ISO 21125《船舶與海洋技術(shù) 船用起重機制造要求》標準解讀

瞿 音，楊龍霞，鄧 梅，張曉群，祝劍明，陸 慧

（1.南京中船綠洲機器有限公司，南京 210039；2.上海船舶設(shè)備研究所，上海 200031）

0 引言

船用起重設(shè)備是我國高端裝備制造業(yè)的重要組成，主要用于海上環(huán)境的貨物起吊轉(zhuǎn)移、海上補給等作業(yè)，是各類運輸及海工輔助船舶的重要配套產(chǎn)品，直接涉及貨物裝卸安全及操作人員生命安全，其可靠性和安全性得到各國軍民用船海裝備利益相關(guān)方的高度關(guān)注，也是國際海事組織（International Maritime Organization，IMO）、國際勞工組織（International Labor Organization，ILO）和國際標準化組織（International Organization for Standardization，ISO）關(guān)注的重點。

近年來，我國船用起重設(shè)備研發(fā)技術(shù)取得突破性進展，自主研發(fā)的船用起重設(shè)備達到國外同類產(chǎn)品的先進水平。將我國船用起重設(shè)備優(yōu)勢技術(shù)和產(chǎn)品轉(zhuǎn)化為國際標準，對于促進我國船舶配套產(chǎn)業(yè)發(fā)展，提升產(chǎn)品國際競爭力具有深遠意義。

2013年起，國際標準化組織船舶與海洋技術(shù)委員會舾裝與甲板機械分委會（ISO/TC8/SC4）組織研制了我國主導(dǎo)提出的船用起重設(shè)備系列國際標準。ISO 21125《船舶與海洋技術(shù)-船用起重機-制造要求（Ships and Marine Technology-Marine Cranes-Manufacturing Requirements）》作為本系列國際標準的重要組成，于2016年正式立項，2019年正式發(fā)布實施。

1 ISO 21125標準制定的背景

海上特殊的應(yīng)用環(huán)境給船用起重機的操作帶來巨大挑戰(zhàn)。一方面，類似陸上各種欠驅(qū)動吊車設(shè)備，需要控制負載運輸過程中產(chǎn)生的擺動，保證其定位精度與吊運效率；另一方面，由于這種起重機固定于船舶等運動平臺上，平臺本身的運動會對負載運動產(chǎn)生強烈的影響，且很多情況下，負載起吊與降落點處的運動情況與吊車本身的運動不一致。具體而言，在工作過程中，吊車船與接收船會隨海浪縱搖、橫搖與升沉，這些運動將導(dǎo)致負載發(fā)生擺動；特別是在升降過程中，船舶的此類運動易導(dǎo)致已吊起的負載再次與甲板相撞，或使已放下但尚未脫離吊鉤的負載再次懸空，這些都會威脅作業(yè)的安全。

國際規(guī)范方面，國際海事組織和國際勞工組織等國際組織對船用起重機的功能要求和安全操作等都發(fā)布有不同規(guī)范。國際船級社協(xié)會（International Association of Classification Societies，IACS）及各主要船級社（LR、DNV GL、ABS、CCS、RINA、BV、NK、KR等）也制定了船用起重設(shè)備規(guī)范，如CCS在《船舶與海上設(shè)施起重設(shè)備規(guī)范（2007）》[1]中對船用起重機的設(shè)計和制造提出了嚴格的規(guī)范和要求[2]。DNV GL-ST-0377《船用起重設(shè)備》規(guī)范中就一般信息、材料、設(shè)計和計算原則、起重設(shè)備結(jié)構(gòu)、特殊吊升應(yīng)用和運輸方式、可拆卸和互換部件、繩索和附件、機械設(shè)備、電氣設(shè)備、鋼結(jié)構(gòu)部件、技術(shù)和操作安全要求、測試和檢驗等進行了規(guī)范制定[3]。

