基于受損橋式起重機(jī)的檢驗(yàn)探討

劉桉

（天津市特種設(shè)備監(jiān)督檢驗(yàn)技術(shù)研究院，天津 301600）

隨著我國(guó)工業(yè)和基建行業(yè)的發(fā)展，起重機(jī)在生產(chǎn)制造、貨物裝卸等各個(gè)方面的重要性逐漸凸顯，橋式起重機(jī)因其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)使其適用于各種惡劣環(huán)境，往往需要在高溫、腐蝕、灰塵環(huán)境下持續(xù)工作，對(duì)其使用壽命造成嚴(yán)重的危害。起重機(jī)作為大型特種設(shè)備，如果出現(xiàn)故障或者損壞，會(huì)對(duì)安全問(wèn)題造成非常嚴(yán)重的影響，為了避免安全問(wèn)題的產(chǎn)生，就需要提升對(duì)起重機(jī)的安全檢修水平，盡早地發(fā)現(xiàn)起重機(jī)運(yùn)行過(guò)程中的安全隱患，并且采取有效的應(yīng)對(duì)措施。

1 起重機(jī)受損情況枚舉

起重機(jī)在實(shí)際的運(yùn)行過(guò)程中，受到的影響因素較為廣泛，會(huì)出現(xiàn)各種難以預(yù)計(jì)和探查的安全問(wèn)題，主要包括：裂縫、腐蝕、磨損和斷裂，等等，這些問(wèn)題的探查手法和定性標(biāo)準(zhǔn)各有不同，但是，這些問(wèn)題出現(xiàn)的時(shí)候往往會(huì)伴隨著非常嚴(yán)重的安全問(wèn)題。降低起重機(jī)的安全起重重量，如果對(duì)這些問(wèn)題沒有做到及時(shí)的發(fā)現(xiàn)和處理，很可能導(dǎo)致在起重過(guò)程中額定起重重量大于實(shí)際起重機(jī)可以承載的重量，造成起重機(jī)坍塌或者重物墜落的事故。以上這些是經(jīng)常遇到的起重機(jī)受損情況，接下來(lái)將對(duì)其進(jìn)行簡(jiǎn)要的分析并且提出檢修措施。

1.1 金屬結(jié)構(gòu)的損壞

對(duì)于已經(jīng)工作運(yùn)行多年的起重機(jī)進(jìn)行廣泛的調(diào)查分析后，發(fā)現(xiàn)起重機(jī)面臨最嚴(yán)重的損壞問(wèn)題往往是由金屬構(gòu)件的裂紋引起的，這種問(wèn)題較為常見，對(duì)于橋式起重機(jī)而言，最容易發(fā)生金屬裂紋的位置便是主梁橫向的大隔板和主腹板位置，另外，也常見于下蓋板的焊縫位置，這些部位往往承受來(lái)自重物的較大載荷，并且相對(duì)而言比較薄弱。如果這些地方出現(xiàn)裂紋，將會(huì)極大程度地影響起重機(jī)的實(shí)際起重重量，造成比較大的安全隱患。根據(jù)我國(guó)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，在金屬結(jié)構(gòu)件出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，應(yīng)該予以盡快更換，確保起重機(jī)的安全運(yùn)行。

如果起重機(jī)的金屬件出現(xiàn)裂紋而沒有及時(shí)發(fā)現(xiàn)，在接下來(lái)的運(yùn)行過(guò)程中疲勞斷裂現(xiàn)象出現(xiàn)的概率將會(huì)大大增加，因?yàn)樵诮饘侔l(fā)生裂紋后，其抗疲勞強(qiáng)度會(huì)顯著下降，在運(yùn)動(dòng)幅度運(yùn)動(dòng)次數(shù)達(dá)到一定的閾值時(shí)便會(huì)產(chǎn)生斷裂，圖1描述的便是金屬結(jié)構(gòu)件在應(yīng)對(duì)循環(huán)切應(yīng)力時(shí)裂紋的拓展方向和拓展速度，對(duì)于金屬結(jié)構(gòu)件的這個(gè)指標(biāo)應(yīng)該予以充分的關(guān)注。

圖1 疲勞循環(huán)函數(shù)

