港口起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)裂紋的診斷與維修

顏世峰+姜曉鋒

摘 要：港口起重機(jī)在港口是一種主要的運(yùn)卸貨物的設(shè)備，但是正是因?yàn)槠涞闹匾?，讓港口的起重機(jī)只要出現(xiàn)故障就會(huì)帶來(lái)巨大的風(fēng)險(xiǎn)，因此本文將從港口起重機(jī)的金屬結(jié)構(gòu)裂紋的診斷以及維修這一方面來(lái)進(jìn)行分析，希望能通過(guò)本文的研究，能夠?qū)Ω劭谄鹬貦C(jī)金屬結(jié)構(gòu)裂紋的診斷以及維修上提供一些幫助，為港口提供更多的安全保障。

關(guān)鍵詞：港口起重機(jī)；裂紋；診斷；維修

一、前言

起重機(jī)對(duì)于港口的作業(yè)來(lái)說(shuō)起到了重要的作用，港口起重機(jī)在港口中主要負(fù)責(zé)的就是貨物的運(yùn)卸，這樣循環(huán)的工作對(duì)于起重機(jī)的金屬結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)是一種很大的挑戰(zhàn)，因?yàn)橹灰鹬貦C(jī)的金屬結(jié)構(gòu)出現(xiàn)問(wèn)題就會(huì)影響工作的繼續(xù)，還會(huì)給港口的工作人員帶來(lái)不小的危險(xiǎn)，因此關(guān)于港口起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)的裂紋必須予以重視，避免危險(xiǎn)的出現(xiàn)。在港口起重機(jī)的調(diào)查中，不少起重機(jī)都有或多或少的耗損，其中裂紋更是占到了其中的的百分之八十，但是雖然起重機(jī)出現(xiàn)為裂紋等故障，但是因?yàn)槠鹬貦C(jī)的價(jià)格昂貴以及起重機(jī)結(jié)構(gòu)零件體積重量過(guò)大，一出現(xiàn)問(wèn)題就更換的事情是不允許的因此關(guān)于起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)裂紋方面的研究是十分有價(jià)值的，這樣才能夠保證港口的經(jīng)濟(jì)效益以及人員的人身安全。

二、港口起重機(jī)裂紋的診斷

在港口起重機(jī)上金屬結(jié)構(gòu)的裂紋是一種非常常見(jiàn)的問(wèn)題，雖然這些問(wèn)題的存在并不影響起重機(jī)正常的工作，但是卻是一種潛在的危險(xiǎn)，假如這些裂紋加速裂開(kāi)就會(huì)成為金屬結(jié)構(gòu)斷裂的事故，因此雖然裂紋暫時(shí)不影響起重機(jī)的正常工作，但是仍然要把診斷以及維修看成一件重要的事情。關(guān)于起重機(jī)裂紋的診斷也是根據(jù)手里以及結(jié)構(gòu)等多種原因分析的出結(jié)論決定起重機(jī)是否應(yīng)該繼續(xù)的工作還是停止工作進(jìn)行修理。

在工程斷裂力學(xué)中，裂紋存在著一個(gè)臨界的裂紋長(zhǎng)度，當(dāng)達(dá)到了這個(gè)臨界值就說(shuō)明機(jī)器不能繼續(xù)使用，當(dāng)裂紋的長(zhǎng)度沒(méi)有達(dá)到這個(gè)臨界值時(shí)，就說(shuō)明仍然可以繼續(xù)使用。這個(gè)臨界的裂紋長(zhǎng)度是根據(jù)公式測(cè)出，裂紋長(zhǎng)度是ac：

其中一般情況下σmin=0，這是因?yàn)樵诓坏踔氐臅r(shí)候，金屬結(jié)構(gòu)的裂紋地方的受力應(yīng)該是0，這樣的情況下ac的數(shù)值就比真正的數(shù)值小，這樣也就更能夠保證起重機(jī)的安全。其中f代表的是修正的參數(shù)。