除了船級社的一些規(guī)定外，國際標準和各國標準也針對船用起重設(shè)備規(guī)定。國際上ISO/TC8/SC4組織制定的ISO 19354:2016《船舶與海洋技術(shù)-船用起重機-一般要求》等多項國際標準；EN 13852-1是海上起重機的標準，其中對術(shù)語、重要危害、安全要求和測試等進行了規(guī)定，其中安全要求包括強度和穩(wěn)定性、設(shè)備、驅(qū)動、控制、降低噪音和人員等，該標準設(shè)計的最低溫度為-20℃，操作溫度可到+45℃[4]。日本JIS F2104-1995是船用起重機的一般要求，其規(guī)定了用于船上使用的5 kN～15 kN的一般起重機規(guī)定[5]。國際標準化組織（International Organization for Standardization，ISO）對船用起重機制造技術(shù)也非常重視，國際標準化組織船舶與海洋技術(shù)委員會舾裝與甲板機械分委會（ISO/TC8/SC4）已組織研制了船用起重機系列國際標準，對船用起重機設(shè)計制造和使用等進行規(guī)范和標準化。

國內(nèi)標準在船用起重機方面也發(fā)布有若干國家及行業(yè)標準，如GB/T 35354標準規(guī)定了大型游艇起重機械的最小結(jié)構(gòu)尺寸要求，該標準適用于大型游艇用起重機、登船梯（包括舷梯）及用作起重機械的登船梯[6]；SY/T 10003對近海起重機的設(shè)計、制造和試驗提出了詳細要求，并將基座式起升和回轉(zhuǎn)起重設(shè)備定義為近海起重機，用于吊運器材或人員上、下供給船和平臺[7]；JT/T 278標準規(guī)定了船舶起重機在港口裝卸貨物時的一般要求和在作業(yè)前、作業(yè)中和作業(yè)后的安全操作要求[8]。

上述船用起重機標準從設(shè)計、使用、操作等環(huán)節(jié)出發(fā)，強調(diào)船用起重機的安全性。ISO 21125《船舶和海洋技術(shù)-船用起重機-制造要求》則基于船用起重機制造技術(shù)，對船用起重機金屬結(jié)構(gòu)制造、機械液壓及電氣安裝、潤滑油封及涂裝、試驗等提出要求，保證船用起重機制造質(zhì)量。

2 標準解讀

2.1 標準的適用范圍

船用起重機的類型眾多，根據(jù)應(yīng)用場景和功能的不同，其結(jié)構(gòu)型式、驅(qū)動方式、控制手段和作業(yè)能力也存在很大差異。因此，明確標準的適用范圍對于標準的有效實施應(yīng)用至關(guān)重要。

ISO 21125參考ISO 19354:2016《船舶與海洋技術(shù)-船用起重機-一般要求》中對于船用起重機的范圍界定，標準優(yōu)先適用于以下類型的起重機，其余類型船用起重機可參照執(zhí)行：

1）安裝在船上用于在港口條件下裝卸貨物或集裝箱的甲板起重機；

2）安裝在船上、駁船上或囤船上用于港口條件下作業(yè)的浮式起重機或抓斗起重機；

3）安裝在船上（包括浮船塢）用于港口條件下吊運設(shè)備或物料等的機艙起重機或物料起重機。

由于船海起吊作業(yè)應(yīng)用場景較多，為更準確地應(yīng)用ISO 21125，標準從作業(yè)環(huán)境、作業(yè)方式等方面給出了不適用的特例，主要有：

1）環(huán)境溫度低于-20℃或高于+45℃時；

2）在海面下進行起吊作業(yè)時；

3）多個起重機聯(lián)合作業(yè)時；

4）應(yīng)急救援作業(yè)；

5）岸基貨物裝卸起重機；

6）用于救生船、救生筏、舷梯、引航員梯、走道及其操作裝置的起吊的起重機等。

ISO 21125確定的適用范圍涵蓋了95%以上的船用起重機。

2.2 標準主要技術(shù)指標

2.2.1 結(jié)構(gòu)要求

ISO 21125重點關(guān)注船用起重機的制造過程及主要工藝要求，對于船用起重機主要結(jié)構(gòu)及其材料，規(guī)范性引用了ISO 19354中的一般性要求，并明確試驗記錄及檢測證書要求。對于結(jié)構(gòu)制造過程中的下料、冷裝、焊接、機械加工、防腐油封等，結(jié)合船用起重機的實際狀況及通用的國際標準，明確了技術(shù)衡準。對于金屬結(jié)構(gòu)裝配尺寸的未注公差（包括長度、角度、直線度、平面度和平行度以及對接部位圓度等），要求見表1～表4。

