郭洪锍，盧德俊

（江蘇省特種設(shè)備安全監(jiān)督檢驗(yàn)研究院泰州分院,江蘇 泰州 225300）

工業(yè)和建筑業(yè)的發(fā)展，使起重機(jī)械使用量的不斷增加。起重機(jī)械主要用于工業(yè)生產(chǎn)和建筑工程中。近年來的事故調(diào)查統(tǒng)計(jì)表明，起重機(jī)械安全形勢(shì)嚴(yán)峻，起重機(jī)械檢驗(yàn)工作任重道遠(yuǎn)。因此提高起重機(jī)械檢驗(yàn)水平和檢驗(yàn)技術(shù)顯得迫在眉睫，本文從實(shí)際出發(fā)，結(jié)合理論對(duì)起重機(jī)械的相關(guān)檢驗(yàn)技術(shù)進(jìn)行分析。

1 起重機(jī)械檢驗(yàn)技術(shù)要求

根據(jù)《特種設(shè)備安全法》、《起重機(jī)械定期檢驗(yàn)規(guī)程》等法律法規(guī)要求，不同類型的起重機(jī)械應(yīng)該按照其設(shè)計(jì)、制造、驗(yàn)收等技術(shù)條件進(jìn)行檢驗(yàn)檢測(cè)。針對(duì)不同的結(jié)構(gòu)件和特殊結(jié)構(gòu)容易產(chǎn)生缺陷的類型采用相應(yīng)的檢驗(yàn)方法，保證關(guān)鍵結(jié)構(gòu)件不能出現(xiàn)安全隱患。

2 起重機(jī)械檢驗(yàn)技術(shù)的理論研究

目前對(duì)起重機(jī)械的理論研究主要是采用可靠性設(shè)計(jì)、優(yōu)化設(shè)計(jì)、有限元法和CAD技術(shù)對(duì)起重機(jī)械進(jìn)行結(jié)構(gòu)、應(yīng)力和可靠性等方面的設(shè)計(jì)校核。我國較早地開發(fā)了適于起重運(yùn)輸機(jī)械金屬結(jié)構(gòu)力學(xué)分析的通用有限元程序，采用自編程序和引進(jìn)大型程序SAP5、ADINA等，對(duì)塔式起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)和部件進(jìn)行了分析。

在大型起重機(jī)械的檢驗(yàn)中，可以采用HYPERMESH、ABAQUS、ANSYS等有限元軟件對(duì)起重機(jī)械關(guān)鍵零部件進(jìn)行數(shù)值模擬，可以用于無法進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)載荷實(shí)驗(yàn)的場(chǎng)所。另外在起重機(jī)械的事故原因分析中，采用計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬的方法也是重要手段之一。

另外，一些老齡化起重機(jī)械，尤其是在港口起重機(jī)等承受繁重吊裝業(yè)務(wù)的起重機(jī)械，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)金屬結(jié)構(gòu)故障，如果繼續(xù)使用就會(huì)存在嚴(yán)重的安全隱患。因此可以對(duì)起重機(jī)械進(jìn)行有限元分析，對(duì)金屬結(jié)構(gòu)件進(jìn)行計(jì)算，找出潛在危險(xiǎn)部位，可以大大提高檢驗(yàn)檢測(cè)效率，同時(shí)對(duì)起重機(jī)械金屬結(jié)構(gòu)的巡檢周期，監(jiān)測(cè)方案提出合理化建議。

3 起重檢驗(yàn)新技術(shù)初探

3.1 聲發(fā)射技術(shù)

聲發(fā)射檢測(cè)技術(shù)的基本原理就是通過用藕合在被測(cè)物表面上的壓電陶瓷傳感器將被測(cè)物內(nèi)聲發(fā)射源所產(chǎn)生的彈性波轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，然后將這些電信號(hào)加以放大并且進(jìn)行數(shù)模處理使之特性化，在輸出端予以顯示和記錄，從而獲得被測(cè)物內(nèi)聲發(fā)射源的波形及特征參數(shù)，圖1為聲發(fā)射檢測(cè)原理圖。通過對(duì)聲發(fā)射設(shè)備獲得的各種聲發(fā)射信號(hào)以及各種參數(shù)進(jìn)行分析檢測(cè)，知道材料內(nèi)部的缺陷情況。聲發(fā)射技術(shù)可以用來檢測(cè)起重機(jī)械主梁、支腿等關(guān)鍵結(jié)構(gòu)件內(nèi)部的裂紋及腐蝕情況，圖2為某型號(hào)起重機(jī)械聲發(fā)射檢測(cè)中探頭布置示意圖。

