裝船機(jī)安全檢測與修復(fù)方法研究

黃鍵

摘 要：裝船機(jī)作為港口裝卸作業(yè)的重要機(jī)械設(shè)備，對港口生產(chǎn)作業(yè)的穩(wěn)定及安全進(jìn)行有著至關(guān)重要的作業(yè)。為了對裝船機(jī)的安全狀況進(jìn)行有效的檢測，本文針對某港口裝船機(jī)的外觀和安全裝置、金屬結(jié)構(gòu)探傷及板厚、金屬結(jié)構(gòu)應(yīng)力、鋼絲繩等方面，提出了裝船機(jī)的安全檢測方案，并提出了修復(fù)建議，從而保障裝船機(jī)的安全作業(yè)。

關(guān)鍵詞：裝船機(jī);金屬結(jié)構(gòu);安全檢測

中圖分類號：TH215 ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? ? ? ? ?文章編號：1006—7973（2021）07-0143-02

裝船機(jī)是用于散貨碼頭裝船時使用的大型散貨機(jī)械，主要由俯仰機(jī)構(gòu)、行走機(jī)構(gòu)、臂架機(jī)構(gòu)、溜筒機(jī)構(gòu)等組成。裝船機(jī)在港口等一些大宗散料集散中心的工作場景中發(fā)揮著重要的作用。隨著現(xiàn)代海洋運(yùn)輸?shù)目焖侔l(fā)展，裝船機(jī)作為散貨碼頭的重要裝卸和運(yùn)輸設(shè)備，其性能優(yōu)劣會對整個散貨運(yùn)輸?shù)倪\(yùn)作過程和生產(chǎn)效率產(chǎn)生很大的影響。由于裝船機(jī)需要承受較大的工作載荷，并且所處的環(huán)境較為潮濕容易受到腐蝕，因此對裝船機(jī)的安全檢測尤為重要[1]。

1裝船機(jī)檢測方法

裝船機(jī)的安全檢測是裝船機(jī)安全評價的基礎(chǔ)，為了得到裝船機(jī)的狀態(tài)情況，必須對裝船機(jī)進(jìn)行安全檢測[2]。裝船機(jī)的安全檢測項目繁多，根據(jù)實際情況可以簡單地分為常規(guī)檢測和特殊檢測。常規(guī)檢測主要是根據(jù)國家頒布的安全技術(shù)檢驗大綱和企業(yè)的檢測規(guī)程來實行的，主要包括：零部件的安全檢測，包括吊鉤、鋼絲繩、卷筒、滑輪、制動器等;金屬結(jié)構(gòu)的安全檢測，包括焊縫檢測、連接件檢測、結(jié)構(gòu)安全保護(hù)檢測等;電氣裝置檢測，包括供電電源、斷路器、控制電路、電線電纜等;安全保護(hù)裝置檢測，主要包括超載保護(hù)器、力矩限制器、連鎖保護(hù)裝置、防風(fēng)裝置等。

特殊檢測是在常規(guī)檢測的基礎(chǔ)上針對常規(guī)檢測出現(xiàn)的問題進(jìn)行深入檢測。特殊檢測一般要使用檢測儀器，常見的主要有：焊縫無損探傷檢測、金屬結(jié)構(gòu)厚度測量、金屬結(jié)構(gòu)應(yīng)力測試、承重結(jié)構(gòu)受力性能核算、零部件性能核算等。

2 某碼頭裝船機(jī)的檢測方案

現(xiàn)某公司在某碼頭有兩臺門架行走式裝船機(jī)，為便于今后有計劃、有針對性地對該機(jī)進(jìn)行維修、維護(hù)和改造，有必要對該機(jī)的現(xiàn)狀進(jìn)行了解，并對其進(jìn)行分析研究。該裝船機(jī)的額定生產(chǎn)能力為6000t/h，裝卸的物料為10～300mm的煤，行走機(jī)構(gòu)的速度為0～30m/min，變幅機(jī)構(gòu)的速度為0～8m/min。結(jié)合實際情況現(xiàn)主要對裝船機(jī)的以下幾個方面進(jìn)行檢測：外觀和安全裝置的檢測、主要金屬結(jié)構(gòu)探傷及板厚檢測、金屬結(jié)構(gòu)靜應(yīng)力和動應(yīng)力檢測、鋼絲繩檢測。

（1）外觀和安全裝置的檢測較為簡單，主要通過觀察裝船機(jī)的外表狀況和檢查各工作機(jī)構(gòu)安全保護(hù)裝置是否正常工作。

（2）對于裝船機(jī)主要金屬結(jié)構(gòu)探傷以及板厚的檢測可采用超聲波探傷法。焊接對頭內(nèi)部缺陷分級應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，來評判該焊是否合格。一般的焊縫中常見的缺陷有：氣孔、夾渣、未焊透、未熔合和裂紋等。

（3）裝船機(jī)金屬結(jié)構(gòu)的應(yīng)力檢測可以采用電測法，即使用電阻應(yīng)變片的測量方法。將電阻應(yīng)變片貼到被測物體上，它會隨著被測物體的變形而伸縮，從而其電阻會相應(yīng)地發(fā)生變化。通過電阻應(yīng)變儀測量電阻的變化并換算為模擬電信號，用記錄儀記錄此電信號再作分析和處理。

（4）對鋼絲繩的檢測可以采用電磁無損檢測法。鋼絲繩是磁性材料，對其施加一定磁場，使所有載荷材料具有同等的低量級磁能量，如果載荷材料沿鋼絲繩軸向等量均勻連續(xù)分布，則任意單位體積的磁能量也是均勻分布的[3，4]。當(dāng)鋼絲繩出現(xiàn)斷絲、銹蝕、磨損等損傷時，在周圍就會產(chǎn)生散漏磁場。

