羅澤宏

（湖北特種設(shè)備檢驗檢測研究院恩施分院，湖北恩施 445000）

0 引言

隨著科技不斷發(fā)展，起重機在工業(yè)、農(nóng)業(yè)的應(yīng)用范圍愈加廣泛。由于橋式起重機的生產(chǎn)環(huán)境較為惡劣，需要在高溫、高壓、高腐蝕、灰塵量大的環(huán)境中工作，嚴重影響起重機的使用壽命。起重機作為一種大型的電氣設(shè)備，受損的橋式起重機在應(yīng)用中會更容易造成安全事故問題，這就需要加強受損橋式起重機的檢驗工作，第一時間解決起重機已經(jīng)出現(xiàn)的問題，保證起重機的運行安全。本文首先提出起重機受損情況與類型，分析現(xiàn)行的幾種檢驗方法，包括逆向工程、有限元計算等，最后提出集中損傷解決方法，旨在降低起重機運行中的安全隱患。

1 起重機受損情況分析

橋式起重機在實際工作當中，由于會受到多種因素影響，可能會出現(xiàn)不可預(yù)計或隱性損傷，包括裂縫、銹蝕、磨損和斷裂，等等，這些受損因素會對起重機正常運行帶來極大的影響。如果起吊設(shè)備吊運的重物重量較大，一旦超出了起重機的承載范圍，會導(dǎo)致主梁斷裂，重物墜落。

1.1 金屬損壞

通過實踐調(diào)查可知，對于服役多年的起重機來說，裂紋是最常見的問題，主要是起重機的零部件與金屬結(jié)構(gòu)部分。金屬結(jié)構(gòu)最容易出現(xiàn)裂紋的位置主要表現(xiàn)在主梁橫向大隔板和主腹板、下蓋板翼緣焊縫位置。這兩個位置是主要受力點，如果這兩個地方出現(xiàn)了裂紋情況，則會直接影響起重機的使用安全。在我國《起重機設(shè)計規(guī)范》當中提出，如果發(fā)現(xiàn)起重機金屬構(gòu)件出現(xiàn)裂紋問題，需要第一時間更換，確保起重機的使用安全。

若起重機金屬結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂紋問題，但沒有在第一時間發(fā)現(xiàn)，在起重機正常運行中可能會產(chǎn)生疲勞斷裂情況，金屬結(jié)構(gòu)疲勞是指某點承受較大的應(yīng)力，并且循環(huán)達到一定次數(shù)時因擾動而產(chǎn)生結(jié)構(gòu)變化。疲勞斷裂的發(fā)生順序可以劃分為疲勞輕微裂縫、疲勞裂紋擴張和最終失效斷裂。一旦疲勞裂縫生成，裂縫在循環(huán)作用力擾動下（圖1），沿著剪切應(yīng)力平面方向拓展，裂縫拓展速度和擴展方向主要是由局部應(yīng)力集中情況確定的，需要著重關(guān)注。

圖1 疲勞循環(huán)函數(shù)關(guān)系

1.2 運動結(jié)構(gòu)部分

橋式起重機在多年的使用當中，運動機構(gòu)出現(xiàn)故障主要包括制動器、鋼絲繩和車輪軌道等3 個方面。其中，吊鉤鋼絲繩故障主要表現(xiàn)在受力變形、裂紋、斷裂，主要是受到超載、磨損等因素影響。制動器在實際應(yīng)用中可能會出現(xiàn)制動不靈、制動力不足、制動輪溫度高、制動臂無法張開等，主要是因為油污、磨損、彈簧失效等因素造成的。車輪與軌道的主要故障是啃軌和打滑?？熊壥且蚱鹬貦C安裝中出現(xiàn)跨度差，磨損是因承載偏移導(dǎo)致和機械結(jié)構(gòu)長期摩擦造成。

