GB/T 36697—2018《鑄造起重機報廢條件》在生產中的應用

周繼紅

（太原重工股份有限公司技術中心， 山西 太原 030024）

引言

鑄造起重機是冶金生產線中承擔繁重物料搬運工作的特種設備，需要日常維護和周期性安全檢測。在作業(yè)頻率較高或使用年限較長的情況下，結構部件的安全性以及設備重要技術指標都會呈現逐步下降趨勢。另一方面起重機械在長期使用過程中會遇到作業(yè)環(huán)境改變、負荷變化較大、異常載荷沖擊等狀況，由于這些因素造成設備使用一定年限后，金屬結構的疲勞損傷陸續(xù)顯現。

1 鑄造起重機概況

該YZS220/63/20t-27m 鑄造起重機產品系由太原重工股份有限公司2004 年設計生產制造，2005年投入使用，目前已工作16 年。該批起重機一共三臺處于同一跨間，分別命名為：1 號、2 號、3 號起重機，2 號起重機位于1 號 和3 號起重機之間，由于位置情況較為特殊2 號 起重機使用最為頻繁，三臺起重機使用頻繁程度是2 號>1 號>3 號。根據用戶提供的信息，煉鋼廠配置的是3 臺120 t 的轉爐，鋼包重80 t，每年3—10 月生產任務較為飽滿，三個轉爐同時工作，11 月至來年2 月氣溫較低各類基建工作基本處于停頓狀態(tài)，一般是兩個轉爐同時工作，每臺起重機每兩個月檢修12 h。在工作時2 號起重機45 min 一次工作循環(huán)，其工作主要內容是上滿包、下空包，每次載荷約200～210 t，由于其處于特殊位置常年處于滿載工作狀態(tài)。

2 起重機主體結構裂紋情況

隨著起重機使用年限的增加，廠房牛腿的不均勻沉降以及起重機司機操作的不規(guī)范出現了一系列問題：

1）由于廠房牛腿的不均勻沉降導致起重機軌道在軌道接頭處超差嚴重，最大高低差不小于2 mm，使得起重機大車運行機構車輪平衡架體出現4 次45°角斜向上的開裂，開裂情況如圖1 所示。

圖1 平衡架體開裂情況

2）自2018 年5 月起1 號、2 號起重機開始出現端梁鋼結構裂紋隱患，端梁開裂情況如圖2 所示。

圖2 端梁開裂

3）2019 年9 月點檢時發(fā)現1 號、2 號起重機主梁進門孔和檢修吊裝孔鋼結構多處出現裂紋，1 號起重機2 個吊裝孔和4 個主梁進門孔出現9 處裂紋，2 號起重機2 個吊裝孔和4 個主梁進門孔出現12 處裂紋，進門孔開裂情況如圖3 所示。

圖3 進門孔開裂情況

4）2020 年2 月2 號起重機端梁又出現裂紋。與原始設計單位溝通后依據修復方案進行了修復，加固后監(jiān)控運行。

3 起重機剩余壽命計算

針對上述起重機開裂情況，設計單位摒棄了應力計算、應力檢測等常規(guī)技術手段，采用了起重機疲勞壽命分析的方法對起重機進行了壽命評估。

根據2 號起重機原始技術協(xié)議，工作級別為A7，主起升機構額定起重量220 t，每天工作均為滿載吊運，根據表1，載荷譜系數Kp=1，對應的載荷狀態(tài)級別為Q4；根據表2，載荷狀態(tài)級別為Q4、工作級別對應的起重機使用等級為U5；根據表3，使用等級為對應起重機總工作循環(huán)次數2.5×105≤CT≤5×105，當Kp=1，起重機設計的總工作循環(huán)次數為CT=2.5×105[1]。

表1 起重機的載荷狀態(tài)級別及載荷譜系數

表2 起重機整機的工作級別

表3 起重機的使用等級

按照上述情況針對2 號起重機進行分析計算。2號起重機于2005 年投入使用，因其45 min 一個工作循環(huán)，其1 d 兌鐵水24×60÷45=32 爐，1 年兌鐵水32×（365-3）=11584 爐，即每臺起重機每年工作循環(huán)次數為11584 次。

現2 號起重機已使用的工作次數Cs=11584×（2021-2005）=11584×16=185344 次。

根據表4 規(guī)定，“根據生產線年產量數據，估算工作循環(huán)數和載荷譜?！辫T造起重機設計壽命折減系數為0.8。

表4 鑄造起重機設計壽命折減系數

因為現場的軌道狀態(tài)不好，根據表5，軌道接頭高低差為2 mm，剩余壽命的影響度為0.32。

表5 軌道接頭軌道高低差、運行沖擊系數及對疲勞剩余壽命的影響度D

則起重機可使用壽命C=0.8×（1-0.32）×CT=0.8×0.68×2.5×105=136000 次。

由以上可以看出，起重機可使用壽命小于起重機已實際使用的工作次數。根據GB/T 36697—2018《鑄造起重機報廢條件》第4.1.4 條的內容描述，“起重機主體結構件預期剩余壽命小于18 個月時，應報廢”。煉鋼廠220 t 鑄造起重機已經滿足報廢標準的相關要求，不宜超壽命使用，應給予報廢[2]。

4 結論

1）原設計單位將該起重機技術參數進行了詳細的復核審查，經審核原始設計數據及各個截面的應力計算值均能夠滿足GB/T 3811—2008《起重機設計規(guī)范》的各項要求。

2）在2010 年以前由于國內鋼鐵行業(yè)處于寒冬狀態(tài)，起重機使用不頻繁，2 號起重機尚且能夠滿足A7 的工作狀態(tài)。但是隨著近些年鋼鐵行業(yè)的回暖，2號起重機使用頻率越來越高，超出了A7 工作級別所能夠承受的繁重程度。即2 號起重機原始設計的工作級別A7 已經不適應當前的工作狀態(tài)。

3）目前2 號起重機已經使用16 年，但總的工作循環(huán)次數Cs=185344 已經超出了該類起重機所允許的極限值C=136000，即處于危險運行狀態(tài)。

4）根據GB/T 36697—2018《鑄造起重機報廢條件》第4.1.4 條規(guī)定，“起重機主體結構件達到報廢條件和起重機主體結構件預期剩余壽命小于18 個月，兩者滿足以上條件之一，應報廢?！爆F使用的220 t 鑄造起重機同時滿足以上兩個條件，已達到報廢標準，不宜帶病使用；

5）考慮企業(yè)實際使用情況，220 t 鑄造起重機不能立即停止工作，建議盡快采取臨時性補救措施進行加固修復，并在投入使用前聘請專業(yè)評估機構對鑄造起重機的剩余壽命進行評估。在使用過程中，加強點檢維護，以免造成安全事故；

6）采用新焊接工藝將起重機軌道焊成整根或者調整現有軌道，使其滿足GB/T 10183.1—2005《起重機車輪及大車和小車軌道公差第一部分：總則》的相關要求，以降低軌面差對車輪平衡架乃至起重機結構的沖擊載荷，延長起重機的使用壽命；

7）更換與現有工作狀態(tài)相一致的工作級別為A8的起重機橋架或者更換工作級別為A8 整臺起重機。