄漏。由于密闭气室气体的泄漏，降低了减振环吸收冲击的能力，因此出现锤体噪声明显变大、锤体振动变强的现象，加剧锤体部分的破坏，最终导致打桩锤无法继续使用。

失效分析

对减振环进行解体，缓冲活塞上安装的4道密封唇口有损伤，气室内孔深处均有不同程度的划痕，与密封圈接触的减振环环体气室内孔壁有磨损，密封运动区域尺寸公差范围为中φ9530~φ49545mm，大于其密封使用公差范围φ95H9"m)。密封采用宝色霞板公司斯特封，密封工作参数为:压力80MPa、温度-45~200℃、运动速度15m/s，密封体硬度邵尔A90。斯特封对密封运动偶件要求：表面硬度不小于45HRC，表面粗糙R0.05~0.20。减振环环体材料为42CrMo，经检测，内孔及环体的硬度为195~220HB，远低于技术要求。

因为材料的硬度值偏低和密封瞬时承受高压的工况，经过一定使用周期后，气室内孔与密封相对运动区域产生磨损，密封与气室内孔壁的间隙加大，甚至为正常值的3倍多，在较大负载冲击下，活塞快速运动，活塞的中心线与气室内孔中心线难以保持在同一直线上，造成缓冲活塞与环体气室内孔壁金属间接触摩擦，使环体气室内孔壁划伤，活塞密封易损坏，最终导致密闭气室中高压气体泄漏。

3. 改造方法

因减振环体尺寸大，结构复杂,提高环体气室内孔硬度非常困难，因此采用套式方案进行改造其技术方案步骤为：

（1）清洗干净减振环环体气室内孔壁。

（2）在大型管床上扩环体气室内孔，由内径φ95mm，长度φ295mm扩大至φ105mm，深度为270mm

（3）制作内径φ95mm，外径φ105mm嵌套，材料选择GCr15,采用氧氨化热处理技术(QPQ技术)，硬化层平均深度0.013~0.015mm，热处理后表面平均硬度为730-735HV。

（4）通过液氮冷装的方式，把嵌套人压入环体气室内孔中。

（5）嵌套在液氮中冷却后尺寸缩小，再到自然温度中尺寸恢复，内孔尺寸会有细微的变化需要经过计算，保证嵌套内孔的恢复尺寸应满足设计尺寸公差要求，即φ95H8(考虑高压工况)。冷装方式关键因素是确定冷装时的冷却温度和冷却时间。经计算确定冷却温度-67.2℃，冷却时间为12min。冷装后,测量嵌套内孔尺寸公差(如表1)，达到了设计要求。

（6）更换已损坏的密封件。测压下力细数如五材表明共却后