1.2 運(yùn)動(dòng)構(gòu)件的損壞

在橋式起重機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，運(yùn)動(dòng)部件主要有制動(dòng)器、鋼絲繩、車輪軌道三個(gè)部分。這些部分在吊裝和運(yùn)送重物時(shí)運(yùn)動(dòng)幅度往往較大，使其受損的主要因素有兩個(gè)方面：一是在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中受到的磨損作用，二是由于起重機(jī)超載對(duì)其結(jié)構(gòu)造成危害導(dǎo)致其變形或者其他形式的損壞。制動(dòng)器損壞會(huì)導(dǎo)致在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中會(huì)發(fā)生制動(dòng)不靈、制動(dòng)力不足、制動(dòng)時(shí)制動(dòng)輪溫度過(guò)高、制動(dòng)臂張開受限等等的情況，這些問(wèn)題主要由油污、磨損以及彈簧失去彈性導(dǎo)致。在車輪和軌道之間容易發(fā)生打滑或者啃軌現(xiàn)象?？熊壃F(xiàn)象主要發(fā)生的原因是起重機(jī)在安裝過(guò)程中精度不足，導(dǎo)致出現(xiàn)跨度差的現(xiàn)象。打滑主要由于起重機(jī)其中重量過(guò)大導(dǎo)致重物慣性較大的原因，或者是制動(dòng)設(shè)備失靈，不能及時(shí)使車輪停在導(dǎo)軌上，產(chǎn)生安全隱患。

1.3 電氣控制系統(tǒng)的故障

電氣控制系統(tǒng)的部件是起重機(jī)的主要構(gòu)件之一，電氣系統(tǒng)的故障形式往往較多，并且多為隱性故障，檢修起來(lái)的難度較高，需要專門的電氣工程師進(jìn)行檢修操作，電氣設(shè)備的損壞原因主要是由于電路老化或者電路長(zhǎng)時(shí)間過(guò)載導(dǎo)致?lián)p壞，控制系統(tǒng)中往往包含保險(xiǎn)等安全附件以及高度限位器、行程限位器和重量限位器等等控制部件，這些部分的損壞往往是由于人為操作失誤引起的。為了應(yīng)對(duì)這個(gè)問(wèn)題，應(yīng)該對(duì)電路設(shè)計(jì)進(jìn)行充分的研究，將可能出現(xiàn)老化現(xiàn)象的元件采取相應(yīng)的保護(hù)措施，并且增加電氣工程師的專業(yè)素養(yǎng)，雇傭能夠有效處理問(wèn)題的電氣工程師。同時(shí)，提高操作人員的專業(yè)素養(yǎng)，保證能夠了解電氣設(shè)備的屬性和電氣設(shè)備操作方法，避免人為的操作失誤影響起重機(jī)電器設(shè)備的運(yùn)行。

2 受損橋式起重機(jī)的檢測(cè)

2.1 逆向工程檢測(cè)法

逆向工程最開始的應(yīng)用是在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過(guò)程中，通過(guò)對(duì)已經(jīng)掌握技術(shù)參數(shù)的設(shè)備進(jìn)行全方位的剖析，提出改進(jìn)措施并且落實(shí)到新一代產(chǎn)品上的技術(shù)，現(xiàn)階段逆向工程技術(shù)是在產(chǎn)品檢驗(yàn)工作中的一個(gè)關(guān)鍵手法。主要涉及數(shù)據(jù)的搜集和信息的預(yù)處理，以及誤差分析方法和逆向工程軟件方法，等等，在檢驗(yàn)領(lǐng)域的應(yīng)用雖然較少，但是也是完全可以應(yīng)用的一項(xiàng)成熟技術(shù)。

首先，是對(duì)于金屬結(jié)構(gòu)的檢驗(yàn)，對(duì)于橋式起重機(jī)而言，逆向工程檢測(cè)法主要的操作是結(jié)合金屬零件內(nèi)部的實(shí)際情況對(duì)疲勞程度進(jìn)行檢測(cè)。通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行大量的搜集創(chuàng)建數(shù)學(xué)模型，分析零件的內(nèi)部組織變化，結(jié)合零件在起重機(jī)中工作的實(shí)際情況，對(duì)比分析數(shù)學(xué)模型是否合理，并且根據(jù)實(shí)際情況逐步完善數(shù)學(xué)模型，通過(guò)模擬計(jì)算的方法對(duì)零件的安全性進(jìn)行分析，為接下來(lái)的起重機(jī)維護(hù)工作提供良好的數(shù)據(jù)支撐。

其次，是對(duì)于運(yùn)動(dòng)的機(jī)械部分，運(yùn)動(dòng)機(jī)械部分的檢查需要工作人員有足夠的耐心，在日常的目視檢測(cè)過(guò)程中，應(yīng)該對(duì)各種機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件的完整性和磨損程度進(jìn)行關(guān)注，其中鋼絲繩是重點(diǎn)的關(guān)注對(duì)象，鋼絲繩是直接連接重物的設(shè)備，其牢固程度直接關(guān)系到生產(chǎn)的安全性，加強(qiáng)對(duì)鋼絲繩的安全檢測(cè)，謹(jǐn)防鋼絲繩突然斷裂的事故發(fā)生。對(duì)于其他的運(yùn)動(dòng)部件，應(yīng)該在檢查的同時(shí)決定下次維護(hù)的時(shí)間，并且定期清理軌道和制動(dòng)器等設(shè)備表面的油污積累情況，有需要應(yīng)該及時(shí)聯(lián)系廠家對(duì)零件進(jìn)行維修或者重新設(shè)計(jì)。

