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错位,逐渐产生了微裂纹。这种微裂纹继续扩展,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数的限制的增加,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,均极度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、存放环境和使用年数的限制有关。
国家标准GB/T13752-92《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算。
(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,结构的应力不能低于原计算应力,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,对不符合标准要求的应予报废。
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年在不伤害原有设备的检测中都发现过有不同裂纹比较细小,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,但是对于使用年数的限制较长的起重机,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继续扩展,当结构疲劳损伤积累到某些特定的程度后,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,就是针对使用年数的限制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、安全保护设施等,依照国家或行业有关标准进行检验、检测与评定。发现问题,立即处理,避免出现重大恶性事故并延长建筑起重机械的常规使用的寿命。其具体做法如下:
a.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。
b.根据有关标准和设计图纸的要求对几何形状尺寸做评定,以确定是不是要进行几何变形处理或报废。
a.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倍放大镜进行全方位检查,可疑部位进行磁粉探伤或超声波探伤抽查。
a.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。
b.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。
c.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。
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。
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试验与评定。
施工升降机防坠安全器校验,吊笼行程上限位开关、吊笼行程下限位开关、极限开关、防坠安全钩、防断绳开关的试验与评定。
电气安全保护设施、零位保护、断错相保护、过流保护、短路保护、失压保护、过压保护、欠电压保护等的试验与评定。
根据以上检测、检验评定结果和性能测试;结构试验、安全保护设施试验与评定的结果,提出整改措施及安全技术性能评估结论。
托方应提供设备的生产单位资格证明、产品合格证、安装使用维护说明书、图纸等随机文件、大修或改造资料和安装使用的过程中的事故记录。并负责金属结构探伤检验测试部位的表面处理工作(打磨)。
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