張 珍，湯小明，王曉舜，金林彩ZHANG Zhen, TANG Xiao-ming, WANG Xiao-shun, JIN Lin-cai（麗水市特種設(shè)備檢測院，浙江 麗水 323000）

一起塔機(jī)鋼絲繩斷裂事故分析與預(yù)防措施

張 珍，湯小明，王曉舜，金林彩
ZHANG Zhen, TANG Xiao-ming, WANG Xiao-shun, JIN Lin-cai
（麗水市特種設(shè)備檢測院，浙江 麗水 323000）

1 事故概況

2014年11月13日，浙江某工地發(fā)生一起塔機(jī)作業(yè)時(shí)起升鋼絲繩斷裂事故，造成1人死亡。

事故塔機(jī)系江蘇某工程機(jī)械有限公司生產(chǎn)，型號(hào)為QTZ80，額定起重力矩為800kNm，臂長為57m，鋼絲繩倍率為2倍率。

2 現(xiàn)場勘查

1）事故發(fā)生時(shí)小車的幅度為26.8m，起吊載荷距離二樓平臺(tái)高度約為12.0m，鋼絲繩斷裂處距塔臂繩頭固定端長度為31.12m。事故塔機(jī)立面如圖1所示。

圖1 事故塔機(jī)立面圖

2）事故發(fā)生時(shí)塔機(jī)起吊的載荷為熱軋帶肋鋼筋，重量為1.99t，該重量未超出起重性能曲線表上的數(shù)值。

3）小車滑輪軸靠臂架外側(cè)部位有陳舊性磨損凹槽（圖2），磨損尺寸為長56.00mm、寬12.80mm、深9.20mm。

4）鋼絲繩斷裂處鋼絲松散(圖3)鋼絲根數(shù)為6×19=114根，單絲實(shí)測直徑?0.79mm。根據(jù)鋼絲繩斷裂點(diǎn)的單絲斷口形狀分析，有4種失效類型：①機(jī)械損傷類（68根），陳舊性斷絲，斷口有明顯切削痕跡；②疲勞失效（11根），斷口直徑無明顯變化且較為平齊；③塑性拉斷（20根），斷口塑性拉伸，頭部直徑變小細(xì)尖；④疲勞、腐蝕、塑性復(fù)合型破壞（15根），斷口附近有直徑變小及凹坑點(diǎn)，斷口內(nèi)陷較為平齊；⑤鋼絲繩使用區(qū)段有多處機(jī)械損傷和斷絲現(xiàn)象，如圖4、圖5所示。

圖2 小車滑輪軸磨損凹槽

圖3 鋼絲繩斷裂處鋼絲松散

a)鋼絲繩有10處明顯的機(jī)械損傷。損傷長度最長為70.0mm，損傷寬度最寬為8.0mm，損傷深度最深為2.0mm。

b)鋼絲繩斷絲聚集區(qū)長度為34.49m，取3處位置進(jìn)行斷絲根數(shù)統(tǒng)計(jì)，斷絲數(shù)分別為6、5、7根（6d內(nèi)斷絲根數(shù)），超過鋼絲繩使用報(bào)廢標(biāo)準(zhǔn)。

圖4 鋼絲繩機(jī)械損傷

圖5 鋼絲繩斷絲現(xiàn)象

3 技術(shù)分析

根據(jù)現(xiàn)場檢查鋼絲繩單絲的4種失效情況，計(jì)算鋼絲繩承載能力。

1）理論單根鋼絲的承載能力S絲

S絲=1570kN/mm2×π×(0.79/2)2=769.56kN

其中鋼絲直徑實(shí)測為0.79mm。

2）斷點(diǎn)處剩余鋼絲繩單絲數(shù)

剩余鋼絲繩單絲數(shù)=鋼絲總數(shù)-機(jī)械損傷斷絲數(shù)-疲勞斷絲數(shù)=114-68-11=35根。

3）理論剩余鋼絲繩(全部完好)承載能力S繩

S繩=a×ΣS絲=0.85×ΣS絲= 0.85×35×769.56=22894.4kN

式中 a—折減系數(shù)，繩6*19型，取a=0.85；

ΣS絲—剩余鋼絲繩承載能力總和。

4）事故時(shí)鋼絲繩單邊承受重物的拉力S拉總重G=19502+2156=21658kN

S拉=G×φ/鋼絲繩倍率= 21658×1.5/2=16243.5kN

式中 G—起吊時(shí)總重量；

φ— 起升變速載荷系數(shù)取1.5；鋼絲繩倍率為2。

雖然按理論的鋼絲繩抗拉強(qiáng)度計(jì)算，此時(shí)的起升的重量未超過剩余的鋼絲材料屈服極限（即S拉＜S繩），但由于第四種復(fù)合型破壞的鋼絲在拉斷前已受到疲勞損傷、磨損、腐蝕等情況影響鋼絲內(nèi)外產(chǎn)生了裂紋和缺陷，降低了鋼絲的抗拉強(qiáng)度。因此，如果復(fù)合型斷絲數(shù)由于存在的缺陷強(qiáng)度按30%計(jì)算

∑S絲=(20+15×30%)×769.56=18854.22kN S折=a×∑S絲=0.85×∑S絲= 0.85×18854.22=16026.09kN

此時(shí)塔式起重機(jī)鋼絲繩承受的拉力16 243.5kN大于理論計(jì)算承載能力16 026.09kN，鋼絲繩發(fā)生斷裂。

4 事故原因

1）鋼絲繩存在多處陳舊性機(jī)械損傷、斷絲集聚是造成該起事故的直接原因。

2）使用單位管理松懈，沒有做好班前班后的檢查工作，未及時(shí)發(fā)現(xiàn)鋼絲繩存在的多處機(jī)缺陷是造成該起事故的間接原因。

5 預(yù)防對(duì)策

1）使用單位必須加強(qiáng)塔機(jī)安全管理，建立嚴(yán)格的崗位責(zé)任制和設(shè)備操作規(guī)程；作業(yè)人員應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行交接班制度，在班前班后對(duì)設(shè)備各機(jī)構(gòu)及主要受力結(jié)構(gòu)、部位進(jìn)行認(rèn)真檢查，嚴(yán)禁塔機(jī)“帶病”作業(yè)。

2）相關(guān)部門應(yīng)加強(qiáng)對(duì)施工企業(yè)的監(jiān)督管理，對(duì)企業(yè)日常檢查記錄、持證上崗、安全操作等情況進(jìn)行不定期檢查，使企業(yè)引起足夠重視，才能減少或避免事故的發(fā)生。

（編輯 于 洋）

［中圖分類號(hào)］TH213.5

［文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼］C

［文章編號(hào)］1001-1366(2015)04-0089-02

［收稿日期］2014-12-16

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