轮胎式龙门吊（RTG）作为港口堆场核心装卸装备，传统设计多采用普通钢材，存在自重大、能耗高、作业灵活性不足等固有弊端。过重的机身不仅会增加行走驱动系统负载，导致能耗激增，还会加剧轮胎磨损与场地地基损耗，提升全生命周期运营成本；同时，笨重的结构也限制了作业响应速度，难以适配现代化港口高效柔性的运营需求。随着智慧港口对绿色低碳、提质增效的要求不断提升，轻量化材料的应用成为RTG技术升级的关键方向。复合材料、高强度钢等新型轻量化材料凭借“高强度、低密度、耐腐蚀”的核心优势，可实现RTG“减重不减效”的突破，对降低能耗、提升作业效率、延长设备寿命具有重要现实意义，相关应用研究已成为港口装备升级的核心课题。
轻量化材料在RTG上的应用需遵循“***选型、结构适配、分级应用”的原则，结合不同部件的承载需求与工作环境，实现材料效能***化。在主体承载结构领域，高强度钢是核心选型方向。采用自主研发的超高强度工程机械用钢替代传统普通钢材，可在保证结构强度的前提下大幅降低构件厚度，如将主梁、支腿等关键承载部件采用HSM890级以上高强钢，配合结构拓扑优化设计，能实现整机减重15%-20%。这类高强钢通过低碳微合金成分设计与***热处理工艺，解决了强韧性匹配的核心难题，在4000吨级起重机等重型装备上的成熟应用经验，为其在RTG上的适配提供了技术支撑。
复合材料则在非核心承载部件中展现出独特优势，成为轻量化升级的重要补充。在吊具、护栏、驾驶室外壳等部件中，应用玻纤增强PEEK、碳纤维复合材料等替代传统金属材料，可实现部件减重30%-50%。其中，玻纤增强PEEK凭借仅为铝合金60%的密度，以及优异的耐磨损、抗腐蚀性能，适配港口高盐雾、高湿度的恶劣环境；通过双螺杆挤出连续化共混工艺与界面改性技术，可解决玻纤分散不均、与树脂界面结合弱的痛点，确保部件力学性能稳定。此外，在走台板、盖板等辅助部件中采用聚氨酯复合材料，不仅能进一步降低自重，还能借助其良好的缓冲性能提升作业安全性。
轻量化材料的规模化应用需突破结构适配与工艺兼容的技术瓶颈。在结构设计层面，需通过有限元仿真分析重构部件形态，如采用“主梁+拉压杆系”的复合结构设计，使构件受力更均匀，充分发挥轻量化材料的强度优势，类似日照港轨道吊轻量化改造中“减重70吨仍保障结构稳定性”的技术逻辑。在工艺适配层面，针对高强度钢焊接难度大的问题，采用专用焊接材料与***温控焊接工艺，确保接头强度与母材匹配；对于复合材料部件，通过高温注塑、3D打印等工艺实现复杂结构成型，提升部件与原有系统的适配性。同时，建立轻量化材料部件的标准化检测流程，通过力学性能测试、耐环境老化试验等验证部件可靠性。
轻量化材料应用为RTG带来显著的经济与生态效益。经济效益方面，整机减重可使行走驱动能耗降低13%-15%，单台RTG年节电可达6000度以上；同时减少轮胎、轴承等易损件磨损，年维保成本降低10%-20%，结合轻量化材料国产化带来的成本优势，投资回报周期可控制在3-4年。生态效益方面，能耗降低直接减少碳排放，单台RTG年减碳量可达数吨，契合港口绿色发展理念。未来随着国产轻量化材料产能提升与工艺优化，其应用成本将进一步降低，覆盖范围将从核心部件拓展至更多辅助系统，推动RTG向“更轻、更高效、更绿色”的方向升级，为智慧港口装备迭代提供坚实技术支撑。
