三肢鉤焊接吊鏈磨損原因分析及修復(fù)

于 洋

（中信錦州金屬股份有限公司，遼寧錦州 121005）

0 引言

金屬吊索具主要有鋼絲繩吊索類、鏈條吊索類、卸扣類、吊鉤類、吊（夾）鉗類、磁性吊具類等。中信錦州金屬股份有限公司（以下簡稱為“公司”）屬于冶金企業(yè)，以某品種產(chǎn)品為例，冶煉后具有一定溫度的熾熱固態(tài)合金被分裝到鋼制盛料斗中，盛料斗用三肢鉤吊鏈掛裝，再用橋式起重機(jī)吊運(yùn)，完成生產(chǎn)工藝所需的倒運(yùn)過程。因此，三肢鉤吊鏈作為專用吊索具在生產(chǎn)現(xiàn)場被大量使用，且使用頻次較高，主要用于起吊鐵水罐、盛料斗等操作。盡管三肢鉤吊鏈具有耐高溫、耐腐蝕、耐撞擊的特點(diǎn)，但也因其自身結(jié)構(gòu)原因，吊鏈中間環(huán)極易磨損，以至于整套索具過早報(bào)廢。

1 三肢鉤吊鏈磨損判廢的原因分析

經(jīng)過長時(shí)間觀察，發(fā)現(xiàn)三肢鉤吊鏈磨損判廢的主要原因是上、下共6 個(gè)中間環(huán)首先磨損超差，中間環(huán)是指用以端部配件與裝在鏈條上連接環(huán)之間起連接作用的鏈環(huán)（圖1）。以公司使用量最大的15 t 三肢鉤吊鏈為例，根據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，新吊鏈在使用約100 d 左右后，中間環(huán)兩端內(nèi)側(cè)接觸點(diǎn)的磨損量均達(dá)到或超過原名義直徑的10%（圖2）。而其他連接環(huán)和鏈條連接點(diǎn)均未發(fā)現(xiàn)明顯磨損，幾何參數(shù)依然完好。按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，吊索具任意環(huán)節(jié)達(dá)到報(bào)廢標(biāo)準(zhǔn)，則該套索具不能繼續(xù)使用[1]。這樣一來，三肢鉤吊鏈由于6 個(gè)中間環(huán)過早磨損致使整套吊鏈提前進(jìn)入報(bào)廢期，成為制約吊鏈?zhǔn)褂脡勖年P(guān)鍵瓶頸，大大增加了采購成本。

2 連接環(huán)磨損原因分析及初步修復(fù)方案

圖1 三肢鉤焊接吊鏈結(jié)構(gòu)

圖2 中間環(huán)磨損

通過對(duì)吊鏈實(shí)物以及使用過程觀察、分析，可以直觀地認(rèn)定，中間環(huán)過早磨損的主要原因是：中間環(huán)相對(duì)鏈條其他部位可轉(zhuǎn)動(dòng)、活動(dòng)的裕度較大，工作中載荷拉力施壓在鏈環(huán)接觸表面產(chǎn)生摩擦力，載荷越大摩擦力越大；同時(shí)，載荷吊運(yùn)中產(chǎn)不可避免的幌動(dòng)力，中間環(huán)與其連接件之間將會(huì)產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，頻繁的高強(qiáng)度機(jī)械摩擦所致。

