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关于冶金工业类繁重级别起重机运行安全检测及风险点控制的论文
摘 要：国内生产线上的冶金类繁重级别起重机桥架结构多数采用箱型主梁焊接形式，结构部件和机构部件的安全性以及设备重要技术指标随着使用年限的增长呈逐渐下降趋势。因此，设备运行安全检测及维护非常重要。提出了日常巡检、定期检测、安全评估的工作重点和主要内容，对疲劳损伤造成的安全隐患和风险作了重点描述，提出了裂纹分类控制和处理的方法，并给出了裂纹修复具体工艺技术。
关键词：起重机；安全评估；疲劳损伤；裂纹修复
中图分类号：TH21 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2017）32-0082-02
1 概述
冶金类繁重级别起重机是冶金生产线中广泛使用的物料搬运关键设备，在大吨位、高频率使用工况条件下，结构部件和机构部件的安全性以及设备重要技术指标随着使用年限的增长呈逐渐下降趋势。因此，设备运行安全检测及维护非常重要。特别是设备使用一定年限后，金属结构和传动机构薄弱部分的损伤陆续显现，这一时期，定期检测和日常巡检相结合是保障设备安全运行的重要内容。当工作运行工况有明显改变或主要结构件出现一些安全隐患迹象时，还需要运用综合技术手段进行设备安全评估。
日常巡检是对起重机零部件工作运行状态的跟踪观察和记录，对异常状况应作出快速反馈。定期质量检测是对设备现状的一种描述和零部件安全程度的评价，通常，检测结果将提示设备当前的损伤状况和安全隐患以及需要整改的事项。安全评估是指对金属结构整体及关键局部健康状态的评价及其风险判定。
2 日常巡检的主要内容
冶金类起重机是一种安全级别很高的特种设备，日常巡检是设备安全运行的第一道观测站，应建立点检规章制度，点检人员和行车司机应每天记录行车正常工作日志，对异常的响动、振动、冲击作跟踪观察，对突然的超载作及时反馈。对制动器状况、钢丝绳紧固头部、叠板吊钩与吊具连接轴两端的位置作巡查。至少每月对风险部位的焊缝作一次目测检查，这些部位包括端梁弧形过度区焊缝、主梁内腹板与下盖板角焊缝（特别是跨中部位左右各十米范围）。
3 定期检查及检测的主要内容
工作繁忙的铸造起重机在使用若干年后，特别是十年后，零部件损伤和失效现象逐步显现，定期检查及检测显得尤其重要。表1列出了主要零部件的检查或检测事项。
4 设备安全评估的主要内容
安全评估是指对金属结构整体及关键局部健康状态的评价，是对结构承载能力的分析论证，还包括对结构件长期使用后出现强度损伤累计后的风险评价以及使用寿命的估算，分析结果将提示用户了解设备的安全使用年限以及在复杂载荷环境下的抗风险能力。表2列出了设备安全评估事项。
5 安全综合评估时间点的理论推算
根据现场工作载荷环境确定的载荷级别Q和起重机设计工作级别A，可以推算出起重机最初的设计作业量，即理论工作寿命（以吊运工作负荷循环数表示）。当设备满载工作量已经完成设计作业量的1/2时，应当是设备安全综合评估的一次重要时间点。表3列出了不同工作级别的起重机对应不同载荷级别环境时，理论推算得到的安全评估时间点。
6 疲劳损伤导致的裂纹风险控制
疲劳损伤造成的金属结构件裂纹是导致结构失效的破坏源，裂纹可能产生于受力较大的焊接区域及周边母材，也可能产生于轴齿类传动零件。根据风险程度的不同可分为危险裂纹和重要裂纹，对应的处理方式也有所不同。表4列出了危险裂纹的注意事项。表5列出了重要裂纹的注意事项。
经验认为，在上述这些部位出现的裂纹一旦能被目测发现，就已经达到较长的尺寸，无论是焊缝上的裂纹还是母材上的裂纹，都属于危险裂纹。
经验认为，在上述这些部位，当焊缝出现表面裂纹还未向母材扩展时，应该作标记和监控，即补焊修复的缓冲时间较长。当表面裂纹扩展到母材上时，应在一个月内补焊修复，同时由专业人员给出是否需要加强处理的意见。
7 裂纹修复补焊方案及施工措施
（1）人员：有经验的焊接技师操作。
（2）工艺：根据现场施工条件，选择手工焊工艺或气体保护焊工艺。
对于局部小范围的裂纹补焊，两种工艺实际效果接近。因此选择两种工艺之一的理由取决于具体的现场条件和焊接师的经验。
（3）材料：手工焊材料，焊条E5015-φ3.2。气体保护焊材料，焊丝ER50-6-φ1.2。
（4）裂纹处理：
对焊缝上的裂纹，使用碳弧气刨，沿裂纹长度，除去原有熔焊物。用尖角打磨机进行表面清理。对母材上的裂纹，可以使用碳弧气刨、打磨机、切割机结合的方式刨出（或切出）坡口，并打磨坡口表面。理论上坡口深度为裂纹深度。如果裂纹已经穿透母材整个厚度，理想的修复是双面开坡口双面补焊。
（5）焊接前预热：
在环境温度较低、阴冷潮湿、材料敏感性高的场合，要求在焊缝周边100mm范围内高温烘烤（100℃～150℃，1小时以上）。但炼钢厂的环境温度较高，普通钢材料的厚度较薄，施工操作空间较小，补焊时间进度要求严苛。因此去除潮湿气是主要目的，可采用高于环境温度10℃～20℃（约50℃）的高温烘烤焊缝周边100mm范围。烘烤时间以充分去除潮湿气的目的而定。焊条也应高温烘干处理。
（6）焊接过程：
焊接过程平缓均匀，多层多道焊接。不可大幅度摆动或慢速堆焊。
无论采用手工焊还是气体保护焊，根据现场具体的裂纹部位、方向、材料厚度、坡口大小确定合适的焊机电流和电压。
（7）焊接后处理：
焊缝冷却后，对新焊缝进行敲击法处理，以降低表面残余应力。敲擊只对焊缝中心区，不能敲击焊缝边缘的母材。
参考文献：
[1]平克楠.三菱重工冶金起重机疲劳设计技术跟踪研究[J].起重运输机械，2009（8）.
[2]平克楠.夹钳起重机载荷谱统计及疲劳寿命估算技术[J].科技创新与应用，2016（36）.
[3]付荣柏.起重机钢结构焊接制造技术[M].北京：机械工业出版社，2010.
[4]李爱玲.浅谈桥门式起重机检验中遇到的几个问题及解决对策[J].科技创新与应用，2017（13）：138.
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