三、起重機(jī)裂紋的維修

在根據(jù)起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)的裂紋診斷系統(tǒng)進(jìn)行一些的判斷后，就能夠確定港口起重機(jī)的金屬結(jié)構(gòu)是應(yīng)該進(jìn)行更換還是應(yīng)該維修。對(duì)于起重機(jī)的金屬結(jié)構(gòu)的裂紋一般情況下就是用焊接的方法對(duì)那些裂紋進(jìn)行維修。對(duì)于這些應(yīng)該進(jìn)行維修的裂紋首先需要做的就是判斷裂紋產(chǎn)生的原因，一般情況下裂紋產(chǎn)生主要是因?yàn)槭褂脧?qiáng)度大、銹蝕、焊接等，之后就可以根據(jù)裂紋產(chǎn)生的原因來(lái)進(jìn)行對(duì)應(yīng)的維修手段，除此之外還應(yīng)該對(duì)裂紋自身的情況進(jìn)行確定，比如裂紋的長(zhǎng)度以及深度，對(duì)這些進(jìn)行檢查后就可以確定是屬于穿透性的裂紋還是非穿透性的裂紋，之后再根據(jù)實(shí)際的情況對(duì)維修的方法進(jìn)行選擇。對(duì)于穿透性的裂紋進(jìn)行補(bǔ)救的時(shí)候，就應(yīng)該對(duì)整個(gè)裂紋部分進(jìn)行揭露，并對(duì)整個(gè)裂紋長(zhǎng)度的地方進(jìn)行焊接，對(duì)裂紋長(zhǎng)度的方向進(jìn)行焊縫邊的處理。之后對(duì)于裂紋的尾部還應(yīng)該進(jìn)行止裂孔操作。除此之外，有時(shí)還會(huì)對(duì)焊縫的反面進(jìn)行底焊，有時(shí)也會(huì)借助墊板來(lái)進(jìn)行焊接，讓焊接的過(guò)程進(jìn)行的更加的順利。在對(duì)非穿透性裂紋進(jìn)行維修的時(shí)候，應(yīng)該使用沿裂縫深度進(jìn)行整個(gè)焊透的單面焊接，之后對(duì)裂紋的尾部加上止裂孔，止裂孔不需要進(jìn)行補(bǔ)焊，或者使用反向補(bǔ)焊的方法進(jìn)行對(duì)接焊縫實(shí)行焊接。在進(jìn)行維修時(shí)，還應(yīng)該對(duì)焊縫有裂紋或者是有其他需要維修的地方，應(yīng)該對(duì)裂紋的長(zhǎng)度進(jìn)行一定長(zhǎng)度的增加之后再進(jìn)行補(bǔ)焊。這時(shí)候就會(huì)運(yùn)用到氣割的方法來(lái)進(jìn)行焊接，直到對(duì)有其他缺陷的焊縫維修到有金屬光澤的時(shí)候才算焊接的完成。補(bǔ)焊的時(shí)候還應(yīng)該有溫度的要求，達(dá)到一定的溫度高度之后在進(jìn)行補(bǔ)焊，除此之外對(duì)于補(bǔ)焊的次數(shù)也有一定的要求，最好是不應(yīng)該超過(guò)三次，三次之后這個(gè)部位再有裂紋出現(xiàn)后就應(yīng)該對(duì)這個(gè)裂紋所處的部件進(jìn)行替換，這是因?yàn)楹附拥暮缚p已經(jīng)與母體已經(jīng)脆化。在焊縫后在同一位置再次出現(xiàn)裂紋也是需要重點(diǎn)關(guān)注的，主要有幾種可能，首先是再次出現(xiàn)裂紋的地方已經(jīng)出現(xiàn)脆化，所以就算再次進(jìn)行焊接之后還是會(huì)有裂紋的出現(xiàn)，還有一種可能在裂紋部分的力流不順暢，這就讓裂紋所處的部位受力過(guò)大也會(huì)讓同一部位出現(xiàn)裂紋，還有的可能性是裂紋附近不問(wèn)的橫隔板等有問(wèn)題，這些橫隔板的問(wèn)題引起了裂紋部位出現(xiàn)問(wèn)題，最后就是起重機(jī)運(yùn)載的貨物太重，已經(jīng)超過(guò)了起重機(jī)的荷載重量，這樣也會(huì)對(duì)起重機(jī)造成一定的影響，讓起重機(jī)的金屬結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂紋。假如裂紋出現(xiàn)的時(shí)間過(guò)短也有可能是上一次的焊接不到位，或者是停止工作時(shí)間過(guò)短。起重機(jī)的金屬結(jié)構(gòu)裂紋的修補(bǔ)質(zhì)量對(duì)于港口的經(jīng)濟(jì)效益的提高有很大的幫助，因此必須保證修補(bǔ)程序的準(zhǔn)確進(jìn)行，這樣才能夠保證起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)的安全性。

