基于受損橋式起重機的檢驗探討

羅澤宏

（湖北特種設備檢驗檢測研究院恩施分院，湖北恩施 445000）

0 引言

隨著科技不斷發展，起重機在工業、農業的應用范圍愈加廣泛。由于橋式起重機的生產環境較為惡劣，需要在高溫、高壓、高腐蝕、灰塵量大的環境中工作，嚴重影響起重機的使用壽命。起重機作為一種大型的電氣設備，受損的橋式起重機在應用中會更容易造成安全事故問題，這就需要加強受損橋式起重機的檢驗工作，第一時間解決起重機已經出現的問題，保證起重機的運行安全。本文首先提出起重機受損情況與類型，分析現行的幾種檢驗方法，包括逆向工程、有限元計算等，最后提出集中損傷解決方法，旨在降低起重機運行中的安全隱患。

1 起重機受損情況分析

橋式起重機在實際工作當中，由于會受到多種因素影響，可能會出現不可預計或隱性損傷，包括裂縫、銹蝕、磨損和斷裂，等等，這些受損因素會對起重機正常運行帶來極大的影響。如果起吊設備吊運的重物重量較大，一旦超出了起重機的承載范圍，會導致主梁斷裂，重物墜落。

1.1 金屬損壞

通過實踐調查可知，對于服役多年的起重機來說，裂紋是最常見的問題，主要是起重機的零部件與金屬結構部分。金屬結構最容易出現裂紋的位置主要表現在主梁橫向大隔板和主腹板、下蓋板翼緣焊縫位置。這兩個位置是主要受力點，如果這兩個地方出現了裂紋情況，則會直接影響起重機的使用安全。在我國《起重機設計規范》當中提出，如果發現起重機金屬構件出現裂紋問題，需要第一時間更換，確保起重機的使用安全。

若起重機金屬結構出現裂紋問題，但沒有在第一時間發現，在起重機正常運行中可能會產生疲勞斷裂情況，金屬結構疲勞是指某點承受較大的應力，并且循環達到一定次數時因擾動而產生結構變化。疲勞斷裂的發生順序可以劃分為疲勞輕微裂縫、疲勞裂紋擴張和最終失效斷裂。一旦疲勞裂縫生成，裂縫在循環作用力擾動下（圖1），沿著剪切應力平面方向拓展，裂縫拓展速度和擴展方向主要是由局部應力集中情況確定的，需要著重關注。

圖1 疲勞循環函數關系

1.2 運動結構部分

橋式起重機在多年的使用當中，運動機構出現故障主要包括制動器、鋼絲繩和車輪軌道等3 個方面。其中，吊鉤鋼絲繩故障主要表現在受力變形、裂紋、斷裂，主要是受到超載、磨損等因素影響。制動器在實際應用中可能會出現制動不靈、制動力不足、制動輪溫度高、制動臂無法張開等，主要是因為油污、磨損、彈簧失效等因素造成的。車輪與軌道的主要故障是啃軌和打滑。啃軌是因起重機安裝中出現跨度差，磨損是因承載偏移導致和機械結構長期摩擦造成。

1.3 電氣控制系統問題

電氣控制系統是操控起重機的主要構件。電氣控制系統故障形勢豐富，檢測較為困難，導致電氣控制系統故障的主要因素是因為起重機長期負載運行而產生的老化問題。此外，控制系統還包括安全附件，包括高度限位器、行程限位器和重量限制器等。該類型故障主要是人為因素造成，包括人為誤操作以及人為拆除，缺乏日常保養等。

2 受損橋式起重機的檢驗

2.1 逆向工程檢測

受損橋式起重機檢驗當中，可以采用逆向工程原理進行檢驗，該方法可以找出起重機隱藏的故障隱患，還可以推導出起重機零部件的使用壽命。逆向工程原理最初是應用在產品以及機械零部件和零件工程設計模型當中，可以結合零部件現行參數為依據，對產品進行全面剖析，在了解產品性能的情況下，進行改善。逆向工程技術作為當今產品檢驗中的一項關鍵技術，其中包含了數據收集、測量技術、離散信息預處理、細分造型技術、誤差研究技術、逆向工程軟件技術、優化策略、仿真檢驗，等等。逆向工程在制造領域、設計領域發揮著十分重要的作用，但是在檢驗領域中的應用較少。結合逆向工程原理，將該技術應用到橋式起重機檢驗領域是完全可行的，可以有效檢測出起重機的內部問題，值得進一步推廣。主要檢驗方法如下。

