輪胎式集裝箱門式起重機(jī)鋼結(jié)構(gòu)裂紋分析與修復(fù).

1、輪胎式集裝箱門式起重機(jī)鋼結(jié)構(gòu)裂紋分析與修復(fù)深圳市特種設(shè)備安全檢驗(yàn)研究院卜廣強(qiáng) 劉敬東 曹利維 鄒小峰摘 要：,嚴(yán)重開裂的原因作了多方面的深層次分析，以及修復(fù)加強(qiáng) 后使用管理、檢測跟蹤情況，供設(shè)計(jì)、制造、使用、關(guān)鍵詞：輪胎式集裝箱門式起重機(jī)； Abstract:A tyred is lead ing t o severe crack in steel structure are dis 2cussed ISeveral t repairi ng are poin ted out, aswell as usage man age ment and ins pec 2ti on trace It a

2、 t o desig ners, manu facturers, users, rebuild ing pers onnel and ins pect ors 1gantry crane; crack in steel structure; cause an alysis; repair con structi on輪胎式集裝箱門式起重機(jī)是集裝箱專用碼頭堆場作業(yè)使用的主要設(shè)備，具有高效率低成本裝 卸、轉(zhuǎn)運(yùn)、堆放集裝箱的功 能，采用輪胎觸地?zé)o 軌道運(yùn)行，以一組柴油機(jī)發(fā)電，再由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng) 操作吊運(yùn)。該 類型起重機(jī)具有堆五過六”裝卸集裝箱的能力，電氣控制主要采用交流變頻調(diào)速 技術(shù)、全數(shù)字P LC技術(shù)

3、和C MS起重機(jī)管理系統(tǒng)。1鋼結(jié)構(gòu)裂紋情況2003年11月，深圳某公司從香港某集裝箱碼頭有限公司購買了 2臺(tái)由日本某菱株式會(huì)社1988年制造的輪胎式集裝箱門式起重機(jī)。經(jīng)深圳市特種設(shè)備安全檢驗(yàn)研究院檢測 發(fā)現(xiàn)：這2臺(tái)起重機(jī)鋼結(jié)構(gòu)重要構(gòu)件(主梁母材分別出現(xiàn)多處裂紋，大量雨水通過 主梁裂紋滲入箱體結(jié)構(gòu)內(nèi)，裂紋大都被油污局部遮蓋。經(jīng)著色滲透探傷證實(shí):CG2號(hào)輪胎式集裝箱 門式起重機(jī)右側(cè)主梁存在5處裂 紋，左側(cè)主梁存 在4處裂紋；右側(cè)主梁上翼緣板完全斷裂且錯(cuò)位 達(dá)2mm ,同截面處內(nèi)側(cè)腹板靠上3/4高度開裂，外側(cè)腹板靠上局部開裂，截面斷裂累計(jì)已接近 50%。CG1號(hào)輪胎式集裝箱門式起重機(jī)裂紋情況 與CG

4、2號(hào)基本類似。2 鋼結(jié)構(gòu)裂紋原因分析目前，該類型起重機(jī)大都運(yùn)用能充分利用材 料各項(xiàng)性能，減輕自重，提高產(chǎn)品 性能的有限疲勞壽命設(shè)計(jì)方法。其鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作級(jí)別一般為 A6、A7,理論設(shè)計(jì) 使用壽命為20年（高周疲勞壽命主要指鋼結(jié)構(gòu)危害性裂紋萌生壽命。該輪胎式集 裝箱門式起重機(jī)的實(shí)際高周疲勞壽命為 15年甚至更短，依據(jù)裂紋主要集中分布在 主梁上翼緣內(nèi)側(cè)和內(nèi)側(cè)腹板上部（小車驅(qū)動(dòng)齒條固定區(qū)域附近的分布特征及其他 情況，得出多個(gè)產(chǎn)生裂紋的原因。211齒條與主梁之間的間斷連接焊縫的缺陷因小車驅(qū)動(dòng)齒條與主梁的材質(zhì)不一致，在進(jìn)行齒條與主梁上翼緣板之間焊接連 接時(shí)，部分焊接部位的焊前預(yù)熱和焊后保溫工藝在現(xiàn)場控制

5、不穩(wěn)定及不規(guī)范的起弧、落弧操作都能引起焊接部 位局部應(yīng)力過度集中，成為疲勞源”經(jīng)長期使用 后即連接焊縫在低于焊縫和母材屈服極限的交 變應(yīng)力反復(fù)作用下，首先在應(yīng)力集中 部位萌生疲勞微裂紋，并在一定條件下繼續(xù)擴(kuò)展，這些部位首先出現(xiàn)小裂紋。212 齒條與主梁上翼緣固定連接方式的缺陷采用將小車驅(qū)動(dòng)齒條直接焊接到主梁上翼緣上的技術(shù)工藝，焊接固定的齒條相 對(duì)阻礙了該位置的變形，導(dǎo)致主梁在實(shí)際承載時(shí)所產(chǎn)生的彈性 變形在齒條焊接部 位得不到充分滿足，從而容易 在齒條與主梁上翼緣板焊接處裂開，尤其是分段起重運(yùn)輸機(jī)械2008(7齒條未焊接連接的接頭處。213齒輪與齒條嚴(yán)重磨損的缺陷由于齒輪與齒條的嚴(yán)重磨損，導(dǎo)致起