表1 長度尺寸的未注公差（單位：mm）

表2 角度的未注公差

表3 直線度、平面度和平行度的未注公差（單位：mm）

表4 對接部位圓度的未注公差（單位：mm）

2.2.2 機械、液壓和電氣安裝

船用起重機的起升機構(gòu)、變幅機構(gòu)、旋轉(zhuǎn)機構(gòu)、行走機構(gòu)等在起吊重物狀態(tài)下需要做上下和水平直線運動、旋轉(zhuǎn)運動等各種動作，各機構(gòu)及其驅(qū)動所需的液壓、電氣系統(tǒng)的主要元件在起重機作業(yè)過程中發(fā)揮了重要作用。因此船用起重機制造過程中的機械、液壓和電氣安裝技術(shù)水平?jīng)Q定了起重機的性能和可靠性。ISO 21125對船用起重機的機械、液壓和電氣安裝的人員、場地、環(huán)境、使用的儀器儀表、材料、設(shè)備及安裝工藝都提出了必要的要求，以確保使船用起重機的順利安裝和安全有效的工作，滿足其所需的功能。

1）在機械裝配方面，除了對零部件安裝位置、型號、制造號及爐批號要求外，ISO 21125對裝配前零部件外觀等提出要求，確保滿足裝配質(zhì)量；對緊固件及潤滑油孔等容易存在雜屑地部位提出吹掃要求；對有配合要求的零部件，明確其尺寸檢查和記錄要求；對起升機構(gòu)、變幅機構(gòu)絞車及外抱剎車的安裝提出方向、距離、間隙方面的要求；對滾動體提出原則性安裝要求；對回轉(zhuǎn)機構(gòu)安裝明確齒側(cè)間隙要求；對高強度螺栓連接部位，提出預(yù)緊要求及安裝前的潤滑要求等。

2）在液壓裝配方面，重點明確了裝配前液壓元件標記檢查要求、油封要求、管道接頭及法蘭等的清潔要求，以及液壓元件及管路裝配中連接口對接要求及螺紋接頭要求等。

3）在電氣系統(tǒng)安裝方面，提出了電纜敷設(shè)方式及水密性要求。

4）在船上安裝方面，提出了起重機編號一致要求，各活動機構(gòu)部件標記一致要求，司機室吊裝前清潔要求，塔身與基座裝配順序要求、回轉(zhuǎn)鎖定裝置安裝后功能要求、鋼絲繩安裝要求等。

5）在其他安裝方面，提出了塔身預(yù)裝要求、風(fēng)雨密試驗要求、限位開關(guān)安裝要求、鋼結(jié)構(gòu)預(yù)裝要求、銘牌安裝要求和電動吊裝配要求等。

2.2.3 潤滑、油封和涂裝

為保障船用起重機安裝后各機構(gòu)的潤滑度，ISO 21125明確了對轉(zhuǎn)動部位、回轉(zhuǎn)機構(gòu)、軸承及聯(lián)軸節(jié)等潤滑脂、潤滑油的油封要求。

3 結(jié)論

船用起重機作為海上作業(yè)的重要支撐裝備，已得到國際國內(nèi)各類標準化技術(shù)機構(gòu)的重視。我國主導(dǎo)提出的ISO 21125:2019《船舶和海洋技術(shù)-船用起重機-制造要求》國際標準的正式發(fā)布實施將進一步促進我國優(yōu)勢技術(shù)的國際影響力，推動船用起重設(shè)備的標準化和規(guī)范化發(fā)展，提升我國船舶配套裝備的國際話語權(quán)。