港口起重机械金属结构安全技术与检测检验分析

任祖全

（泸州市特种设备监督检验所，四川 泸州 646000）

起重机械属于国家明文规定的涉及人身、财产安全的大型特种设备，强化其安全监测以及维修保养，尤其是应用年限过长存在疲劳破坏起重机械的安全监测以及维修保养至关重要[1,2]。多数港口大型起重机械的使用寿命在20年～25年左右，对于港口起重机械服役到期后的处理问题一直困扰着港口管理人员。因此，对于港口起重机械金属结构的安全监测以及故障问题检测分析维修成为解决以上问题的最佳选择[1]。

1 港口起重机械金属结构的安全监测要求

对于港口起重机械金属结构的基本安全监测要求是确保其运行的安全性、适用性以及耐久性。港口起重机械在实际工作中应确保起重机械金属结构的稳固，避免疲劳破坏等现象。再者，即为防治腐蚀，保持耐用持久性，避免影响起重机械的整体使用寿命。

①承载能力安全性:为确保承载能力的安全性，对于港口起重机械的安全监测包含整体强度监测、稳定性监测以及疲劳强度监测。

②正常使用安全性:由于工作级别选型低于实际使用环境工作级别，造成过度疲劳磨损，从而降低正常使用寿命，致使设备提前报废。为确保正常使用安全性，对于港口起重机械的安全监测包含静态的抗弹性变形刚度以及动态的抗大幅振动刚度。

③连接安全性:为确保连接安全性，对于港口起重机械的安全监测包含金属结构的焊接牢固性、高强度螺栓的连接稳固性。

④各安全工作部件的可靠性:为确保安全部件的可靠性，应对港口起重机械行程限位器、高度限制器、起重量限制器、力矩限制器、回转限制器等进行安全检查，确保港口起重机械正常操作的安全性。

2 港口起重机械金属结构的安全监测技术

在港口起重机械的金属结构安全监测中应按照外观检查、静态测量、试验考核、分析判断的完整程序进行，安全监测中需要融合考虑环境因素、检测部位硬度以及试验要求因素对于安全监测结果的影响[2]。

2.1 传感监测技术

①应力监测：传感监测技术可以对港口起重机械的整体安全健康状态进行全面分析监测，获取起重机械金属结构的运行工作状态参数。光纤光栅安全监测技术相对于传统应变片监测技术具有一定的进步优势性，其可有效规避电磁干扰、锈蚀、高温环境影响等问题，对于港口起重机械金属结构的整体物理参数进行精准的监测。其在室外工作环境中的长期应用不受限制，安全监测效果佳。②声发射信号监测：声发射信号监测技术主要监测港口起重机械产生的声发射信号，判定起重机械在运行状态下的受损情况。声发射信号监测技术易于受到起重机械复杂结构的影响，产生多发性声发射源，不利于信号的识别判定，因此其适用于简单型起重机械的安全监测，且仅适用于短距离传输声发射源的信号接收判定。

2.2 监测和诊断系统

对于港口起重机械的监测诊断系统包含离线监测系统、便携式状态监测及故障诊断系统以及在线状态监测系统。离线监测系统可进行简单的数据分析，同时可进行实时数据记录分析。便携式状态监测系统可实现数据的一体化收集、监测分析，相对于离线监测系统，其可实现起重机械金属结构反馈数据的储存，并进行趋势预测，但数据的储存量有限，且其无法实现对于起重机械金属结构的实时性监测。在线状态监测系统则是在离线检测系统基础上，完善增加无线通讯技术，实现起重机械金属结构监测数据的实时无线传输，是目前应用效果最佳的安全监测系统。

3 港口起重机械金属结构实际安全问题的检测检验分析

（1）金属结构锈蚀问题的检测检验分析：对于港口起重机械金属，由于港口水汽以及盐雾等大气环境问题，起重机械的金属结构常存在不同程度的锈蚀现象。对于港口起重机械的防腐蚀施工要求较为严格，表层清洁不彻底可加速腐蚀速度，增加腐蚀严重程度。因此应强化起重机械的金属结构锈蚀问题检测检验与防腐蚀管理。

（2）金属结构焊接裂纹问题的检测检验分析：港口起重机械的金属结构部分并非一体化形成，而是有金属进行焊接拼接而成。长期受力作业状态下，可造成金属结构疲劳损坏，出现焊接裂纹现象。在变应力作用下，焊接裂纹由小变大，整体承载受力面积不断缩小，长此以往，受力值超过可承受强度后，则出现金属结构零部件断裂的现象，严重影响起重机械的使用，并造成港口流动人员人身安全以及财产安全威胁。

（3）金属连接件的检验检测：在港口起重机械金属结构检测中，应仔细检测螺栓、销、轴、传动部件等情况，及时发现连接件松动现象，确保无缺件以及损坏件情况。对于连接件缺失、裂缝、螺纹磨损严重以及表面剥脱现象，及时进行连接件更换，避免因连接件松动或者缺失损坏造成的安全隐患。

（4）安全结构部件检测检验分析：安全部件由于长期暴露于室外，受作业环境影响，存在构件失效，或连接线路老化失效等现象。对于极限位置限制器等安全部件检查，检查变幅机构、起升机构以及运行机构达到设置位置时是否出现报警现象，是否自动切断运行至危险方向的源动力，检查各安全机构的动作可靠性。如门座式起重机的力矩限制器，对于力矩限制器的检测检验可采取增重法以及增幅法，整体测定起重机械的力矩限制器灵敏性、可靠性以及报警设置等。通过动作试验，达到检查安全部件有效性的目的，并对失效部件进行及时维修或更换。

4 结语

对于各大型港口的物资搬运、集装箱吊装等均离不开港口起重机械的辅助转运作业。常见港口起重机械的类型包含桥式起重机械、门式起重机械、船用起重机械以及门座式起重机械等，各大港口起重机械可有效提升港口物资转运的效率性，操作安全便捷。但港口起重机械受到大气环境、长期承重压力、服役使用年限等多方面因素的影响，常存在不同程度的锈蚀、金属焊接断裂、失稳性、低强度性等金属结构安全问题，严重阻碍港口生产发展，影响港口流动人员的安全。明确港口起重机械金属结构的基本安全监测要求，采用适用性港口起重机械的金属结构安全监测技术，进行全方位的港口起重机械金属结构实际安全问题的检测检验分析，是确保港口起重机械安全运转的必要保证。

[1]许遵勇,孙远韬.港口起重机械裂纹诊断系统原理、应用及其改进[J].中国水运（理论版）,2007,5(3):204-206.

[2]刘毅.动态信号测试分析系统在大型金属结构检验中的应用研究[D].中国地质大学(武汉),2010.