權(quán)建紅

（甘肅省嘉峪關(guān)市產(chǎn)品質(zhì)量計量和特種設(shè)備檢驗檢測中心，甘肅 嘉峪關(guān) 753100）

1 研究背景

隨著國家工業(yè)化程度的不斷發(fā)展，前些年應(yīng)用的起重機械服役時間較長，設(shè)備老齡化現(xiàn)象的出現(xiàn)導(dǎo)致了近年來起重機機械疲勞引發(fā)的事故頻發(fā)，為應(yīng)對這一問題質(zhì)檢總局提出了起重機結(jié)構(gòu)的健康監(jiān)測，《起重機械定期檢驗規(guī)則》（TSG Q7015－2016）和GB/T 28264-2012《起重機械安全監(jiān)控管理系統(tǒng)》中對安全監(jiān)控進行了明確要求，但是，市場上的監(jiān)控系統(tǒng)的功能大部分過于簡單，或多或少均有不足之處，所以，可靠性分析成為解決檢測和評估疲勞開裂的重要手段。

2 國內(nèi)外現(xiàn)狀對比

目前，國內(nèi)外的可靠性分析分為兩個方面：一種是對理論研究進行預(yù)測分析，提高預(yù)測方法的精準(zhǔn)度；第二種是對結(jié)構(gòu)的剩余疲勞壽命評估系統(tǒng)的實時監(jiān)測。國內(nèi)多是依據(jù)基礎(chǔ)理論并結(jié)合相關(guān)軟件進行分析研究，國外研究更傾向于提高在線監(jiān)測技術(shù)的工程運用，對起重機疲勞壽命的實時評估。

3 起重機機械疲勞

金屬結(jié)構(gòu)承擔(dān)著整個起重機載荷的應(yīng)力與應(yīng)變，一旦發(fā)生損壞則只能修復(fù)或者報廢局部的更換則需對起重機進行整體評估。因此，金屬結(jié)構(gòu)的使用壽命決定著整個起重機的使用安全。起重機的金屬結(jié)構(gòu)大多為焊接結(jié)構(gòu)，焊機就易產(chǎn)生焊接缺陷，焊接缺陷點在受到交變載荷的長期作用下容易造成疲勞裂紋的延伸。力學(xué)性能逐步退化，疲勞裂紋的出現(xiàn)，影響了起重機的日常工作安全，但并非一旦產(chǎn)生疲勞裂紋，起重機金屬結(jié)構(gòu)就達到了使用壽命。有時也可以根據(jù)實際情況，進行降噸使用。目前，也沒有相關(guān)的報廢標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，所以，充分利用資源，降低客戶的使用成本，應(yīng)用科學(xué)合理的方法進行決策，顯得尤為重要。

4 可靠性分析

4.1 結(jié)構(gòu)變形檢測

根據(jù)《通用門式起重機》（GB/t 14406-2011）中的相關(guān)要求，當(dāng)小車空載在主梁支腿處一側(cè)時主梁跨中上拱度允許值不應(yīng)小于0.7S/1000,懸臂端的上翹度不應(yīng)小于0.7L/350。運用全站儀對上拱度進行測量。

4.2 腐蝕檢測

經(jīng)宏觀檢查起重機的主梁、支撐腿，走臺底板、司機室底板等位置可能有腐蝕痕跡的地點。并在待測位置全長范圍內(nèi)運用電磁超聲等手段對壁厚進行測厚檢測。在焊縫處做磁粉或超聲檢測，檢測前應(yīng)先將表面打磨。

4.3 靜剛度檢測

根據(jù)《起重機械定期檢驗規(guī)則》（TSGQ7015-2016）中的相關(guān)要求，運用測距儀器對不同級別的橋門式起重機，進行檢測，過程為將小車停至主支腿，起升鋼絲繩處于松弛狀態(tài)，對主梁跨中測量點及兩個懸臂端測量點，記錄數(shù)據(jù)。將起重小車移至主梁跨中處，起升額定載荷，測量主梁跨中測量點處的數(shù)據(jù)。將起重小車分別移至兩個懸臂端測量點處，起升額定載荷，測量懸臂端測量點處的數(shù)據(jù)。繪制出曲線進行分析。

