起重机械的安全技术性能评估分析

起重机械的安全技术性能评估分析提要：建筑施工起重机械工作中，其金属结构和各工作机构的主要受力部件受到频繁的拉伸、压缩、弯曲、扭曲、剪切、摩擦等力的作用

　　起重机械的安全技术性能评估分析

　　本文分析了疲劳裂纹产生的原因及其危害，论述了建筑起重机械的安全技术性能评估的重要性，并介绍了建筑起重机械的安全技术性能评估的方法和结论。

　　建筑施工起重机械（塔式起重机、施工升降机等）是以间歇、短时、重复的工作方式，通过吊钩、吊笼等取物装置，对重物进行起升、下降或水平移动的机械设备。

　　建筑施工起重机械工作中，其金属结构和各工作机构的主要受力部件受到频繁的拉伸、压缩、弯曲、扭曲、剪切、摩擦等力的作用，这种交变载荷也可称为疲劳载荷，其应力循环次数较大，各主要受力部件容易产生疲劳损伤，这是一种疲劳失效现象。发生疲劳失效时一般没有明显的塑性变形，它总是发生在局部高应变区内。当这种局部高应变区中的峰值应力超过材料的屈服强度时，晶粒之间发生了滑移和位错，逐渐产生了微裂纹。这种微裂纹不断扩展，形成了宏观的疲劳裂纹。

　　金属结构的各弦杆、拉杆、撑杆等部件由于运输、拆装、存放等不当，也容易产生塑性变形；其旋转部分和运动装置，由于磨损会导致有效受力截面的减小；此外，建筑施工起重机械都在露天工作，经常承受风吹、日晒和雨淋，其金属结构部分随着使用年限的增加，如果保养不当，其腐蚀程度也会与日俱增。金属结构和各工作机构的疲劳程度、变形、磨损程度和腐蚀程度，均严重影响其安全技术性能。其影响程度与该建筑起重机械使用时的利用等级、载荷状态、使用环境、存放环境和使用年限有关。

　　国家标准GB/T 13752-92 《塔式起重机设计规范》 4.1.1.1条规定：“塔式起重机设计寿命应根据其用途、技术、经济及淘汰更新等因素而定，一般可按15-30年计算。

　　国家标准GB5144-94《塔式起重机安全规程》4.6条规定：

　　1、起重机主要结构件由于腐蚀而使结构的计算应力提高，当超过原计算应力的15%，则应予报废。对无计算条件的当腐蚀深度达原厚度的10%时，则应予报废。

　　2、起重机主要受力构件如塔身、臂架等，在失稳或损坏后经更换或修复，结构的应力不得低于原计算应力，否则应予以报废。

　　3、起重机的结构件及其焊缝在出现裂纹时，应分析其原因。根据受力情况和裂纹情况采取加强或重新施焊等措施，阻止裂纹发展，对不符合要求的应予报废。

　　根据笔者的经验，使用较频繁的、工作较繁重的建筑起重机械的金属结构、各工作机构的主要受力部件，如吊臂上、下弦杆与斜拉杆的焊缝和热影响区，吊臂销接座及销接头与上、下弦杆的对接焊缝，吊臂、平衡臂拉杆焊缝；标准节和顶升套架的焊缝和热影响区等部位，短则3、5年，长则10年在无损检测中都发现过有不同程度的疲劳裂纹存在，这种疲劳裂纹比较细小，大多出现在工件表面，仅凭肉眼较难发现。在裂纹形成的初期，对于设备的正常使用无任何影响，不会出现异常状况，导致结构破断，但是对于使用年限较长的起重机，主要受力构件的焊缝及其热影响区长期受到交变应力的作用。疲劳裂纹会大量增加并不断扩展，当结构疲劳损伤积累到一定程度后，遇到超载、超力矩，大风等偶发事件，细小的疲劳裂纹就可能迅速扩展，造成主要受力构件的焊缝或热影响区撕裂，导致受力截面减小，当缺陷处承受的最大应力超过其屈服强度时，就会引发突然断裂的事故。

　　建筑起重机械的安全技术性能评估，就是针对使用年限较长的建筑起重机械的金属结构、各工作机构、重要零部件、电气元器件、安全保护装置等，根据国家或行业相关标准进行检验、检测与评定。发现问题，及时处理，避免发生重大恶性事故并延长建筑起重机械的使用寿命。其具体做法如下：

　　一、金属结构几何尺寸的检测与评定

　　1、塔式起重机的标准节、基础节、吊臂、平衡臂，顶升套架、塔顶，回转塔身，施工升降机的标准节、基础节、吊笼承载梁、导轨架等的几何形状尺寸及变形测量。

　　2、根据相关标准和设计图纸的要求对几何形状尺寸进行评定，以确定是不是要进行几何变形处理或报废。

　　二、金属结构的外观检查、测厚、无损检测

　　1、金属结构，主要受力部件的焊缝及热影响区打磨，去掉油漆、锈蚀，用10倍放大镜进行检查，可疑部位进行磁粉探伤或超声波探伤抽查。

　　2、锈蚀较严重部位，打磨后进行超声波测厚。

　　3、对于无损检测及测厚发现之问题，根据相关标准进行评定。

　　三、主要零部件检验及评定

　　1、塔式起重机的起升机构的吊钩、卷筒、滑轮、制动器、减速机、电动机、联轴器等的检验及评定。

　　2、塔式起重机的变幅机构的电动机、减速机、联轴器、制动器、卷筒滑轮等的检验及评定。

　　3、塔式起重机的回转机构、电动机、减速机、联轴器、制动器、开式齿轮等的检验及评定。

　　4、施工升降机的驱动板、齿轮、齿条、滑轮等的检验及评定。

　　四、电器系统的检验与评定

　　1、配线与部件、电机及部件的绝缘电阻测量与评定。

　　2、控制与操作装置的检验与评定。

　　3、电气保护装置的检验与评定。

　　4、照明与信号的检验与评定。

　　五、液压顶升系统的检验与评定

　　六、性能试验、结构试验、安全保护装置试验与评定

　　1、空载试验。

　　2、载荷试验。

　　（1）额定载荷试验。

　　（2）超载25%试验。

　　（3）超载10%动载试验。

　　3、结构试验

　　结构变位测量：独立高度状态下最大额定起重量及1.25倍最大额定起重量允许的最大幅度时，起重臂根部的水平变位测量和起重臂端部的垂直变位测量。

　　必要时进行独立高度状态下最大额定起重量及1.25倍最大额定起重量允许的最大幅度时；小车位于吊臂中点额定起重量及1.25倍额定起重量时；最大幅度的额定起重量及1.25倍额定起重量主要结构件的静应力测试。

　　4、安全保护装置试验与评定

　　（1）塔式起重机的起重量限制器、力矩限制器、上升极限位置限制器、变幅限制器、回转限制器、小车变幅断绳保护和断轴保护的