3 檢測結(jié)果

在對兩臺送檢裝船機(jī)進(jìn)行檢測的過程中，外觀、安全裝置以及主要構(gòu)件板厚探測中均無問題，但在使用超聲波對主要金屬結(jié)構(gòu)進(jìn)行探傷時，發(fā)現(xiàn)兩臺機(jī)器均出現(xiàn)了焊縫未合格的現(xiàn)象，且原因為未焊透。為準(zhǔn)確評估送檢裝船機(jī)的工況，需要對其進(jìn)行動靜應(yīng)力檢測和俯仰鋼絲繩無損檢測。

3.1靜應(yīng)力檢測

為準(zhǔn)確檢驗主要結(jié)構(gòu)件在靜態(tài)試驗載荷作用下承載能力，以1號送檢裝船機(jī)為例，在主要受力構(gòu)件上最大受力截面布置測點(diǎn)，如圖1所示。

在載荷為空載的情況下，臂架分別設(shè)為未伸出、伸出至最大以及收縮狀態(tài)，調(diào)整俯仰夾角為0°、15°以及-5°。臂架在初始狀態(tài)，儀器調(diào)零，開始負(fù)載運(yùn)行，分別到達(dá)指定位置穩(wěn)定后讀數(shù)。最后，臂架回原位置狀況，儀器回零。

按靜載應(yīng)力測試工況，測試結(jié)果顯示：主要受力結(jié)構(gòu)件在空載狀態(tài)下，設(shè)備處于臂架未伸出，俯仰0°狀態(tài)時，最大靜應(yīng)力部位為臂架左側(cè)根部上翼板G1測點(diǎn)處，其最大靜應(yīng)力值為93.87MPa。

3.2動應(yīng)力檢測

為檢測該機(jī)主要構(gòu)件在動態(tài)試驗載荷作用下的承載能力，同樣以1號送檢裝船機(jī)為例，選取主要構(gòu)件上靜應(yīng)力較大且動態(tài)響應(yīng)較明顯的部位，本次動載應(yīng)力檢測選擇5個測點(diǎn)，編號為圖1的A2、E2、F2、G1、G2。

動應(yīng)力檢測時的四種工況分別為：臂架收縮，俯仰+10°，空載;臂架收縮，俯仰+10°，帶載;臂架外伸，俯仰+10°，帶載;臂架收縮，俯仰+10°，帶載。實際載荷最大流量：4900t/h。臂架伸縮位置：14.6m。測試循環(huán)程序為：裝船機(jī)臂架收起在84°初始位置，儀器調(diào)零，停留一段時間;然后分別到達(dá)上述4種工況位置處停留;最后，回初始位置;儀器回零。同時記錄全過程應(yīng)力變化曲線。

按動載應(yīng)力測試工況，測試結(jié)果顯示：主要受力構(gòu)件在4900t/h試驗載荷作用下，引起的最大動應(yīng)力部位為臂架左側(cè)根部上翼板G1測點(diǎn)處，其動態(tài)應(yīng)力峰值為81.48MPa，動應(yīng)力穩(wěn)定值為70.98MPa，對比值為1.15。

3.3俯仰鋼絲繩無損測試

由于鋼絲繩的工作環(huán)境較為惡劣，且內(nèi)部結(jié)構(gòu)一旦損壞就不可修復(fù)，斷裂后將會造成極為嚴(yán)重的安全事故，因此需要對兩根φ40mm的俯仰鋼絲繩進(jìn)行無損檢測。

經(jīng)檢測后，得到了左右兩側(cè)鋼絲繩的整繩檢測波形圖，如圖2和圖3所示。

從圖中可以看出，兩根鋼絲繩的LMA曲線走勢基本一致，起伏和雜波都比較大，說明兩根鋼絲繩均存在著明顯的銹蝕、磨損和斷絲等損傷。特別是右側(cè)繩在46～50米區(qū)域存在集中斷絲。經(jīng)分析：左繩LMA（金屬橫截面積損失）最大值在5.2米為3.24%;右繩LMA（金屬橫截面積損失）最大值在58.2米處為4.03%。左側(cè)繩發(fā)現(xiàn)31根斷絲;右側(cè)繩發(fā)現(xiàn)64根斷絲。兩側(cè)鋼絲繩均未合格。

4 結(jié)語

在經(jīng)過對兩臺送檢裝船機(jī)進(jìn)行外觀和安全裝置、主要金屬結(jié)構(gòu)超聲波探傷、主要構(gòu)件厚度、主要承載機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)動靜應(yīng)力以及俯仰鋼絲繩等方面的檢測后，可以認(rèn)為該裝船機(jī)是按照額定載荷設(shè)計制造的。為使其運(yùn)行安全可靠，使用壽命長，需要對其檢測不合格的部位進(jìn)行及時修復(fù)。由于兩臺送檢機(jī)器均出現(xiàn)了未焊透的不合格焊縫。對接焊縫需要熔透，焊縫表面打磨光滑。由于鋼絲繩損壞程度較大，故建議將鋼絲繩報廢，更換新鋼絲繩，確保機(jī)構(gòu)使用安全。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉慶平.港口門座起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)缺陷分析及設(shè)備管理對策[J].中國水運(yùn)（下半月），2017，17（07）：143-146.

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[4]李巖.基于TCK的裝船機(jī)鋼絲繩損傷定量檢測及分析[J].設(shè)備管理與維修，2019（05）：72-74.