基于受损桥式起重机的检验探讨

2022-02-13刘桉

中国设备工程 2022年3期

刘桉

（天津市特种设备监督检验技术研究院，天津 301600）

随着我国工业和基建行业的发展，起重机在生产制造、货物装卸等各个方面的重要性逐渐凸显，桥式起重机因其独特的结构使其适用于各种恶劣环境，往往需要在高温、腐蚀、灰尘环境下持续工作，对其使用寿命造成严重的危害。起重机作为大型特种设备，如果出现故障或者损坏，会对安全问题造成非常严重的影响，为了避免安全问题的产生，就需要提升对起重机的安全检修水平，尽早地发现起重机运行过程中的安全隐患，并且采取有效的应对措施。

1 起重机受损情况枚举

起重机在实际的运行过程中，受到的影响因素较为广泛，会出现各种难以预计和探查的安全问题，主要包括：裂缝、腐蚀、磨损和断裂，等等，这些问题的探查手法和定性标准各有不同，但是，这些问题出现的时候往往会伴随着非常严重的安全问题。降低起重机的安全起重重量，如果对这些问题没有做到及时的发现和处理，很可能导致在起重过程中额定起重重量大于实际起重机可以承载的重量，造成起重机坍塌或者重物坠落的事故。以上这些是经常遇到的起重机受损情况，接下来将对其进行简要的分析并且提出检修措施。

1.1 金属结构的损坏

对于已经工作运行多年的起重机进行广泛的调查分析后，发现起重机面临最严重的损坏问题往往是由金属构件的裂纹引起的，这种问题较为常见，对于桥式起重机而言，最容易发生金属裂纹的位置便是主梁横向的大隔板和主腹板位置，另外，也常见于下盖板的焊缝位置，这些部位往往承受来自重物的较大载荷，并且相对而言比较薄弱。如果这些地方出现裂纹，将会极大程度地影响起重机的实际起重重量，造成比较大的安全隐患。根据我国的相关标准，在金属结构件出现问题时，应该予以尽快更换，确保起重机的安全运行。

如果起重机的金属件出现裂纹而没有及时发现，在接下来的运行过程中疲劳断裂现象出现的概率将会大大增加，因为在金属发生裂纹后，其抗疲劳强度会显著下降，在运动幅度运动次数达到一定的阈值时便会产生断裂，图1描述的便是金属结构件在应对循环切应力时裂纹的拓展方向和拓展速度，对于金属结构件的这个指标应该予以充分的关注。

图1 疲劳循环函数

1.2 运动构件的损坏

在桥式起重机的结构设计中，运动部件主要有制动器、钢丝绳、车轮轨道三个部分。这些部分在吊装和运送重物时运动幅度往往较大，使其受损的主要因素有两个方面：一是在运动过程中受到的磨损作用，二是由于起重机超载对其结构造成危害导致其变形或者其他形式的损坏。制动器损坏会导致在实际的应用过程中会发生制动不灵、制动力不足、制动时制动轮温度过高、制动臂张开受限等等的情况，这些问题主要由油污、磨损以及弹簧失去弹性导致。在车轮和轨道之间容易发生打滑或者啃轨现象。啃轨现象主要发生的原因是起重机在安装过程中精度不足，导致出现跨度差的现象。打滑主要由于起重机其中重量过大导致重物惯性较大的原因，或者是制动设备失灵，不能及时使车轮停在导轨上，产生安全隐患。

1.3 电气控制系统的故障

电气控制系统的部件是起重机的主要构件之一，电气系统的故障形式往往较多，并且多为隐性故障，检修起来的难度较高，需要专门的电气工程师进行检修操作，电气设备的损坏原因主要是由于电路老化或者电路长时间过载导致损坏，控制系统中往往包含保险等安全附件以及高度限位器、行程限位器和重量限位器等等控制部件，这些部分的损坏往往是由于人为操作失误引起的。为了应对这个问题，应该对电路设计进行充分的研究，将可能出现老化现象的元件采取相应的保护措施，并且增加电气工程师的专业素养，雇佣能够有效处理问题的电气工程师。同时，提高操作人员的专业素养，保证能够了解电气设备的属性和电气设备操作方法，避免人为的操作失误影响起重机电器设备的运行。