1.3 電氣控制系統(tǒng)問題

電氣控制系統(tǒng)是操控起重機的主要構(gòu)件。電氣控制系統(tǒng)故障形勢豐富，檢測較為困難，導(dǎo)致電氣控制系統(tǒng)故障的主要因素是因為起重機長期負載運行而產(chǎn)生的老化問題。此外，控制系統(tǒng)還包括安全附件，包括高度限位器、行程限位器和重量限制器等。該類型故障主要是人為因素造成，包括人為誤操作以及人為拆除，缺乏日常保養(yǎng)等。

2 受損橋式起重機的檢驗

2.1 逆向工程檢測

受損橋式起重機檢驗當中，可以采用逆向工程原理進行檢驗，該方法可以找出起重機隱藏的故障隱患，還可以推導(dǎo)出起重機零部件的使用壽命。逆向工程原理最初是應(yīng)用在產(chǎn)品以及機械零部件和零件工程設(shè)計模型當中，可以結(jié)合零部件現(xiàn)行參數(shù)為依據(jù)，對產(chǎn)品進行全面剖析，在了解產(chǎn)品性能的情況下，進行改善。逆向工程技術(shù)作為當今產(chǎn)品檢驗中的一項關(guān)鍵技術(shù)，其中包含了數(shù)據(jù)收集、測量技術(shù)、離散信息預(yù)處理、細分造型技術(shù)、誤差研究技術(shù)、逆向工程軟件技術(shù)、優(yōu)化策略、仿真檢驗，等等。逆向工程在制造領(lǐng)域、設(shè)計領(lǐng)域發(fā)揮著十分重要的作用，但是在檢驗領(lǐng)域中的應(yīng)用較少。結(jié)合逆向工程原理，將該技術(shù)應(yīng)用到橋式起重機檢驗領(lǐng)域是完全可行的，可以有效檢測出起重機的內(nèi)部問題，值得進一步推廣。主要檢驗方法如下。

（1）金屬結(jié)構(gòu)檢驗。在橋式起重機金屬結(jié)構(gòu)進行檢驗當中，主要是結(jié)合金屬零部件實際情況、疲勞情況展開檢測。在多次反復(fù)修改并建立規(guī)則之后，結(jié)合檢測規(guī)則對起重機實際表現(xiàn)情況展開一系列的檢驗，并參考各類項目檢驗的實際情況，確定起重機的安全性是否能夠達到標準。對受損起重機失效模式進行總結(jié)、分析，監(jiān)測金屬結(jié)構(gòu)健康情況、疲勞情況，為后續(xù)檢修工作奠定基礎(chǔ)。

（2）運動機械部分。對于運動機械部分來說，需要工作人員定期對零部件裂紋和磨損情況進行檢查，特別是鋼絲繩，由于鋼絲繩出現(xiàn)故障問題難以察覺，因此容易出現(xiàn)突然斷裂的情況，這就需要對鋼絲繩的磨損程度展開檢測。此外，制動器裂縫也是需要重點關(guān)注的問題，通過觀察發(fā)現(xiàn)制動器裂縫，檢查表面是否堆積油污，定期對鋼軌、車輪進行養(yǎng)護和清理，保證整體的整潔性。對于啃軌問題來說，由于是安裝帶來的問題，需要和生產(chǎn)廠家聯(lián)系重新進行安裝和設(shè)計，主要是檢查跨度差異，修復(fù)跨度差異即可避免啃軌問題發(fā)生。

（3）控制系統(tǒng)部分。結(jié)合上述的分析與研究，導(dǎo)致控制系統(tǒng)失效的主要因素就是人為因素，因此通過傳感器等檢測控制設(shè)備性能之外，還需要重點考慮機械監(jiān)管人員的質(zhì)量意識以及使用單位的安全生產(chǎn)體制。制定完善的起重機使用、檢驗制度體系，要求工作人員嚴格按照制度標準展開檢驗工作。隨著檢驗工作的持續(xù)運行，需要大力加強機械安全工作的推廣與宣傳工作，對于特種設(shè)備來說，特別是新型的特種設(shè)備，必須要對操作人員、管理人員展開培訓(xùn)，這樣才能夠保證檢驗質(zhì)量。