為了延長吊鏈的使用壽命，技術(shù)人員提出解決辦法：一是將超差中間環(huán)割掉，購買可拆卸的卸扣連接，通過一段時(shí)間使用，操作者反映卸扣相比中間環(huán)靈活性差，使用中鏈條也不易拉直、舒展，且掛鉤時(shí)易傷手，此方法未得到延續(xù)；二是從廠家購買彎制成型但未進(jìn)行焊接連接的中間環(huán)毛胚，將超差中間環(huán)割掉，換上新中間環(huán)，再由車間焊工采用手工電弧焊的焊接方式將開口處焊牢。后者自行修復(fù)的中間環(huán)經(jīng)過一段時(shí)間使用，雖然沒有出現(xiàn)開焊、斷裂等情況，但是管理人員仍然擔(dān)心，吊鏈屬于起重工具，其安全性應(yīng)引起足夠重視，自行焊接的中間環(huán)直接投入使用，與專業(yè)廠家相比缺少必要的工序和檢驗(yàn)，如果沒有損檢測、載荷試驗(yàn)等，焊接質(zhì)量僅憑肉眼判定，難以得到保障，鏈環(huán)使用中極可能出現(xiàn)斷裂，引發(fā)安全事故，因此，此方法陸續(xù)停用。

3 最終修復(fù)方案

為探尋更安全、合理的方法，從根本上解決問題，與吊鏈制造廠家取得聯(lián)系。廠家技術(shù)人員到現(xiàn)場了解情況后表示，吊鏈出現(xiàn)這么快的磨損速度確實(shí)與使用環(huán)境、操作頻率直接相關(guān)，廠家也是首次遇到這種情況，也愿意商討制定出一種合理的解決方案。經(jīng)過與制造廠家多次交流，以及對(duì)國家規(guī)范解讀，制定了對(duì)磨損吊鏈返廠維修的方案，同時(shí)約定以下技術(shù)條款，保障修復(fù)質(zhì)量。

3.1 中間環(huán)材質(zhì)選擇

采用含碳量在0.17%～0.24%的20CrMnTi 作為中間環(huán)材質(zhì)，該材質(zhì)具有較高的強(qiáng)度和韌性,特別是具有較高的低溫沖擊韌性，抗疲勞性能也相當(dāng)好，適合公司冶金及使用頻繁的條件，以額定載荷15 t三肢鉤吊鏈為例，其中間環(huán)參數(shù)如圖3 所示。

3.2 磁粉探傷檢測

圖3 中間環(huán)技術(shù)參數(shù)

新中間環(huán)焊接完畢后，首先進(jìn)行外觀質(zhì)量檢查，無問題后采用磁粉探傷方式對(duì)焊口進(jìn)行檢查，焊縫應(yīng)焊透，不應(yīng)有氣孔、過燒和夾渣等影響強(qiáng)度的缺陷[2-3]。

3.3 熱處理

更換的中間環(huán)應(yīng)進(jìn)行熱處理，消除焊接應(yīng)力。

3.4 靜載試驗(yàn)

經(jīng)前幾項(xiàng)工序和檢驗(yàn)，中間環(huán)方能做載荷實(shí)驗(yàn)，載荷試驗(yàn)是檢測焊接質(zhì)量好壞最直觀方法，試驗(yàn)力為對(duì)應(yīng)鏈條噸位極限工作載荷的2 倍[4]，各部位無永久變形。

3.5 標(biāo)記

新更換的中間環(huán)在使用中未被磨損的地方做出清晰的永久性標(biāo)記，便于日后區(qū)分[5]。

4 結(jié)論

幾批次吊鏈中間環(huán)經(jīng)專業(yè)廠家更換、修復(fù)后，通過兩年時(shí)間使用，未出現(xiàn)質(zhì)量問題（圖4），驗(yàn)證索具能夠達(dá)到原有使用性能要求。而且，批量修復(fù)的吊鏈維修費(fèi)用只占整套新購吊鏈的1/3，降低了索具采購費(fèi)用，延長了使用壽命，具有實(shí)際意義。

5 建議

圖4 修復(fù)后的中間環(huán)

（1）使用單位安排專人負(fù)責(zé)吊索具管理工作，建立臺(tái)賬，標(biāo)注入廠時(shí)間、首次磨損修復(fù)時(shí)間。

（2）焊接吊鏈建議修復(fù)次數(shù)不超過兩次，不允許循環(huán)修復(fù)使用，避免內(nèi)在因素如吊鏈其他部位材質(zhì)過度疲勞而引起安全事故。