4.4 應(yīng)力分析檢測

門式起重機可以在應(yīng)力分析檢測過程中檢測旋轉(zhuǎn)8個點，選點原則為主梁跨中下蓋板靠近軌道側(cè)，主梁跨中走臺側(cè)腹板下部，主梁上蓋板靠近主支腿1/5處，主梁上蓋板靠近副支腿1/5處，懸臂梁上部靠近主支腿側(cè)，懸臂梁上部靠近副支腿側(cè)，主支腿軌道側(cè)上2/3處，副支腿軌道側(cè)上2/3處。

4.5 無損檢測技術(shù)

對零部件、母材及焊縫內(nèi)部缺陷，可采取超聲或射線方法進行檢測；而對于結(jié)構(gòu)表面的缺陷，可借助磁粉或滲透方法檢測。應(yīng)用疲勞損傷理論進行計算，確定此損傷程度是否達到某一損傷臨界值或者接近損傷臨界值。決定是否可以繼續(xù)使用還是修復(fù)或報廢；同時可以估算出金屬結(jié)構(gòu)剩使用壽命，制定合理的使用方案。

5 工程實例

起重機為箱型主梁結(jié)構(gòu)，參數(shù)為20t,起升高度8m，跨度10-30-10，工作級別A5，使用材質(zhì)Q235，通過查表可得其屈服強度為：σs=235MPa，制造單位：常州礦山起重機。

首先，對其進行宏觀目視檢測，由于其長期處于潮濕環(huán)境下工作，金屬結(jié)構(gòu)表面有銹蝕現(xiàn)象，對其進行外部腐蝕檢測，發(fā)現(xiàn)起重機下橫梁底部有明顯的腐蝕情況和修補痕跡。因此對其重點部位進行內(nèi)部腐蝕檢測，運用手段為內(nèi)窺鏡檢測，經(jīng)過檢測發(fā)現(xiàn)其內(nèi)部存在嚴(yán)重腐蝕情況。進而采取對其橫梁內(nèi)側(cè)腹板進行測厚檢測檢測，厚度分別為5.2mm，5.24mm.通過查閱資料去出廠的原始設(shè)計厚度為7mm.發(fā)現(xiàn)已經(jīng)有2mm腐蝕減薄。運用全站儀器對上拱度進行測量，如下表1。

表1 拱度測量值

根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn) GB/T3811-2008《起重機設(shè)計規(guī)范》許用應(yīng)力：

運用應(yīng)力應(yīng)變測試儀對各工況最大應(yīng)力為拉應(yīng)力，應(yīng)力值為 41.8MPa，小于許用應(yīng)力[σ]。在該工況下，起重機金屬結(jié)構(gòu)的強度滿足要求。

6 結(jié)語

本文具體的研究結(jié)果如下：

（1）文本介紹了檢測上拱度、靜剛度、應(yīng)力應(yīng)變、無損等檢測方法。

（2）從工程實例的角度出發(fā)，解決了實際問題。

本文介紹了關(guān)于起重機金屬結(jié)構(gòu)疲勞壽命可靠性分析，但是，仍存在許多方面亟待改進，需做進一步研究：

（1）需要提高分析的實時性。

能夠同時記錄各種吊載和結(jié)構(gòu)狀態(tài)信息的電子監(jiān)控裝置，并且設(shè)計出監(jiān)測反饋信息實時預(yù)估系統(tǒng)，大幅度提高生產(chǎn)的安全性，預(yù)防重大事故發(fā)生，出現(xiàn)問題及時處理，提高起重機剩余壽命。

（2）提高起重機疲勞壽命預(yù)估方法的通用性。此分析方法更多地局限于單一類型的起重機上，若能加強疲勞壽命理論研究，提出同類型的起重機的分析方法更好。