起重机桁架式吊臂销轴孔磨损修复方案

赵杰瑛

（中海石油（中国）有限公司湛江分公司，广东湛江 524000）

0 引言

中海油某平台有1台16 t起重机，为MANITEX INC公司ML2400/60起重机，目前已经运行23 a，桁架式吊臂是由两部分组成、由销轴连接。2017年在5 a特检中发现，吊臂中间连接部分4个主梁销轴孔出现严重偏磨问题。吊臂4个销孔出现磨损不但会使销孔强度降低，给运送货物带来安全风险，而且还会造成对应的销孔不同心，在负重运行中会给吊臂一个旋转力，对起重机平稳运行会有较大影响。

常规修复是根据销孔磨损的严重程度进行销孔头部分更换。由于该起重机属于20世纪90年代初的进口设备，整个桁架式吊臂缺少数据进行模态分析以及销孔部分更换的数据，更换销孔部分的想法无法实现。但是更换整个吊臂，费用高、时间久，对于平台很难实现。另一种方法就是对销孔进行补焊再修复。由于销孔偏磨严重，补焊不但会造成应力集中而且后期硬度高、难加工，也无法保证销孔的精度。

1 销孔现状分析

对该平台16 t起重机吊臂销轴孔进行测绘，发现目前4个销轴孔均存在腐蚀、磨损现象。

（1）4条销轴有3条受力，其中右下处位置销轴无受力，可轻松取出。

（2）4个销轴孔均有腐蚀现象，孔径增大，其中右上、右下位置销轴孔腐蚀及磨损严重，销轴孔存在扩大和椭圆现象。

（3）销轴及销轴尺寸情况：正常4个销轴直径38.1 mm；经测左下方销孔尺寸最大位置直径为46.34 mm，最小位置直径为42.84 mm（图 1）。

通过测量，4个销孔偏磨情况基本一致，销孔成椭圆状，并且一一对应的销孔都出现不同心的状况。整个桁架吊臂材料为中间段连接处耳板材料为16Mn，销轴材料为42CrMo（椎38.1 mm）。销轴组合的结构如图2所示，2部分吊臂通过3个销孔由1根销轴连接起来。

图1 吊臂中段右下梁外侧销孔测量实况

2 修复方案确定

通过对销轴孔磨损腐蚀综合分析的修复策略为：通过在销孔内焊接衬套的方法修复销孔。根据销轴组合结构需要加工2种长度规格的衬套，衬套的外径与磨损销孔相符，衬套内径20 mm，外侧便于焊接需要加工30°斜面，衬套与定位块的材料均为Q345/D36（图3）。然后再根据吊臂一一对应的2个主梁销孔长度，加工1根1200 mm的辅助定位同心度的轴，材料为20#钢。（图4）。

图2 仨桁架式吊臂销轴结构

图3 销孔衬套规格

图4 对应2个销孔定位同心度的辅助轴结构

作业前需将起重机吊臂拆下，放到一个比较水平的位置进行作业，拆掉对应的上部主梁的2个销轴，用砂轮机将销孔内部打磨干净，并根据各个销孔磨损情况将衬套外形逐个打磨成与销孔相匹配的椭圆状，并按照图5，将定位同心度的辅助轴与将桁架上对应的2个销孔各个衬套安装起来，在确保每个销孔3个衬套及辅助轴都连接配套到位后，再对衬套进行焊接固定。

图5 2个销孔用定位同心度的辅连接焊接图

所有衬套焊接完成后进行焊缝检验，确保所有焊缝都合格然后用预制好的工装固定磁力钻，对所有衬套内孔进行扩孔—铰孔最终达到要求的尺寸椎38.1 mm，然后回装销轴、连接吊臂、回装吊臂进行下一步的试重工装。

3 修复方案实施

按照确定的修复方案，拆卸16 t起重机桁架式吊臂，确保整个吊臂两部分水平放置。销轴不受力可以轻松拆卸，安装好每个销孔内的3个衬套并连接好辅助轴进行同心度调整。在这个过程中，可以打磨衬套的外径，来保证整个6个衬套及辅助轴都安装到销孔内并配合合适。

（1）衬套焊接。定位好衬套好后，焊接好外衬套的一边。焊接时应注意衬套与销孔配合一致，不要卡到其他的孔中去，以防脱开时卡住。焊接中间衬套的一边、焊接外衬套的一边后，退出所有辅助销轴销，再进行销孔衬套的全面焊接和检验。焊缝检验合格后，修磨耳板，再将所有的销连接好。继续按照相同工序完成吊臂上另一组销孔衬套的焊接及检验。

（2）衬套内径扩孔到要求尺寸。4组总共12个衬套焊接检验完成后，将原来衬套椎20 mm的内径加工到椎38.1 mm；取出辅助轴用预制好的工装将磁力钻固定到销孔一侧并对中，以衬套内孔定位，用薄垫片调整好磁力钻进行固定，再进行钻扩孔—铰孔。

按照上述步骤依次按“左下—右上—右下—左下”的顺序进行所有销孔的修复。

开始组装吊臂中段，安装新销轴（销轴材质42CrMo）。表面进行打磨，检测合格后记录修补处并对该区域进行防腐油漆。

4 试重取证

起重机作为特种设备，修复后需要按照CCS（China Classi-fication Society，中国船级社）的要求试重取证。试重分为静载和动载2部分。

（1）动载测试。按照要求按照额定载荷16 t的动载SWL（Safe Working Load，安全工作负荷）50%（8 t）、SWL100%（10 t）进行起升、变幅及回转动作并记录相关数据，所有数据都在标准范围内，动载测试合格。

（2）静载测试。按照CCS要求按照额定载荷16 t对其进行1.25 倍 SWL（20 t）静载试重，试重时间为 5 min，5 min 内重物没有位移变化，静载测试满足要求。静载试重完成后要对其进行满载16 t的“三连动”（起升、变幅及回转）试重。试重完成后对吊臂修复部位进行磁粉探伤，经确认没有发现裂纹，试重报告经CCS、维修方签字确认并提交完工文件，起重机取得CCS颁发的证书恢复使用。

5 结论

经过本次维修，涠洲11-4A平台起重机桁架式吊臂最终经过试重获得了CCS颁发的合格证书，恢复正常使用的能力。通过后期几个月的稳定运行监控，说明本次检修达到了预期效果。

起重机作为海上平台安全设备，对平台正常运行起到很重要作用，本次改造不但周期短、大大的消除了对现场安全的影响，而且改造维修费用低，特别是安全方面带来的效益很大。海上平台设备类似销轴连接的不少，一方面长时间运行会出现磨损，另一方面海上盐分大、腐蚀情况也严重，一旦出现磨损腐蚀的情况，尽快维修降低安全影响很关键。