6、動(dòng)、制動(dòng)運(yùn)行過程中產(chǎn)生較大沖擊，結(jié)構(gòu) 相關(guān)部位附加 應(yīng)力顯著增加，加劇了疲勞破壞。214 檢修工作的失誤這些部位剛出現(xiàn)小裂紋時(shí)，未得到及時(shí)發(fā)現(xiàn) 和修復(fù)，裂紋不斷擴(kuò)展，致使到 了目前的危險(xiǎn)地步。215 設(shè)計(jì)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)建模和實(shí)際情況間存在差異裂位置處存在較大的應(yīng)力幅,特別加強(qiáng),3311施工準(zhǔn)備(1將起重機(jī)移至修理作業(yè)地點(diǎn)固定并作防風(fēng)錨固，設(shè)置作業(yè)范圍安全警示標(biāo)識(shí)；(2將小車移至裂紋少、修復(fù)工作量較少的端部固定，吊具放置地面，起升鋼 絲繩處于自由懸掛狀態(tài)；(3搭設(shè)維修施工作業(yè)平臺(tái)，保證牢靠并覆蓋所有作業(yè)范圍。312 修復(fù)施工(1測量門架主梁、小車驅(qū)動(dòng)齒條和小車軌道在修復(fù)前的有關(guān)參數(shù)，采樣分析齒條和箱

7、梁的材質(zhì)，確定選用的材料和焊接 工藝；(2在箱梁翼緣板和腹板各焊接2000mm >18mm的工藝加強(qiáng)筋和鋼結(jié)構(gòu)架，防 止修理過程中主梁的變形和意外斷裂；(3用機(jī)械方法冷拆除維修區(qū)段的齒條；(4拆除維修區(qū)段前后各4m左右的小車軌 道壓板，將小車軌道吊起懸空約 350mm ,并可靠支承??；(5清理需維修部位及附近的油漆、油污、鐵銹和雜物；(6用著色滲透方法檢測裂紋的長度和位置；(7在裂紋的兩端頭鉆直徑8mm內(nèi)徑圓滑的止裂孔，防止裂紋繼續(xù)擴(kuò)展；(8根據(jù)需要，可以在裂縫附近位置的腹板 上開直徑500mm工藝孔，磨光孔口 四周；(9右側(cè)主梁大裂紋上翼緣板整體挖割、更換母材，其他小裂紋用機(jī)械的方法將

8、裂紋磨成 V型坡口，露出金屬光澤，表面 達(dá)ST3級(jí),重新施焊磨平；(10焊接前對(duì)焊接部位進(jìn)行200C預(yù)熱,焊后用石棉布包扎進(jìn)行300r保溫 015h以上；焊接完成4h以后,對(duì)焊縫進(jìn)行超聲波探傷；(11 ,另在裂紋處增；(12 ,焊，；(、焊縫達(dá)到要求后，對(duì)相關(guān)部、噴砂、噴涂油漆，油漆為底漆1道、2道, 檢查油漆表面質(zhì)量、漆膜厚度、附著力和顏色并作記錄保存。由于是舊機(jī)修理, 只要求后補(bǔ)的顏色與原來顏色接近就可以了 ；(14拆除上翼緣的工藝加強(qiáng)筋板、鋼結(jié)構(gòu)架和檢修平臺(tái)，腹板工藝加強(qiáng)筋板可 以保留；(15將拆除的齒條安裝到位，確保齒條的間 距、直線度和橫向同截面高低差 符合要求，并用合適的焊條對(duì)齒條

9、支承位置進(jìn)行焊接，焊接前對(duì) 焊材進(jìn)行烘干，對(duì) 齒條進(jìn)行預(yù)熱200C ,焊后用石棉布包扎齒條進(jìn)行300 C保溫015h以上；(16將小車軌道輕輕放下，調(diào)整小車軌道中心線與上翼緣板安放小車軌道定位 線的偏差、小車軌道距離偏差、小車軌道側(cè)向直線度和橫向同 截面高低差等參 數(shù)，確認(rèn)符合要求后，用力矩扳手按要求緊固小車軌道壓板螺栓；(17將小車固定物拆除，升起吊具；(18小車先慢速運(yùn)行多次確認(rèn)無異響后，再快速運(yùn)行多次還是無異響后即可；(19測量主梁跨度中部的上拱度、主梁水平方向彎曲、主梁腹板局部平面 度、上翼緣板的水 平偏斜、主梁腹板垂直偏斜、門架對(duì)角線差等參 數(shù)，并作記錄 保存，用于后續(xù)跟蹤監(jiān)測；(2

