一起叉車貨叉斷裂案例分析

詹沛枝

（廣東省特種設(shè)備檢測(cè)研究院東莞檢測(cè)院，廣東東莞 523120）

0 引言

貨叉作為叉車的主要受力結(jié)構(gòu)件，直接用于承受貨物質(zhì)量，是叉車的重要安全零部件之一，可以說，貨叉的安全直接決定了叉車的使用安全。因此，貨叉在使用中必須安全可靠，一旦發(fā)生事故，將產(chǎn)生不可估量的嚴(yán)重后果[1]。在叉車的定期檢驗(yàn)時(shí)，必須加強(qiáng)對(duì)貨叉的檢驗(yàn)。叉車定檢（含首檢）的檢驗(yàn)依據(jù)為《場(chǎng)（廠）內(nèi)專用機(jī)動(dòng)車輛安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》（TSG N0001-2017）(以下簡稱“《場(chǎng)車規(guī)程》”)，但《場(chǎng)車規(guī)程》僅給出了檢驗(yàn)中基本的項(xiàng)目和主要內(nèi)容，檢驗(yàn)內(nèi)容和要求還需要依據(jù)相關(guān)法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行細(xì)化[2]。對(duì)此，掌握涉及貨叉的法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)提高檢驗(yàn)人員的隱患檢出能力有一定的幫助。

本文基于上述原因，對(duì)一起典型的叉車貨叉斷裂案例進(jìn)行了分析，希望對(duì)同行有一定的參考作用。

1 案例分析

1.1 安全隱患情況

近期在對(duì)一叉車進(jìn)行定期檢驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)該叉車一側(cè)貨叉斷裂，如圖1所示。該叉車制造單位為林德（中國）叉車有限公司，制造日期為2013 年，額定載荷為3 000 kg，門架形式為二級(jí)。貨叉的制造單位為卡斯卡特（廈門）叉車屬具有限公司，型號(hào)為EA008，材質(zhì)為1537HC。

1.2 問題原因分析

該貨叉屬于掛鉤型貨叉，可分為水平段、叉根、垂直段、掛鉤（上鉤和下鉤）、叉尖及定位鎖共6個(gè)部位[3]，如圖2所示。作業(yè)時(shí)，貨叉受到集中載荷作用，水平段主要受剪力和彎矩力作用，垂直段主要受拉力和彎矩力作用，叉根為水平段和垂直段交叉處[4]，受到交互應(yīng)力最大，為應(yīng)力集中區(qū)。造成該貨叉叉根處斷裂的原因主要有以下幾個(gè)方面。

圖1 叉車外觀

圖2 貨叉結(jié)構(gòu)

1.2.1 使用環(huán)境惡劣

該叉車是在某造紙廠使用，用于從室外搬運(yùn)廢料到指定倉庫中儲(chǔ)存，叉車需要同時(shí)在室外和室內(nèi)作業(yè)。由于廢料倉庫溫濕度較高，且大部分貨物（廢紙?jiān)希┖幸欢舛鹊母g性添加劑，在高溫高腐蝕環(huán)境下，貨叉表面易造成腐蝕損壞。

1.2.2 使用操作不規(guī)范

該叉車在搬運(yùn)卷紙邊角料和廢紙?jiān)蠒r(shí)，部分叉車司機(jī)為了提高搬運(yùn)效率，經(jīng)常超載作業(yè)，用貨叉叉尖擠推貨物與快速升降貨物。在長時(shí)間的違規(guī)操作下，貨叉架與貨叉連接處已產(chǎn)生了較大的塑性變形，有明顯的磨損痕跡，斷裂側(cè)磨損量明顯比另一側(cè)的貨叉要大。在貨叉垂直段與貨叉架的接觸面，斷裂側(cè)貨叉處的磨損長度為24 mm，未斷裂側(cè)貨叉處磨損長度為17 mm，如圖3 所示；在貨叉上鉤與貨叉架接觸面，斷裂側(cè)貨叉的間隙長度為9 mm，未斷裂側(cè)貨叉處的間隙長度為4 mm，如圖4 所示。這使得該斷裂側(cè)貨叉在工作過程中固定不可靠，產(chǎn)生了比未斷裂側(cè)貨叉更大的前后和左右晃動(dòng)，產(chǎn)生了更大的交變載荷。

圖3 貨叉垂直段與貨叉架接觸面磨損量對(duì)比

圖4 貨叉上鉤與貨叉架接觸面間隙對(duì)比

1.2.3 維護(hù)保養(yǎng)不到位

貨叉斷口如圖5 所示。斷口斷裂至少可分為兩個(gè)階段，第一階段產(chǎn)生了斷口上部分有最大約為16 mm 的黑色斷口，斷口處較為平滑，且腐蝕嚴(yán)重，產(chǎn)生了較厚的氧化層；第二階段為下部分約33 mm 的銀色斷口，斷口處可見明顯的金屬晶體，晶體呈無規(guī)則分布。由此可知，在貨叉斷裂前，貨叉叉根處已經(jīng)出現(xiàn)了明顯的裂紋，且裂紋已存在較長時(shí)間，使用單位未及時(shí)發(fā)現(xiàn)該裂紋，或發(fā)現(xiàn)后沒有將該貨叉停止投入使用。

