起重機械檢驗新技術探討

郭洪锍，盧德俊

（江蘇省特種設備安全監(jiān)督檢驗研究院泰州分院,江蘇 泰州 225300）

工業(yè)和建筑業(yè)的發(fā)展，使起重機械使用量的不斷增加。起重機械主要用于工業(yè)生產(chǎn)和建筑工程中。近年來的事故調(diào)查統(tǒng)計表明，起重機械安全形勢嚴峻，起重機械檢驗工作任重道遠。因此提高起重機械檢驗水平和檢驗技術顯得迫在眉睫，本文從實際出發(fā)，結合理論對起重機械的相關檢驗技術進行分析。

1 起重機械檢驗技術要求

根據(jù)《特種設備安全法》、《起重機械定期檢驗規(guī)程》等法律法規(guī)要求，不同類型的起重機械應該按照其設計、制造、驗收等技術條件進行檢驗檢測。針對不同的結構件和特殊結構容易產(chǎn)生缺陷的類型采用相應的檢驗方法，保證關鍵結構件不能出現(xiàn)安全隱患。

2 起重機械檢驗技術的理論研究

目前對起重機械的理論研究主要是采用可靠性設計、優(yōu)化設計、有限元法和CAD技術對起重機械進行結構、應力和可靠性等方面的設計校核。我國較早地開發(fā)了適于起重運輸機械金屬結構力學分析的通用有限元程序，采用自編程序和引進大型程序SAP5、ADINA等，對塔式起重機金屬結構和部件進行了分析。

在大型起重機械的檢驗中，可以采用HYPERMESH、ABAQUS、ANSYS等有限元軟件對起重機械關鍵零部件進行數(shù)值模擬，可以用于無法進行現(xiàn)場載荷實驗的場所。另外在起重機械的事故原因分析中，采用計算機數(shù)值模擬的方法也是重要手段之一。

另外，一些老齡化起重機械，尤其是在港口起重機等承受繁重吊裝業(yè)務的起重機械，經(jīng)常會出現(xiàn)金屬結構故障，如果繼續(xù)使用就會存在嚴重的安全隱患。因此可以對起重機械進行有限元分析，對金屬結構件進行計算，找出潛在危險部位，可以大大提高檢驗檢測效率，同時對起重機械金屬結構的巡檢周期，監(jiān)測方案提出合理化建議。

3 起重檢驗新技術初探

3.1 聲發(fā)射技術

聲發(fā)射檢測技術的基本原理就是通過用藕合在被測物表面上的壓電陶瓷傳感器將被測物內(nèi)聲發(fā)射源所產(chǎn)生的彈性波轉變?yōu)殡娦盘?，然后將這些電信號加以放大并且進行數(shù)模處理使之特性化，在輸出端予以顯示和記錄，從而獲得被測物內(nèi)聲發(fā)射源的波形及特征參數(shù)，圖1為聲發(fā)射檢測原理圖。通過對聲發(fā)射設備獲得的各種聲發(fā)射信號以及各種參數(shù)進行分析檢測，知道材料內(nèi)部的缺陷情況。聲發(fā)射技術可以用來檢測起重機械主梁、支腿等關鍵結構件內(nèi)部的裂紋及腐蝕情況，圖2為某型號起重機械聲發(fā)射檢測中探頭布置示意圖。

我國引入聲發(fā)射技術，主要在承壓類特種設備檢驗檢測中，在機電類尤其是起重機械檢驗檢測中應用較少。近年來隨著高新技術的發(fā)展，聲發(fā)射技術逐步向多通道、高精度方向邁進，并且衍生到材料等眾多領域。聲發(fā)射技術不僅可以檢測出起重機械關鍵零部件的自身缺陷，還能檢測出因環(huán)境和疲勞過載等產(chǎn)生的構件腐蝕及裂紋等重大隱患并且能精確定位。聲發(fā)射技術在起重機械首檢和老舊起重機械安全評估中有很大的應用空間。

圖1 聲發(fā)射檢測原理圖

圖2 探頭布置示意圖

3.2 漏磁檢測技術

戶外大型起重機械尤其是港口機械長期暴露于潮濕空氣中，在使用過程中受到風吹、日曬、霉菌介質的侵蝕，使得鋼結構表面涂層逐漸破壞而失去保護能力，如果不及時發(fā)現(xiàn)并進行修復，腐蝕將加速擴展，最終影響起重機械鋼結構的強度和剛度，降低工作安全性，嚴重的會產(chǎn)生斷裂、垮塌、傾覆事故。

可以根據(jù)大型起重機械鋼結構的特點，設計制作多組帶有不同人工缺陷、不同板厚的試板用于漏磁檢測儀的校準和標定，模擬鋼結構表面腐蝕的工況。在實驗室進行構件厚度、缺陷類型、腐蝕表面等影響因素對漏磁檢測結果的影響，并且對采集到的信號進行時域和頻域分析，得出初步檢測結論。對在用大型起重機檢驗現(xiàn)場進行漏磁檢測，和實驗室結果進行比對，證實漏磁技術可以用于大型起重機械金屬結構腐蝕檢測。

鋼絲繩是起重機械中的關鍵部件，通常采用漏磁方法對鋼絲繩進行無損檢測。利用探頭局部飽和磁化鋼絲繩，如果鋼絲繩存在缺陷，其磁場特征參數(shù)會產(chǎn)生變化，而表征磁場特征的參數(shù)正是判斷鋼絲繩缺陷情況的關鍵要素。采用電磁法對鋼絲繩檢測，可以對鋼絲繩的缺陷進行定量和定性的分析，及時發(fā)現(xiàn)鋼絲繩是否存在腐蝕或斷絲，還能夠分析鋼絲繩的斷絲數(shù)和橫截面積損失量等信息。

3.3 應力測試技術

對于使用年限較長的老舊起重機以及承受重載及交變載荷的港口起重機，在使用過程中容易受到工程零件表層的腐蝕、磨損和變形等問題，同時起重機械的工作性質決定了起重機械要承受重載及交變載荷，這些因素使起重機金屬結構的強度和剛度受到影響。另外在起重機械現(xiàn)場安裝過程中，由于受到焊接工藝和安裝工藝的影響，金屬結構件是否能滿足強度、剛度要求，也需要有相應技術進行校核。應力測試技術主要是測量通過獨特的膠水粘附在金屬結構件表面的薄片電阻的電阻值，金屬結構在工作過程中，由于受到載荷作用擠壓應變片從而改變其電阻值，推算出金屬結構件受力的大小和方向。

4 結語

作為生產(chǎn)安全休戚相關的特種設備，起重機械檢驗一直是一項任重而道遠的工作。尤其在取消了起重機械的制造監(jiān)檢后，起重機械的在用檢驗就顯得尤其重要。檢驗機構除了按照《特種設備安全法》和《特種設備安全技術規(guī)范》的要求進行檢驗外，還要大力研究和使用新的檢驗技術實現(xiàn)對起重機械的檢驗，不斷開拓創(chuàng)新，提升起重機械檢驗的水平和要求，消除設備安全隱患，保證起重機械安全、平穩(wěn)、健康運行，保證生產(chǎn)安全。