李治軍，于廣超，郭昕航

（天津市特種設(shè)備監(jiān)督檢驗技術(shù)研究院，天津 301600）

當(dāng)前，起重機(jī)械在國內(nèi)各種物料的起重、運輸以及裝卸等諸多活動中有廣泛應(yīng)用，逐漸成為現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中的必需設(shè)備之一，橋式起重機(jī)便是常見類型之一，其在企業(yè)生產(chǎn)實踐中占據(jù)重要地位。起重機(jī)主梁變形是機(jī)械應(yīng)用中常見情況之一，其可能成為重大故障問題發(fā)生的根源，輕則干擾正常的生產(chǎn)活動，嚴(yán)重時會誘發(fā)重大的生產(chǎn)事故，對人們生命財產(chǎn)安全構(gòu)成威脅。怎樣減少或規(guī)避以上情況，使機(jī)械設(shè)備安全可靠運行有更大的保障，提升安全生產(chǎn)效率，是當(dāng)下業(yè)內(nèi)人員不斷探究的共同問題之一。

1 起重機(jī)主梁變形的表現(xiàn)形式及危害性

主梁上拱度減小甚至消失而形成下?lián)?、主梁發(fā)生橫向側(cè)彎、主流出現(xiàn)肉眼清晰可見的波浪形及橋架架對角線嚴(yán)重超差等是主梁變形的主要表現(xiàn)形式。以上情況對起重機(jī)形成的影響主要有：一是不利于小車車輪與軌道的可靠接觸，四個車輪無法同時接觸軌道，發(fā)生受力不均情況，最后出現(xiàn)啃軌現(xiàn)象，勢必還會降低小車運行效率；二是當(dāng)變形抵達(dá)一定程度時，小車軌道會出現(xiàn)坡度，其運行時要克服爬坡帶來的阻力，制動停運后小車溜車現(xiàn)象的發(fā)生率顯著增加；三是對大車運行機(jī)構(gòu)性能造成不良影響，導(dǎo)致聯(lián)軸器偏斜角明顯增大進(jìn)而出現(xiàn)嚴(yán)重磨損，發(fā)生齒斷情況，嚴(yán)重時造成運行機(jī)構(gòu)無法正常運作；四是若出現(xiàn)十分嚴(yán)重下?lián)锨闆r，下蓋板與腹板的拉應(yīng)力抵達(dá)金屬材料的屈服極限時，裂紋或脫焊情況的發(fā)生率會顯著增加，若依然頻繁應(yīng)用起重機(jī)作業(yè)，則很容易造成主梁報廢。

2 橋式起重機(jī)主梁變形的影響因素

2.1 內(nèi)部應(yīng)力

對于主梁構(gòu)件，其在生產(chǎn)制造互動中，設(shè)備本體的內(nèi)部應(yīng)力會對金屬構(gòu)件產(chǎn)生直接影響，若相關(guān)人員強(qiáng)制性地組裝設(shè)備零部件，其就會形成內(nèi)部應(yīng)力，導(dǎo)致其后期投用時出現(xiàn)不同程度的形變問題。焊接與制造時，部分工人可能沒有規(guī)范地使用加工工藝，容易使主梁局部出現(xiàn)大小不等的內(nèi)應(yīng)力，且這些例均作用在起重機(jī)本體上，是塑性變形問題的主要誘因。在起重機(jī)械長期運作時，殘余的內(nèi)應(yīng)力會均勻分布，增加了焊接變形問題的發(fā)生率，主梁變形現(xiàn)象相繼出現(xiàn)。

2.2 設(shè)計和制造不夠合理

機(jī)械的設(shè)計、制造情況直接影響其后期使用安全性、效率。橋式起重機(jī)設(shè)計、制造時，若沒有嚴(yán)格執(zhí)行相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、技術(shù)要求等，則容易使主梁出現(xiàn)較大誤差，埋下隱患因素，最后引起嚴(yán)重的變形問題。制造時若沒有科學(xué)選擇鋼材，鋼材性能、尺寸等和設(shè)計要求之間存在較大出入，那么若將這種情景下制造出的起重設(shè)備用于工程現(xiàn)場，會造成主梁承擔(dān)的工作負(fù)荷超出限值，出現(xiàn)較大的變形情況。

2.3 吊裝與運輸不夠科學(xué)

起重機(jī)主梁為長大型構(gòu)件，剛度小、彈性偏大時其主要特點，生產(chǎn)裝配時存有較大的內(nèi)應(yīng)力，很多細(xì)節(jié)問題容易被忽視，若沒有嚴(yán)格按照規(guī)范要求執(zhí)行任務(wù)，則很容易造成橋架局部結(jié)構(gòu)發(fā)生變形情況。

2.4 養(yǎng)護(hù)不到位

如果起重機(jī)長期處于高溫、易腐蝕的工況下運行，則很容易造成金屬材料的自身性能發(fā)生改變，屈服度逐漸降低。若溫度過高，則很容易出現(xiàn)溫度應(yīng)力，增加主梁發(fā)生變形的風(fēng)險。