我國引入聲發(fā)射技術(shù)，主要在承壓類特種設(shè)備檢驗(yàn)檢測(cè)中，在機(jī)電類尤其是起重機(jī)械檢驗(yàn)檢測(cè)中應(yīng)用較少。近年來隨著高新技術(shù)的發(fā)展，聲發(fā)射技術(shù)逐步向多通道、高精度方向邁進(jìn)，并且衍生到材料等眾多領(lǐng)域。聲發(fā)射技術(shù)不僅可以檢測(cè)出起重機(jī)械關(guān)鍵零部件的自身缺陷，還能檢測(cè)出因環(huán)境和疲勞過載等產(chǎn)生的構(gòu)件腐蝕及裂紋等重大隱患并且能精確定位。聲發(fā)射技術(shù)在起重機(jī)械首檢和老舊起重機(jī)械安全評(píng)估中有很大的應(yīng)用空間。

圖1 聲發(fā)射檢測(cè)原理圖

圖2 探頭布置示意圖

3.2 漏磁檢測(cè)技術(shù)

戶外大型起重機(jī)械尤其是港口機(jī)械長期暴露于潮濕空氣中，在使用過程中受到風(fēng)吹、日曬、霉菌介質(zhì)的侵蝕，使得鋼結(jié)構(gòu)表面涂層逐漸破壞而失去保護(hù)能力，如果不及時(shí)發(fā)現(xiàn)并進(jìn)行修復(fù)，腐蝕將加速擴(kuò)展，最終影響起重機(jī)械鋼結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和剛度，降低工作安全性，嚴(yán)重的會(huì)產(chǎn)生斷裂、垮塌、傾覆事故。

可以根據(jù)大型起重機(jī)械鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)制作多組帶有不同人工缺陷、不同板厚的試板用于漏磁檢測(cè)儀的校準(zhǔn)和標(biāo)定，模擬鋼結(jié)構(gòu)表面腐蝕的工況。在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行構(gòu)件厚度、缺陷類型、腐蝕表面等影響因素對(duì)漏磁檢測(cè)結(jié)果的影響，并且對(duì)采集到的信號(hào)進(jìn)行時(shí)域和頻域分析，得出初步檢測(cè)結(jié)論。對(duì)在用大型起重機(jī)檢驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行漏磁檢測(cè)，和實(shí)驗(yàn)室結(jié)果進(jìn)行比對(duì)，證實(shí)漏磁技術(shù)可以用于大型起重機(jī)械金屬結(jié)構(gòu)腐蝕檢測(cè)。

鋼絲繩是起重機(jī)械中的關(guān)鍵部件，通常采用漏磁方法對(duì)鋼絲繩進(jìn)行無損檢測(cè)。利用探頭局部飽和磁化鋼絲繩，如果鋼絲繩存在缺陷，其磁場(chǎng)特征參數(shù)會(huì)產(chǎn)生變化，而表征磁場(chǎng)特征的參數(shù)正是判斷鋼絲繩缺陷情況的關(guān)鍵要素。采用電磁法對(duì)鋼絲繩檢測(cè)，可以對(duì)鋼絲繩的缺陷進(jìn)行定量和定性的分析，及時(shí)發(fā)現(xiàn)鋼絲繩是否存在腐蝕或斷絲，還能夠分析鋼絲繩的斷絲數(shù)和橫截面積損失量等信息。

3.3 應(yīng)力測(cè)試技術(shù)

對(duì)于使用年限較長的老舊起重機(jī)以及承受重載及交變載荷的港口起重機(jī)，在使用過程中容易受到工程零件表層的腐蝕、磨損和變形等問題，同時(shí)起重機(jī)械的工作性質(zhì)決定了起重機(jī)械要承受重載及交變載荷，這些因素使起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和剛度受到影響。另外在起重機(jī)械現(xiàn)場(chǎng)安裝過程中，由于受到焊接工藝和安裝工藝的影響，金屬結(jié)構(gòu)件是否能滿足強(qiáng)度、剛度要求，也需要有相應(yīng)技術(shù)進(jìn)行校核。應(yīng)力測(cè)試技術(shù)主要是測(cè)量通過獨(dú)特的膠水粘附在金屬結(jié)構(gòu)件表面的薄片電阻的電阻值，金屬結(jié)構(gòu)在工作過程中，由于受到載荷作用擠壓應(yīng)變片從而改變其電阻值，推算出金屬結(jié)構(gòu)件受力的大小和方向。

4 結(jié)語

作為生產(chǎn)安全休戚相關(guān)的特種設(shè)備，起重機(jī)械檢驗(yàn)一直是一項(xiàng)任重而道遠(yuǎn)的工作。尤其在取消了起重機(jī)械的制造監(jiān)檢后，起重機(jī)械的在用檢驗(yàn)就顯得尤其重要。檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)除了按照《特種設(shè)備安全法》和《特種設(shè)備安全技術(shù)規(guī)范》的要求進(jìn)行檢驗(yàn)外，還要大力研究和使用新的檢驗(yàn)技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)起重機(jī)械的檢驗(yàn)，不斷開拓創(chuàng)新，提升起重機(jī)械檢驗(yàn)的水平和要求，消除設(shè)備安全隱患，保證起重機(jī)械安全、平穩(wěn)、健康運(yùn)行，保證生產(chǎn)安全。