一起鋼絲繩夾安裝不當(dāng)引起的起重機(jī)械事故分析

陳 立

（江蘇省特種設(shè)備安全監(jiān)督檢驗(yàn)研究院張家港分院，江蘇 張家港 215600）

1 事故簡述

2013年3月，某機(jī)械設(shè)備有限公司生產(chǎn)車間一臺(tái)型號為QE150/50+150/50-30A5的通用橋式起重機(jī)用雙小車抬吊一臺(tái)重約280t的容器罐體。當(dāng)罐體吊離承重支架，離地面300mm左右時(shí)，突然鋼絲繩夾碎片四處飛濺，導(dǎo)電側(cè)小車鋼絲繩端部固定一處繩頭脫落，隨之載荷重量落在該小車的另一組鋼絲繩上，造成鋼絲繩繩端固定處鋼絲繩斷裂，主鉤鋼絲繩連同吊鉤一起下落，導(dǎo)致罐體墜落，罐體承重支架處地面有明顯下沉，所幸未造成人員傷亡。經(jīng)查驗(yàn)罐體雖無明顯損傷，但事故也造成了一定的經(jīng)濟(jì)損失。

2 事故設(shè)備基本情況

事故起重機(jī)主要技術(shù)參數(shù)為：型號QE150/50+150/50-30A5，額定起重量150/50+150/50，跨度：30m，工作級別：A5，起升高度（主/副）：20/22m，鋼絲繩直徑（主/副）34/24mm，起升速度（主/副）：0.26～2.6/0.62～6.2 m/min，小車運(yùn)行速度：25 m/min，大車運(yùn)行速度：53.3m/min，取物裝置：吊鉤，操作方式：司機(jī)室操縱。該起重機(jī)于2008年7月檢驗(yàn)合格后投入使用，2012年7月起重機(jī)定期檢驗(yàn)合格。

3 現(xiàn)場勘查情況

1）通用橋式起重機(jī)主梁上裝有2臺(tái)額定起重量為150/50t的小車，起重機(jī)總起重量為300t，小車起升機(jī)構(gòu)采用兩根鋼絲繩纏繞系統(tǒng)，導(dǎo)電側(cè)小車鋼絲繩固定繩端一處繩頭脫落，另一處繩端鋼絲繩斷裂，脫落、斷裂的鋼絲繩纏掛在近旁鋼絲繩上，吊鉤滑輪組靠在罐體側(cè)面，罐體無明顯損壞，罐體承重支架處地面下沉30mm。（見圖1）

2）吊裝作業(yè)有吊裝方案，有吊裝作業(yè)指揮人員，操作人員有特種設(shè)備作業(yè)人員證，起重機(jī)吊裝的罐體自重為280t，未超過額定起重量，起重量限制器顯示有效，檢查罐體設(shè)備周邊未見其他設(shè)備掛連，起重機(jī)無超載使用現(xiàn)象。

3）檢查起重機(jī)吊鉤滑輪組完好無損，起重機(jī)小車底部金屬結(jié)構(gòu)件無損壞、變形現(xiàn)象，因此起重機(jī)不存在吊鉤滑輪組沖頂事故。小車起升機(jī)構(gòu)電氣控制系統(tǒng)、電機(jī)、制動(dòng)器、卷筒、減速器等部件完好無異常。

4）鋼絲繩在事故前兩個(gè)月由使用單位維保人員進(jìn)行過更換，鋼絲繩規(guī)格：34NAT 6×19W+FC-1770（GB/T 8918-2006《重要用途鋼絲繩》）。鋼絲繩在無張力的情況下，用帶有寬鉗口的游標(biāo)卡尺測量鋼絲繩，鉗口的寬度跨越兩個(gè)相鄰 的股，在相距至少 lm的兩截面上，并在同一截面相互垂直的方向上測取兩個(gè)數(shù)值。四個(gè)測量結(jié)果的算術(shù)平均值作為鋼絲繩的實(shí)測直徑，主起升機(jī)構(gòu)鋼絲繩直徑實(shí)測為33.8mm。鋼絲繩的選用和鋼絲繩直徑符合要求，鋼絲繩磨損未超限。

圖1 事故起重機(jī)現(xiàn)場

圖2 鋼絲繩夾夾座碎片

圖3 鋼絲繩夾安裝位置及方法

表1

5）查看斷裂的鋼絲繩夾，見圖2，夾座從中間部位斷開，斷裂面與夾座相垂直，斷口為新鮮的脆性破壞，四周有明顯剪切唇，中間部位纖維區(qū)、放射區(qū)明顯。經(jīng)確認(rèn)鋼絲繩夾規(guī)格為36dr/mm，夾座的繩槽表面與鋼絲繩的表面和捻向一致。