綜合上述分析，貨叉在叉根處出現(xiàn)斷裂是由于叉車使用操作不規(guī)范、維護(hù)保養(yǎng)不到位和使用環(huán)境惡劣導(dǎo)致的。貨叉的叉根處承受著較大的拉引力和切應(yīng)力，而且該處截面變形較大，為應(yīng)力集中區(qū)；叉車貨叉在高溫高腐蝕環(huán)境中使用，金屬容易被腐蝕，同時(shí)貨叉經(jīng)常發(fā)生超載和撞擊，在貨叉與貨叉架連接處已產(chǎn)生了較大的塑性變形，導(dǎo)致貨叉在使用過程中承受更大的交變載荷；在交變載荷的作用下，貨叉叉根處出現(xiàn)了第一階段的疲勞裂紋，使用單位未及時(shí)發(fā)現(xiàn)與處理該裂紋，在長期交變應(yīng)力的作用下，裂紋逐漸擴(kuò)展，導(dǎo)致貨叉叉根處截面不斷減少，當(dāng)變形擴(kuò)展到一定程度，在偶然的超載沖擊下，貨叉在叉根處截面發(fā)生突然脆性斷裂。

圖5 貨叉斷口

2 叉車貨叉檢驗(yàn)內(nèi)容和要求

叉車定期（含首次）檢驗(yàn)的依據(jù)為《場(chǎng)車規(guī)程》[2]，在《場(chǎng)車規(guī)程》中涉及到貨叉檢驗(yàn)的內(nèi)容不多。其中，2.2.4.7（2）項(xiàng)規(guī)定叉車應(yīng)當(dāng)設(shè)置防止貨叉意外側(cè)向滑移和脫落的裝置；2.2.2.1 中規(guī)定貨叉作為叉車主要受力結(jié)構(gòu)件應(yīng)符合《叉車貨叉技術(shù)要求和試驗(yàn)方法》（GB/T 5182-2008）[5]，但《叉車貨叉技術(shù)要求和試驗(yàn)方法》主要用于規(guī)范貨叉制造的技術(shù)要求和試驗(yàn)方法，而非對(duì)貨叉定期檢驗(yàn)要求和內(nèi)容，且該標(biāo)準(zhǔn)中部分內(nèi)容要求根本無法在定期檢驗(yàn)時(shí)實(shí)施，如屈服試驗(yàn)、沖擊試驗(yàn)、疲勞試驗(yàn)，即使是表面裂紋無損探傷檢驗(yàn)也較難現(xiàn)實(shí)。《場(chǎng)（廠）內(nèi)機(jī)動(dòng)車輛安全檢驗(yàn)技術(shù)要求》（GB/T 16178-2011）[6]的6.1.2項(xiàng)從貨叉的固定、裂紋、變形和磨損4個(gè)方面對(duì)貨叉定期檢驗(yàn)作出了要求。因此，為了更好地掌握貨叉的檢驗(yàn)要求，依據(jù)貨叉相關(guān)的法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)對(duì)貨叉檢驗(yàn)內(nèi)容和要求進(jìn)行總結(jié)歸納，如表1所示。

表1 叉車貨叉檢驗(yàn)內(nèi)容和要求

3 結(jié)束語

從上述案例可知，使用環(huán)境、司機(jī)操作和日常維護(hù)對(duì)叉車貨叉使用壽命影響較大，因此使用單位在叉車使用過程中應(yīng)按照叉車制造單位提供的司機(jī)手冊(cè)進(jìn)行，盡量減少與貨物碰撞，不能發(fā)生超載運(yùn)行使用等情況；叉車作為特種設(shè)備，使用單位應(yīng)嚴(yán)格遵守TSG08-2017《特種設(shè)備使用管理規(guī)則》，制定對(duì)應(yīng)的特種設(shè)備運(yùn)行管理制度和操作規(guī)程，定期對(duì)叉車進(jìn)行日常維護(hù)保養(yǎng)和檢查，如發(fā)現(xiàn)貨叉存在裂紋或嚴(yán)重磨損，應(yīng)立刻停止使用。

在叉車定期檢驗(yàn)時(shí)，需要按照貨叉相關(guān)的法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)要求對(duì)貨叉進(jìn)行嚴(yán)格檢驗(yàn)，對(duì)一些貨叉缺陷進(jìn)行分析，找出原因，避免或減少同類問題的發(fā)生。

貨叉制造單位需根據(jù)客戶的需求，在不同的使用環(huán)境，使用不同的材料。如在高溫和腐蝕環(huán)境中使用，需要對(duì)貨叉進(jìn)行電鍍、涂料和表面處理；如在需高強(qiáng)度作業(yè)的環(huán)境中使用，貨叉可采用一些超高強(qiáng)度鋼材料，如42CrMo。