2 受损桥式起重机的检测

2.1 逆向工程检测法

逆向工程最开始的应用是在产品的设计过程中，通过对已经掌握技术参数的设备进行全方位的剖析，提出改进措施并且落实到新一代产品上的技术，现阶段逆向工程技术是在产品检验工作中的一个关键手法。主要涉及数据的搜集和信息的预处理，以及误差分析方法和逆向工程软件方法，等等，在检验领域的应用虽然较少，但是也是完全可以应用的一项成熟技术。

首先，是对于金属结构的检验，对于桥式起重机而言，逆向工程检测法主要的操作是结合金属零件内部的实际情况对疲劳程度进行检测。通过对数据进行大量的搜集创建数学模型，分析零件的内部组织变化，结合零件在起重机中工作的实际情况，对比分析数学模型是否合理，并且根据实际情况逐步完善数学模型，通过模拟计算的方法对零件的安全性进行分析，为接下来的起重机维护工作提供良好的数据支撑。

其次，是对于运动的机械部分，运动机械部分的检查需要工作人员有足够的耐心，在日常的目视检测过程中，应该对各种机械运动部件的完整性和磨损程度进行关注，其中钢丝绳是重点的关注对象，钢丝绳是直接连接重物的设备，其牢固程度直接关系到生产的安全性，加强对钢丝绳的安全检测，谨防钢丝绳突然断裂的事故发生。对于其他的运动部件，应该在检查的同时决定下次维护的时间，并且定期清理轨道和制动器等设备表面的油污积累情况，有需要应该及时联系厂家对零件进行维修或者重新设计。

2.2 安全性能探测方法

对于起重设备的金属安全性能探测方法主要采用的是无损探伤方式，其目的是检查起重机的金属结构是否存在微小的裂纹，焊接的焊缝是否有足够的连接紧密型。通常采用的检测方法有超声波、磁粉探伤手法。在对故障的起重机检修工作中，如果不能确定是否为裂缝缺陷，应该对起重机结构的各种力学性能，如拱度、静态刚度等参数进行测定，判断起重机的实际载荷能力。除此之外，应该对起重机的主要受力部位进行应力分析，对金属运动部件进行动态监测。对于起重机在运行过程中各种部件的运行状态进行检测。从以往的经验来分析，起重机最容易发生安全事故的位置是主梁中部，应该在此位置设置传感器，检测其运行状态，在发生安全隐患时应该及时发出报警。

2.3 有限元计算

有限元计算的方法是为了检测起重机的各种金属构件能否达到使用的标准。通过有限元计算的方法可以对起重机各个受力部件进行数据分析，判断出现裂纹的原因，最终预测修复结果，是一项涉及多种设备参数的计算方法。

3 起重机的修复工作

对于起重机的修复工作应该引起充分的注意，对于主梁的现象，应该首先使用砂轮机对主梁的毛刺进行打磨，保证缺口的光滑完整，然后使用高强度钢（Q345T）对断裂处进行焊接修补，如果受损部位有装配孔，应该对该位置的装配孔进行取消，重新设计装配工艺来确保焊接部位能够保持较高的强度和刚度。对于裂纹的处理应该更加谨慎，裂纹是危害起重机安全运行的最主要因素，因为起重机各个部分功能的要求不同其材料强度也大相径庭，温度系数、焊接工艺、焊接热影响区域、焊接内部组织等等又有较大的差异，导致很难在裂纹发生初期便发现其存在，应该对不同位置的裂纹进行充分的预案，采取不同的处理方法，在对裂纹进行处理前，一定要先行查明裂纹部位的材料种类、厚度、尺寸等因素，并且将裂纹附近进行清理，采用探伤手段对裂纹进行分析，最后进行统一的修复处理。