6）檢查脫落的鋼絲繩繩頭，只有安裝4個(gè)繩夾的痕跡，繩夾間距大小不等，最小間距只有135mm，且鋼絲繩夾在鋼絲繩上交替布置。圖3為該起重機(jī)另一小車上鋼絲繩夾安裝位置的圖示，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)有部分鋼絲繩夾固定螺栓松，未緊固到位。

4 事故原因分析

1）事故起重機(jī)鋼絲繩直徑為34mm，起重機(jī)繩端固定安裝了4個(gè)規(guī)格為36dr/mm的繩夾。36dr/mm的繩夾適用于公稱直徑為32～36mm的鋼絲繩，鋼絲繩夾的選用符合GB/T5976-2006《鋼絲繩夾》標(biāo)準(zhǔn)要求。GB6067.1-2010《起重機(jī)械安全規(guī)程第1部：總則》和GB/T3811-2008《起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范》標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定鋼絲繩夾連接時(shí)的安全要求，見表1：因此，公稱直徑34mm的鋼絲繩，鋼絲繩夾安裝4個(gè)不符合要求，按標(biāo)準(zhǔn)要求鋼絲繩夾最少應(yīng)安裝5個(gè)。

2）事故起重機(jī)鋼絲繩夾安裝間距不符合標(biāo)準(zhǔn)要求，固定繩夾最小間距只有135mm，按標(biāo)準(zhǔn)要求每兩個(gè)鋼絲繩夾的間距不應(yīng)小于鋼絲繩直徑的6倍，對該起重機(jī)而言，鋼絲繩直徑為34mm，繩夾最小間距不應(yīng)小于204mm。

3）事故起重機(jī)鋼絲繩夾固定采用了交替布置方式，不符合標(biāo)準(zhǔn)要求。按要求鋼絲繩夾夾座應(yīng)在受力繩頭一邊，即安裝在鋼絲繩的工作段上，U形螺栓扣在鋼絲繩的尾段上，鋼絲繩夾安裝時(shí)不得在鋼絲繩上交替布置。因?yàn)殚L繩側(cè)鋼絲繩工作時(shí)受拉伸載荷，而短繩側(cè)鋼絲繩不受拉伸載荷，繩夾夾座與鋼絲繩的接觸面寬度比U型螺栓的接觸面寬度大，因此按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定方法夾緊有利于減少鋼絲繩的應(yīng)力。如果U形螺栓扣在鋼絲繩的受力邊，繩夾U型螺栓與鋼絲繩接觸面小，增大橫向擠壓應(yīng)力的值，長繩側(cè)受力時(shí)鋼絲繩在繩夾處易產(chǎn)生疲勞，出現(xiàn)鋼絲繩斷絲現(xiàn)象。

4）從起重機(jī)另一小車上鋼絲繩夾的U形螺栓松，螺母未達(dá)到規(guī)定的擰緊力矩情況來看，事故小車應(yīng)該也存在此現(xiàn)象。具體鋼絲繩夾需用多大的擰緊力矩才能保證鋼絲繩端固定連接符合安全要求，可根據(jù)《鋼絲繩繩卡的擰緊力矩》一文中螺母擰緊力矩進(jìn)行計(jì)算確定，文中通過受力分析與計(jì)算、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，得到鋼絲繩夾螺母固定所需的擰緊力矩：M=K N d ，式中，M為螺母擰緊力矩，N為螺栓所需預(yù)緊力（N=0.08232T，鋼絲繩拉力T=85%鋼絲繩破斷拉力），d為鋼絲繩夾U形螺栓直徑，K為常數(shù)，K=0.287。以該事故起重機(jī)為例來計(jì)算鋼絲繩夾固定螺母所需擰緊力矩。規(guī)格為34NAT 6×19W+FC-1770的鋼絲繩 ，GB8918-2006《重要用途鋼絲繩》標(biāo)準(zhǔn)要求鋼絲繩最小破斷拉力為675KN。規(guī)格為36dr/mm的鋼絲繩夾，GB/T5976《鋼絲繩夾》標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定鋼絲繩夾U型螺栓為M24，通過公式M=K N d，計(jì)算得到事故起重機(jī)鋼絲繩夾螺母擰緊力矩應(yīng)為325.32N·m。