2.2 安全性能檢測方法

安全性能檢測方法需要對斷裂部位和受損部位進行探傷檢查，主要是為了查找金屬結(jié)構(gòu)當中是否存在微小裂縫問題，還需要將主梁下蓋板對縫進行焊接，腹板和下蓋板鏈接部位的焊縫采用超聲波、磁粉探傷。在受損橋式起重機探傷完畢且確定不是裂縫缺陷后，即可展開起重機現(xiàn)場檢查工作，也就是進行安全性能試驗工作，主要是對拱度、靜態(tài)剛度等參數(shù)進行測量，從而判定受損起重機的實際荷載能力。此外，還需要對危險部位的應(yīng)力水平、金屬結(jié)構(gòu)進行動態(tài)檢測，判定起重機在實際運行中的各類性能。理論來說，起重機最危險的部位實則就是位于跨中截面，所以要在兩個主梁跨中部位上的蓋板內(nèi)側(cè)設(shè)置一個單片檢測點，這樣可以獲得彎曲應(yīng)力動態(tài)變化信息數(shù)據(jù)。

2.3 有限元計算

有限元計算方案的最終目的是檢測起重機金屬結(jié)構(gòu)是能夠達到使用標準需求。通過開展有限元計算方法，可以獲取起重機的運行受力信息數(shù)據(jù)，以及判定出現(xiàn)裂紋的原因。通過對修復(fù)之后的金屬結(jié)構(gòu)展開有限元分析，能夠有效預(yù)測最終的修復(fù)結(jié)果，確認合格之后，結(jié)合《起重機械監(jiān)督檢驗規(guī)程》，對檢驗環(huán)節(jié)進行標準對比，包括起重機制造、安裝資料、作業(yè)環(huán)境、金屬結(jié)構(gòu)、外觀、電氣系統(tǒng)、安全保護裝置、荷載試驗等，結(jié)合項目有限元計算結(jié)果對比判定起重機檢驗是否合格。

3 受損橋式起重機修復(fù)

如果橋式起重機遭到損壞問題，必須要第一時間做好起重機的修復(fù)工作，在修復(fù)完成之后，才可以繼續(xù)使用。

3.1 修復(fù)處理

對于主梁斷裂造成電氣控制系統(tǒng)受損問題，需要對電氣控制系統(tǒng)、損壞部件進行更換處理。已經(jīng)出現(xiàn)了斷裂事故的主梁，要先采用砂輪機將斷裂部位進行打磨，確保缺口位置足夠的光滑、平整，去處多余的雜質(zhì)與毛刺，之后采用新下料的Q345T 鋼板對損害部位進行焊接，將受損部位原有的裝配圓孔取消，采用新型裝配工藝提升焊接部位的強度和剛度。

3.2 裂紋處理

裂紋是起重機危害最為嚴重的損害之一，由于起重機結(jié)構(gòu)材料方面存在著差異，所以裂紋也有所差別，裂紋主要是出現(xiàn)在焊縫、焊接熱影響、焊縫表面、焊縫內(nèi)部等，焊縫出現(xiàn)位置不固定，這也是難以第一時間查出的原因。為此，需要根據(jù)裂紋具體情況展開修復(fù)工作，首先要結(jié)合缺陷材料、缺陷部位、板厚、尺寸等，之后將裂紋部位清除干凈，采用探傷技術(shù)檢測細微傷痕，最后進行統(tǒng)一處理。

4 結(jié)束語

加強受損橋式起重機檢測工作對起重機安全運行有著重要意義，這就需要不斷加強新型檢測技術(shù)的研究工作，針對損壞情況和損壞部位，科學(xué)采用檢測方法，并第一時間解決損害部位，這樣才能夠有效提升起重機的使用安全性。