2.2 安全性能探測(cè)方法

對(duì)于起重設(shè)備的金屬安全性能探測(cè)方法主要采用的是無(wú)損探傷方式，其目的是檢查起重機(jī)的金屬結(jié)構(gòu)是否存在微小的裂紋，焊接的焊縫是否有足夠的連接緊密型。通常采用的檢測(cè)方法有超聲波、磁粉探傷手法。在對(duì)故障的起重機(jī)檢修工作中，如果不能確定是否為裂縫缺陷，應(yīng)該對(duì)起重機(jī)結(jié)構(gòu)的各種力學(xué)性能，如拱度、靜態(tài)剛度等參數(shù)進(jìn)行測(cè)定，判斷起重機(jī)的實(shí)際載荷能力。除此之外，應(yīng)該對(duì)起重機(jī)的主要受力部位進(jìn)行應(yīng)力分析，對(duì)金屬運(yùn)動(dòng)部件進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。對(duì)于起重機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中各種部件的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)。從以往的經(jīng)驗(yàn)來(lái)分析，起重機(jī)最容易發(fā)生安全事故的位置是主梁中部，應(yīng)該在此位置設(shè)置傳感器，檢測(cè)其運(yùn)行狀態(tài)，在發(fā)生安全隱患時(shí)應(yīng)該及時(shí)發(fā)出報(bào)警。

2.3 有限元計(jì)算

有限元計(jì)算的方法是為了檢測(cè)起重機(jī)的各種金屬構(gòu)件能否達(dá)到使用的標(biāo)準(zhǔn)。通過(guò)有限元計(jì)算的方法可以對(duì)起重機(jī)各個(gè)受力部件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，判斷出現(xiàn)裂紋的原因，最終預(yù)測(cè)修復(fù)結(jié)果，是一項(xiàng)涉及多種設(shè)備參數(shù)的計(jì)算方法。

3 起重機(jī)的修復(fù)工作

對(duì)于起重機(jī)的修復(fù)工作應(yīng)該引起充分的注意，對(duì)于主梁的現(xiàn)象，應(yīng)該首先使用砂輪機(jī)對(duì)主梁的毛刺進(jìn)行打磨，保證缺口的光滑完整，然后使用高強(qiáng)度鋼（Q345T）對(duì)斷裂處進(jìn)行焊接修補(bǔ)，如果受損部位有裝配孔，應(yīng)該對(duì)該位置的裝配孔進(jìn)行取消，重新設(shè)計(jì)裝配工藝來(lái)確保焊接部位能夠保持較高的強(qiáng)度和剛度。對(duì)于裂紋的處理應(yīng)該更加謹(jǐn)慎，裂紋是危害起重機(jī)安全運(yùn)行的最主要因素，因?yàn)槠鹬貦C(jī)各個(gè)部分功能的要求不同其材料強(qiáng)度也大相徑庭，溫度系數(shù)、焊接工藝、焊接熱影響區(qū)域、焊接內(nèi)部組織等等又有較大的差異，導(dǎo)致很難在裂紋發(fā)生初期便發(fā)現(xiàn)其存在，應(yīng)該對(duì)不同位置的裂紋進(jìn)行充分的預(yù)案，采取不同的處理方法，在對(duì)裂紋進(jìn)行處理前，一定要先行查明裂紋部位的材料種類、厚度、尺寸等因素，并且將裂紋附近進(jìn)行清理，采用探傷手段對(duì)裂紋進(jìn)行分析，最后進(jìn)行統(tǒng)一的修復(fù)處理。

4 結(jié)語(yǔ)

我國(guó)的橋式起重機(jī)在工程和工業(yè)發(fā)展中起到了很大的作用，在對(duì)其進(jìn)行檢查和檢修的工作中，應(yīng)該秉承著專業(yè)和認(rèn)真的態(tài)度，保障其能夠平穩(wěn)運(yùn)行。這就需要不斷地加強(qiáng)對(duì)起重機(jī)的檢修技術(shù)研究和數(shù)據(jù)搜集工作，做到能夠?qū)收线M(jìn)行分類，第一時(shí)間解決故障。