基于以上對起重機(jī)鋼絲繩夾安裝不符合要求現(xiàn)象的分析，可見該起重機(jī)鋼絲繩端部連接強(qiáng)度明顯不足，大大小于鋼絲繩最小破斷拉力的85%。當(dāng)起重機(jī)吊運(yùn)重載容器罐體時(shí)鋼絲繩繩端固定處受力結(jié)構(gòu)失去平衡，鋼絲繩間產(chǎn)生相對滑移，導(dǎo)致繩夾受力失衡，U形螺栓與夾座之間形成撬棒關(guān)系，因應(yīng)力集中最終導(dǎo)致繩夾夾座從中間斷裂，鋼絲繩端部固定失效，一繩頭脫落。因小車起升機(jī)構(gòu)采用兩根鋼絲繩纏繞系統(tǒng)，當(dāng)一鋼絲繩纏繞系統(tǒng)突然失效，另一固定繩端承受瞬時(shí)沖擊載荷，原本由兩組鋼絲繩承受的載荷由一組鋼絲繩承載，再加上鋼絲繩夾安裝不符合要求使繩夾處鋼絲繩產(chǎn)生疲勞、斷絲，導(dǎo)致U形螺栓扣在鋼絲繩的受力邊的鋼絲繩出現(xiàn)斷裂，吊裝的罐體和鋼絲繩、吊鉤滑輪組一起出現(xiàn)下墜事故。

5 案例分析結(jié)論

1）起重機(jī)鋼絲繩夾安裝不符合要求，鋼絲繩夾安裝數(shù)量缺，每兩個(gè)鋼絲繩夾的間距小于鋼絲繩直徑的6倍，鋼絲繩夾固定采用了交替布置方式，螺母未達(dá)到規(guī)定的擰緊力矩是造成事故的直接原因。

2）事故的間接原因是更換起重機(jī)械鋼絲繩的維保人員技術(shù)水平差，導(dǎo)致鋼絲繩夾固定連接不符合要求，導(dǎo)致起重機(jī)鋼絲繩繩端固定處繩夾連接失效。

3）事故的主要原因在于起重機(jī)械日常管理、維護(hù)保養(yǎng)不到位，特種設(shè)備安全管理人員和作業(yè)人員責(zé)任心不強(qiáng)，未履行各自的崗位職責(zé)，未在日常使用中發(fā)現(xiàn)鋼絲繩端固定連接處存在的安全隱患。

6 事故預(yù)防措施及建議

1）加強(qiáng)對在用起重機(jī)的日常維護(hù)與保養(yǎng)，健全維護(hù)保養(yǎng)制度，做好日檢、月檢、年檢工作，并完善維護(hù)保養(yǎng)記錄，還需通過定期培訓(xùn)學(xué)習(xí)，提高維保人員作業(yè)技能，對維保發(fā)現(xiàn)的不安全因素能及時(shí)處理，排除事故隱患。

2）建立健全安全生產(chǎn)責(zé)任制和安全管理制度，加強(qiáng)安全管理機(jī)構(gòu)建設(shè)和人員培訓(xùn)，提高安全管理人員和作業(yè)人員的素質(zhì)。

3）鋼絲繩夾連接時(shí)，除了符合GB6067.1-2010《起重機(jī)械安全規(guī)程第1部：總則》和GB/T3811-2008《起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定的繩夾數(shù)量、間距、布置位置外，還應(yīng)注意鋼絲繩夾的緊固，緊固繩夾時(shí)須考慮每個(gè)繩夾的合理受力，離套環(huán)最遠(yuǎn)處的繩夾不得首先單獨(dú)緊固，離套環(huán)最近處的繩夾（第一個(gè)繩夾）應(yīng)盡可能地緊靠套環(huán)，但仍須保證繩夾的正確擰緊，不得損壞鋼絲繩的外層鋼絲。

4）起重機(jī)用鋼絲繩夾端部固定鋼絲繩時(shí)應(yīng)保證連接強(qiáng)度不得小于鋼絲繩破斷拉力的85%。安裝鋼絲繩夾時(shí)，要把U形螺栓擰緊，直到鋼絲繩被壓扁1/3左右，達(dá)到鋼絲繩夾螺母擰緊力矩所需值。由于鋼絲繩在受力后產(chǎn)生變形，繩夾在實(shí)際使用中，受載一、二次以后應(yīng)作檢查，在多數(shù)情況下，螺母需要進(jìn)一步擰緊。

5）事故起重機(jī)鋼絲繩端部固定位置設(shè)計(jì)不太合理，采用鋼絲繩夾固定時(shí)，由于受小車結(jié)構(gòu)空間的限制，維保作業(yè)人員安裝緊固鋼絲繩夾時(shí)不太便利，建議可改成用鋁合金套壓縮法或用楔塊、楔套等方法連接。

[1]GB6067.1-2010，起重機(jī)械安全規(guī)程第1部：總則[S].

[2]GB/T3811-2008，起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[3]GB/T5976-2006，鋼絲繩夾[S].

[4]GB8918-2006，重要用途鋼絲繩[S].