港口起重機械金屬結構安全技術與檢測檢驗分析

任祖全

（瀘州市特種設備監督檢驗所，四川 瀘州 646000）

起重機械屬于國家明文規定的涉及人身、財產安全的大型特種設備，強化其安全監測以及維修保養，尤其是應用年限過長存在疲勞破壞起重機械的安全監測以及維修保養至關重要[1,2]。多數港口大型起重機械的使用壽命在20年～25年左右，對于港口起重機械服役到期后的處理問題一直困擾著港口管理人員。因此，對于港口起重機械金屬結構的安全監測以及故障問題檢測分析維修成為解決以上問題的最佳選擇[1]。

1 港口起重機械金屬結構的安全監測要求

對于港口起重機械金屬結構的基本安全監測要求是確保其運行的安全性、適用性以及耐久性。港口起重機械在實際工作中應確保起重機械金屬結構的穩固，避免疲勞破壞等現象。再者，即為防治腐蝕，保持耐用持久性，避免影響起重機械的整體使用壽命。

①承載能力安全性:為確保承載能力的安全性，對于港口起重機械的安全監測包含整體強度監測、穩定性監測以及疲勞強度監測。

②正常使用安全性:由于工作級別選型低于實際使用環境工作級別，造成過度疲勞磨損，從而降低正常使用壽命，致使設備提前報廢。為確保正常使用安全性，對于港口起重機械的安全監測包含靜態的抗彈性變形剛度以及動態的抗大幅振動剛度。

③連接安全性:為確保連接安全性，對于港口起重機械的安全監測包含金屬結構的焊接牢固性、高強度螺栓的連接穩固性。

④各安全工作部件的可靠性:為確保安全部件的可靠性，應對港口起重機械行程限位器、高度限制器、起重量限制器、力矩限制器、回轉限制器等進行安全檢查，確保港口起重機械正常操作的安全性。

2 港口起重機械金屬結構的安全監測技術

在港口起重機械的金屬結構安全監測中應按照外觀檢查、靜態測量、試驗考核、分析判斷的完整程序進行，安全監測中需要融合考慮環境因素、檢測部位硬度以及試驗要求因素對于安全監測結果的影響[2]。

2.1 傳感監測技術

①應力監測：傳感監測技術可以對港口起重機械的整體安全健康狀態進行全面分析監測，獲取起重機械金屬結構的運行工作狀態參數。光纖光柵安全監測技術相對于傳統應變片監測技術具有一定的進步優勢性，其可有效規避電磁干擾、銹蝕、高溫環境影響等問題，對于港口起重機械金屬結構的整體物理參數進行精準的監測。其在室外工作環境中的長期應用不受限制，安全監測效果佳。②聲發射信號監測：聲發射信號監測技術主要監測港口起重機械產生的聲發射信號，判定起重機械在運行狀態下的受損情況。聲發射信號監測技術易于受到起重機械復雜結構的影響，產生多發性聲發射源，不利于信號的識別判定，因此其適用于簡單型起重機械的安全監測，且僅適用于短距離傳輸聲發射源的信號接收判定。

2.2 監測和診斷系統

對于港口起重機械的監測診斷系統包含離線監測系統、便攜式狀態監測及故障診斷系統以及在線狀態監測系統。離線監測系統可進行簡單的數據分析，同時可進行實時數據記錄分析。便攜式狀態監測系統可實現數據的一體化收集、監測分析，相對于離線監測系統，其可實現起重機械金屬結構反饋數據的儲存，并進行趨勢預測，但數據的儲存量有限，且其無法實現對于起重機械金屬結構的實時性監測。在線狀態監測系統則是在離線檢測系統基礎上，完善增加無線通訊技術，實現起重機械金屬結構監測數據的實時無線傳輸，是目前應用效果最佳的安全監測系統。

3 港口起重機械金屬結構實際安全問題的檢測檢驗分析

（1）金屬結構銹蝕問題的檢測檢驗分析：對于港口起重機械金屬，由于港口水汽以及鹽霧等大氣環境問題，起重機械的金屬結構常存在不同程度的銹蝕現象。對于港口起重機械的防腐蝕施工要求較為嚴格，表層清潔不徹底可加速腐蝕速度，增加腐蝕嚴重程度。因此應強化起重機械的金屬結構銹蝕問題檢測檢驗與防腐蝕管理。

（2）金屬結構焊接裂紋問題的檢測檢驗分析：港口起重機械的金屬結構部分并非一體化形成，而是有金屬進行焊接拼接而成。長期受力作業狀態下，可造成金屬結構疲勞損壞，出現焊接裂紋現象。在變應力作用下，焊接裂紋由小變大，整體承載受力面積不斷縮小，長此以往，受力值超過可承受強度后，則出現金屬結構零部件斷裂的現象，嚴重影響起重機械的使用，并造成港口流動人員人身安全以及財產安全威脅。

（3）金屬連接件的檢驗檢測：在港口起重機械金屬結構檢測中，應仔細檢測螺栓、銷、軸、傳動部件等情況，及時發現連接件松動現象，確保無缺件以及損壞件情況。對于連接件缺失、裂縫、螺紋磨損嚴重以及表面剝脫現象，及時進行連接件更換，避免因連接件松動或者缺失損壞造成的安全隱患。

（4）安全結構部件檢測檢驗分析：安全部件由于長期暴露于室外，受作業環境影響，存在構件失效，或連接線路老化失效等現象。對于極限位置限制器等安全部件檢查，檢查變幅機構、起升機構以及運行機構達到設置位置時是否出現報警現象，是否自動切斷運行至危險方向的源動力，檢查各安全機構的動作可靠性。如門座式起重機的力矩限制器，對于力矩限制器的檢測檢驗可采取增重法以及增幅法，整體測定起重機械的力矩限制器靈敏性、可靠性以及報警設置等。通過動作試驗，達到檢查安全部件有效性的目的，并對失效部件進行及時維修或更換。

4 結語

對于各大型港口的物資搬運、集裝箱吊裝等均離不開港口起重機械的輔助轉運作業。常見港口起重機械的類型包含橋式起重機械、門式起重機械、船用起重機械以及門座式起重機械等，各大港口起重機械可有效提升港口物資轉運的效率性，操作安全便捷。但港口起重機械受到大氣環境、長期承重壓力、服役使用年限等多方面因素的影響，常存在不同程度的銹蝕、金屬焊接斷裂、失穩性、低強度性等金屬結構安全問題，嚴重阻礙港口生產發展，影響港口流動人員的安全。明確港口起重機械金屬結構的基本安全監測要求，采用適用性港口起重機械的金屬結構安全監測技術，進行全方位的港口起重機械金屬結構實際安全問題的檢測檢驗分析，是確保港口起重機械安全運轉的必要保證。

[1]許遵勇,孫遠韜.港口起重機械裂紋診斷系統原理、應用及其改進[J].中國水運（理論版）,2007,5(3):204-206.

[2]劉毅.動態信號測試分析系統在大型金屬結構檢驗中的應用研究[D].中國地質大學(武漢),2010.