10、0測量小車軌道中心線與上翼緣板安放小車軌道定位線的偏差、小車軌道 距離偏差、小車軌道側(cè)向直線度、小車軌道橫向同截面高低差、小車軌道頂部 局部平面度，并作記錄保存，用于后續(xù)跟蹤監(jiān)測；(21將施工過程中所涉及的技術(shù)工藝、資格證、合格證、試驗(yàn)記錄、檢查 記錄等資料整理成冊(cè)，作為設(shè)備修理改造的資料存檔備查。J起重運(yùn)輸機(jī)械2008(7313 施工注意事項(xiàng)(1用風(fēng)機(jī)對(duì)箱梁內(nèi)部通風(fēng)1h以上，確認(rèn)安全后，至少安排2人以上協(xié)同監(jiān)護(hù)進(jìn)入作業(yè)；(2將修理用焊接材料按要求烘干并用保溫桶保溫；焊接位置打磨光順，安裝焊接引弧板后進(jìn)行焊接；(3焊接或火工校正作業(yè)前應(yīng)拆除受影響區(qū)域的電線、電纜等；(4檢查確認(rèn)箱梁有無凹陷等變

11、形，若有，則需校正。4 鋼結(jié)構(gòu)裂紋修復(fù)效果(1額外承受的附加載荷(2、兩側(cè)腹板確保該處的強(qiáng)度和剛度得 到足夠保 證。在下翼緣板與上翼緣板大裂紋對(duì)齊位置增加2塊2000mm X18mm加強(qiáng)筋板；在兩側(cè)腹板與上 翼緣板大裂紋對(duì)齊位置內(nèi)部各增加 2塊400mm X12mm加強(qiáng)筋板； 箱體內(nèi)部靠近上翼緣板100mm處增加2根10號(hào)槽鋼；并將貫穿大裂紋的上翼緣 板 局部區(qū)段切除，更換為400mm X14mm的新鋼板，與原上翼緣板采用對(duì)接焊接工藝 并與腹板 原對(duì)接焊縫及修復(fù)對(duì)接焊縫位置錯(cuò)開 200mm以上，糾正主梁上翼緣板 2mm的錯(cuò)位。(3小車驅(qū)動(dòng)齒條通過齒條固定支座與主梁焊接連接，減少了由于小車驅(qū)動(dòng)齒

12、條直接與主梁間斷焊接連接施工工藝不穩(wěn)定導(dǎo)致應(yīng)力集中的概率。由于該機(jī)型制造年代較早，對(duì)于還在用的同 類產(chǎn)品作了同樣的檢查、修復(fù)和 加強(qiáng)，新機(jī)型已較少使用這種直接焊接的連接方式。(4 2臺(tái)起重機(jī)經(jīng)上述修復(fù)和加強(qiáng)后，主梁各 項(xiàng)參數(shù)有所改善。為安全保險(xiǎn)起 見，規(guī)定只用于 堆場裝卸、轉(zhuǎn)運(yùn)空集裝箱，不再吊運(yùn)重載集裝箱。該批起重機(jī)經(jīng) 過上述修復(fù)和加強(qiáng)后，跟蹤檢測表明：除主梁上拱度明顯不足外，鋼結(jié)構(gòu)部分至今 未發(fā)現(xiàn)類似缺陷，一直可靠使用至今。5 結(jié)束語綜上所述，特種設(shè)備存在的重大安全隱患既 有其規(guī)律性，也有其非常規(guī)性，檢 驗(yàn)人員要針對(duì)設(shè)備的特點(diǎn)，全面檢查、重點(diǎn)檢驗(yàn)、綜合評(píng)估，稍不留神，隱患就會(huì)從眼皮底 下溜走，尤其是大型起重機(jī)價(jià)值達(dá)幾千萬元之巨 在使用過程中一、貨損，。,其先進(jìn)的檢測技術(shù)、豐富、扎實(shí)的理論基礎(chǔ)和崇高的敬業(yè)精神 是及時(shí)發(fā)現(xiàn) 重大安全隱患的必要保證。制造單位 在重大隱患的整改中，體會(huì)到了注意控制現(xiàn) 場施工工藝的重要性；設(shè)計(jì)單位在整改方案和修復(fù)工藝的制訂過程中，也完善了 類似產(chǎn)品的局部細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)。參 考 文 獻(xiàn)1王福綿等1起重機(jī)械技術(shù)檢驗(yàn)1北京:學(xué)苑出版社,20002 王仲生等1無損檢測診斷現(xiàn)場實(shí)用技術(shù)1北京:機(jī)械工業(yè)出版社,20023 張質(zhì)文等1起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)1北京：中國鐵道出版社,19984 王金諾1起重運(yùn)輸機(jī)械金屬結(jié)構(gòu)1北京：中國鐵