四、起重機(jī)裂紋出現(xiàn)的原因

對(duì)于起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)的裂紋除了要對(duì)金屬結(jié)構(gòu)的裂紋進(jìn)行診斷以及維修之外，還應(yīng)該對(duì)裂紋出現(xiàn)的原因進(jìn)行研究，這樣才可以在一定程度上從根源來(lái)避免裂紋的出現(xiàn)。裂紋大部分都是因?yàn)槠鹬貦C(jī)疲勞造成的，起重機(jī)的金屬結(jié)構(gòu)的母材也會(huì)對(duì)裂紋的出現(xiàn)產(chǎn)生一定的影響。鋼材在反復(fù)負(fù)載的情況下，會(huì)出現(xiàn)一種突發(fā)性的破壞，主要是鋼材在彈塑性的階段，反復(fù)進(jìn)行負(fù)載甚至超出負(fù)載量就會(huì)讓鋼材的變形，這樣就讓鋼材變硬從而含有一定的脆性，這樣就會(huì)導(dǎo)致一些微小的裂紋的出現(xiàn)。沸騰鋼的表面是一個(gè)雜質(zhì)很少的、基本上是純鐵的薄層。中間含有許多的碳、磷等物質(zhì)，就會(huì)形成正偏析，再加上有毒氣體就會(huì)產(chǎn)生比較嚴(yán)重的偏析現(xiàn)象。這樣沸騰鋼的缺點(diǎn)就顯現(xiàn)了出來(lái)，沸騰鋼在焊接的時(shí)候極其容易產(chǎn)生裂紋，因此可焊性就比較差，再加上有害氣體的原因就加強(qiáng)了它的冷脆性。在我國(guó)早期港口起重機(jī)的金屬結(jié)構(gòu)大本分使用的是沸騰鋼，這也是那時(shí)金屬結(jié)構(gòu)極易開(kāi)裂的一個(gè)原因。鎮(zhèn)定鋼是起重機(jī)主要受力的金屬結(jié)構(gòu)使用的母材，這是因?yàn)殒?zhèn)靜鋼的偏析程度小，相對(duì)于沸騰鋼來(lái)說(shuō)它的冷脆性更小，鎮(zhèn)靜鋼的可焊性以及抗腐蝕能力也比沸騰鋼好上不少，但是鎮(zhèn)靜鋼并不具備所有的優(yōu)點(diǎn)，在塑性上沸騰鋼就比鎮(zhèn)靜鋼要高上不少，這是因?yàn)殒?zhèn)靜鋼中硅的含量比較高的緣故。

在起重機(jī)進(jìn)行應(yīng)力時(shí)，一般都是雙向或者三向的應(yīng)力，這樣就會(huì)讓材料的受力狀態(tài)比較復(fù)雜，這時(shí)候就會(huì)讓剛才變得更加的脆弱。因此在選擇母體材料的時(shí)候，一般就會(huì)選擇材料本身缺點(diǎn)比較少的鋼材。

起重機(jī)的金屬結(jié)構(gòu)的裂紋診斷以及維修是一個(gè)復(fù)雜的問(wèn)題，整個(gè)過(guò)程所牽扯的學(xué)科也很多，因此想要對(duì)港口起重機(jī)的金屬結(jié)構(gòu)裂紋有一個(gè)詳細(xì)深入的了解，是需要時(shí)間以及經(jīng)歷的一件事情。隨著科技的不斷發(fā)展，對(duì)金屬結(jié)構(gòu)的研究也會(huì)起到很大的幫助，只有在研究上進(jìn)行的更加深入、全面才能夠讓港口的起重機(jī)以及港口工作人員的安全得到保障。

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