塔式起重机倾翻坠落事故原因分析

2022-07-11邹石桥

石油和化工设备 2022年6期

关键词：机系统塔式起重吊钩

邹石桥

（湖南省特种设备检验检测研究院，湖南长沙 410117）

引言

塔式起重机是动臂装在高耸塔身上部的旋转起重机。工作范围大，主要用于多层和高层建筑施工中材料的垂直运输和构件安装。由金属结构，工作机构和电气系统三部分组成。近年来，随着城市建设的快速发展和高层建筑物的增加，塔式起重机的使用越来越普遍。

本文通过现场勘查、化学成分分析、金相组织分析和力学分析性对塔式起重机倾翻坠落事故原因进行分析。

1 塔式起重机系统基本情况

塔式起重机系统由金属结构，工作机构和电气系统三部分组成及其附件等三部分组成。

1.1 塔式起重机技术参数

图1 塔式起重机系统示意图

表1 主要技术参数（QTZ63B）

1.2 起重特性表及起重特性曲线

R 2.5～14.5 15 17 20 23 26.3 27 29 32 35 38 41 44 50 α=2 3.00 2.92 2.69 2.38 2.13 1.92 1.74 1.58 1.33 α=4 6.00 5.79 5.01 4.15 3.52 3.02 2.89 2.66 2.35 2.10 1.89 1.71 1.55 1.30

2 技术鉴定

2.1 现场勘察

测得变幅小车事故后处在离臂前端25.26米处，吊钩与空罐坠落时砸在备用标准节上然后落到地面，被砸中的标准节距离塔机回转中心为7.7米（图2、图3）。

图2 吊钩坠落位置

图3 小车位置

由于当日天气条件恶劣，北风六级，塔机顺时钟回转（逆北风回转），司机一般卸完料就起升加顺时钟回转，由于起升定滑轮轮缘缺损，造成起升钢丝绳在起升时脱槽，起升钢丝绳随即被卡死，吊钩并不会再上升；起升钢丝绳势必对小车起到向内牵引作用，但变幅钢丝绳会立即限制小车不朝起升牵引方向运动，两个拉力形成对峙，小车驱动机构机座与起重臂固定螺栓在此种受力状况下突然出现破坏，导致小车卷筒和电机位移，产生冲击力，使得起升钢丝绳被切断。由于冲击力的惯性作用,使得小车的变幅方向朝内(朝塔机回转中心)，吊钩与空罐坠落惯性方向也是朝内，这就是吊钩与空罐落在幅度为7.7米的地方,落点远远小于26.54米的原因。

2.2 化学成分分析

对断裂的三个螺栓（编号：1#、2#、3#）进行化学成分分析，结果见表2。分析结果表明，所使用的材料40Cr的化学成分符合 GB3077-1999《合金结构钢》的规定。

表2 化学成分分析结果

2.3 金相显微组织分析

对断裂螺栓取样进行金相分析，其组织为回火索氏体和少量铁素体，未见材质劣化现象。

图4 金相组织 400X

2.4 力学分析

螺栓材质：40Cr，力学性能:抗拉强度δb=600MPα、冲击值αkV=60J/cm2，截面积:S=πR2=π×10.92=373 mm2，空载时：幅度R=15.7m，单个标准节质量W=755KG=7550N（顶升加节配平要求），复原力矩M=RW=15.7×755=118530N·m（作用点在顶升油缸中心处）。

倾覆力矩:事故时小车所在幅度×吊钩与空罐重量

M1=（0.8+26.54）×（172+200）=101700.48N·m（作用在顶升油缸中心处，172 kg为吊钩重量、200 kg为空罐重量）。

M＞M1因此回转塔身与回转上支座连接螺栓前方是受拉力

P= [δb]×S =600×373=223800N，δb=P/S=223800/（373×4）=150MPα

[δb]＞δb静态抗拉强度合格

A=[αkV]×S=60×3.73=220.38J/cm2

αkV=（3720÷4）/3.73=240.93J/cm2

αkV＞[αkV],结构受到过大冲击，出现结构破坏。