3 主梁變形問題的修復(fù)方法

3.1 火焰校正法

這是當(dāng)下修復(fù)起重機(jī)主梁變形問題的常見方法之一，這種方法在應(yīng)用時自身有很強(qiáng)的靈活性，適用于修正處理主梁構(gòu)件發(fā)生的各種變形問題。在具體修復(fù)實踐中，要使橋式起重機(jī)整體落地，這是修復(fù)工作實施的重要基礎(chǔ)，修復(fù)操作通常會歷經(jīng)較長的工作周期。在現(xiàn)場操作時，火焰校正法利用金屬溫度和機(jī)械性能兩者之間的關(guān)系，基于熱脹冷縮的自然機(jī)理，于主梁上選出上小下大的區(qū)域進(jìn)行加熱處理，實測其集中加熱600℃時，周邊的金屬構(gòu)件會對加熱區(qū)形成一定的影響，造成其不能自由伸張進(jìn)而發(fā)生塑性壓縮。若低碳鋼是主梁構(gòu)件的主要制造材料，那么當(dāng)加熱至600℃時，材料的屈服極限就會緩緩降到0，加熱區(qū)相繼會出現(xiàn)不同程度的熱塑性變形現(xiàn)象，冷卻收縮會使全部加熱區(qū)生成內(nèi)部對拉力，逐漸拉近主梁金屬，直至中梁重新復(fù)原上拱狀態(tài)。若主梁下?lián)蟿蚍Q、順滑分布，則建議工作人員選定跨中兩側(cè)作為加熱處理區(qū)，確保加熱區(qū)對稱分布。若主梁下?lián)闲螤畈灰?guī)則，則要著重考察關(guān)鍵區(qū)域，可以將數(shù)個加熱區(qū)布置在出現(xiàn)顯著變形的下?lián)喜课弧?/p>

為了能較好地修整主梁變形問題，在具體操作時，嚴(yán)禁出現(xiàn)反復(fù)加熱同個部位的行為，規(guī)避因頻繁加熱而造成主流內(nèi)部再次形成較多的殘余應(yīng)力，勢必會降低主梁材料的機(jī)械性能。工作人員的手部也不可以同時朝著拉、壓方向加熱，主要是防控金屬材料在熱力作用下變脆，盡可能不用冷水做冷卻處理。不可以加熱主梁構(gòu)件的危險截面，督導(dǎo)工人嚴(yán)格依照修復(fù)設(shè)計流程及現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行操作，一旦火焰校正部分順序顛倒將會造成現(xiàn)場修復(fù)失敗?；鹧嫘ＵY(jié)束后，一定要做好主梁的加固處理工作，合理應(yīng)用烤點，利用其增加危險截面的實際負(fù)荷應(yīng)力，防控發(fā)生塑性變形情況，可以采用將槽鋼加焊在主梁下方的方式去進(jìn)行加固處理。

3.2 預(yù)應(yīng)力法

這種修復(fù)方法的作用原理可以做出如下概述，以主梁構(gòu)件的空載為基礎(chǔ)，給主梁施加部分預(yù)應(yīng)力，在有外加力矩作用的工況下，主梁的上下蓋板將會形成預(yù)拉應(yīng)力、預(yù)壓應(yīng)力。在起吊重物的工況中，起重機(jī)主梁上下蓋板出現(xiàn)的工作應(yīng)力將會抵消預(yù)應(yīng)力，主梁應(yīng)力相應(yīng)被弱化，對主梁實際荷載的增加形成不良影響，最后發(fā)生下?lián)暇植孔冃吻闆r。合理應(yīng)用預(yù)應(yīng)力法是修復(fù)主梁變形問題的可行方法之一，使主梁上拱較好地滿足安全運行標(biāo)準(zhǔn)要求，有助于提升橋式起重機(jī)的使用效率。工作人員進(jìn)行拉筋拉緊的工況中（圖1），實地測量主梁的上拱值，確保主梁下蓋板的外壓力值處于限定區(qū)間中，以防超出金屬材質(zhì)的承受范圍。預(yù)應(yīng)力法修復(fù)主梁的常見工況主要有以下幾種。

圖1 預(yù)應(yīng)力法修復(fù)主梁的原理

一是使用時間相對較漫長的起重機(jī)；二是主梁剛度偏低、承載能力不夠；起重機(jī)設(shè)備長期處于滿負(fù)荷工作狀態(tài)；作業(yè)環(huán)境條件較惡劣。

3.3 重復(fù)施焊法

重復(fù)施焊，即采用大電流對主梁構(gòu)件焊縫進(jìn)行重復(fù)焊接，利用新出現(xiàn)的焊接變形修整主梁原變形問題，有效地整改既有的變形狀態(tài)與上拱度，這樣通常能在主梁修復(fù)實踐中取得良好效果。在具體實踐中，相關(guān)人員要全面分析主梁的變形狀況，如果有提高主梁拱度數(shù)值的需求時，則要對主梁的下蓋板和腹板角縫進(jìn)行重復(fù)焊接處理，要配合使用焊縫冷卻技術(shù)，這樣方能更科學(xué)、有效地刺激主梁金屬結(jié)構(gòu)的收縮過程，使其內(nèi)部生成拉應(yīng)力，最后有效提升主梁的上拱值。為了能減少或規(guī)避主梁構(gòu)件發(fā)生水平旁彎情況，建議于凸面板及上、下蓋板角縫處進(jìn)行重復(fù)焊接，這是控制主梁的水平旁彎情況的有效方法，能夠取得良好的修復(fù)效果。

4 結(jié)語

橋式起重機(jī)在長期的使用中，出現(xiàn)主梁變形問題難以完全規(guī)避，其會直接影響起重機(jī)機(jī)械性能，不利于生產(chǎn)作業(yè)安全、有效進(jìn)行。鑒于以上情況，相關(guān)人員要從思想上重視主梁變形問題，從諸多方面分析變形問題成因，編制出有效、可行的修復(fù)方案，實現(xiàn)合理檢測與維修，提升設(shè)備的完好率，使其應(yīng)用時創(chuàng)造出更多的經(jīng)濟(jì)效益。