（1）金屬結構檢驗。在橋式起重機金屬結構進行檢驗當中，主要是結合金屬零部件實際情況、疲勞情況展開檢測。在多次反復修改并建立規則之后，結合檢測規則對起重機實際表現情況展開一系列的檢驗，并參考各類項目檢驗的實際情況，確定起重機的安全性是否能夠達到標準。對受損起重機失效模式進行總結、分析，監測金屬結構健康情況、疲勞情況，為后續檢修工作奠定基礎。

（2）運動機械部分。對于運動機械部分來說，需要工作人員定期對零部件裂紋和磨損情況進行檢查，特別是鋼絲繩，由于鋼絲繩出現故障問題難以察覺，因此容易出現突然斷裂的情況，這就需要對鋼絲繩的磨損程度展開檢測。此外，制動器裂縫也是需要重點關注的問題，通過觀察發現制動器裂縫，檢查表面是否堆積油污，定期對鋼軌、車輪進行養護和清理，保證整體的整潔性。對于啃軌問題來說，由于是安裝帶來的問題，需要和生產廠家聯系重新進行安裝和設計，主要是檢查跨度差異，修復跨度差異即可避免啃軌問題發生。

（3）控制系統部分。結合上述的分析與研究，導致控制系統失效的主要因素就是人為因素，因此通過傳感器等檢測控制設備性能之外，還需要重點考慮機械監管人員的質量意識以及使用單位的安全生產體制。制定完善的起重機使用、檢驗制度體系，要求工作人員嚴格按照制度標準展開檢驗工作。隨著檢驗工作的持續運行，需要大力加強機械安全工作的推廣與宣傳工作，對于特種設備來說，特別是新型的特種設備，必須要對操作人員、管理人員展開培訓，這樣才能夠保證檢驗質量。

2.2 安全性能檢測方法

安全性能檢測方法需要對斷裂部位和受損部位進行探傷檢查，主要是為了查找金屬結構當中是否存在微小裂縫問題，還需要將主梁下蓋板對縫進行焊接，腹板和下蓋板鏈接部位的焊縫采用超聲波、磁粉探傷。在受損橋式起重機探傷完畢且確定不是裂縫缺陷后，即可展開起重機現場檢查工作，也就是進行安全性能試驗工作，主要是對拱度、靜態剛度等參數進行測量，從而判定受損起重機的實際荷載能力。此外，還需要對危險部位的應力水平、金屬結構進行動態檢測，判定起重機在實際運行中的各類性能。理論來說，起重機最危險的部位實則就是位于跨中截面，所以要在兩個主梁跨中部位上的蓋板內側設置一個單片檢測點，這樣可以獲得彎曲應力動態變化信息數據。

2.3 有限元計算

有限元計算方案的最終目的是檢測起重機金屬結構是能夠達到使用標準需求。通過開展有限元計算方法，可以獲取起重機的運行受力信息數據，以及判定出現裂紋的原因。通過對修復之后的金屬結構展開有限元分析，能夠有效預測最終的修復結果，確認合格之后，結合《起重機械監督檢驗規程》，對檢驗環節進行標準對比，包括起重機制造、安裝資料、作業環境、金屬結構、外觀、電氣系統、安全保護裝置、荷載試驗等，結合項目有限元計算結果對比判定起重機檢驗是否合格。

3 受損橋式起重機修復

如果橋式起重機遭到損壞問題，必須要第一時間做好起重機的修復工作，在修復完成之后，才可以繼續使用。

3.1 修復處理

對于主梁斷裂造成電氣控制系統受損問題，需要對電氣控制系統、損壞部件進行更換處理。已經出現了斷裂事故的主梁，要先采用砂輪機將斷裂部位進行打磨，確保缺口位置足夠的光滑、平整，去處多余的雜質與毛刺，之后采用新下料的Q345T 鋼板對損害部位進行焊接，將受損部位原有的裝配圓孔取消，采用新型裝配工藝提升焊接部位的強度和剛度。

3.2 裂紋處理

裂紋是起重機危害最為嚴重的損害之一，由于起重機結構材料方面存在著差異，所以裂紋也有所差別，裂紋主要是出現在焊縫、焊接熱影響、焊縫表面、焊縫內部等，焊縫出現位置不固定，這也是難以第一時間查出的原因。為此，需要根據裂紋具體情況展開修復工作，首先要結合缺陷材料、缺陷部位、板厚、尺寸等，之后將裂紋部位清除干凈，采用探傷技術檢測細微傷痕，最后進行統一處理。

4 結束語

加強受損橋式起重機檢測工作對起重機安全運行有著重要意義，這就需要不斷加強新型檢測技術的研究工作，針對損壞情況和損壞部位，科學采用檢測方法，并第一時間解決損害部位，這樣才能夠有效提升起重機的使用安全性。