一、南通的地理狀況及港口發(fā)展

1、- PAGE 9 -大型港口口機(jī)械巡巡檢周期期的確定定南通航運(yùn)運(yùn)職業(yè)技技術(shù)學(xué)院院 顧顧海紅 南通技術(shù)術(shù)監(jiān)督局局 李李淑娟摘要：根根據(jù)相關(guān)關(guān)資料顯顯示，770%的的起重機(jī)機(jī)械事故故是由于于起重機(jī)機(jī)械金屬屬結(jié)構(gòu)中中的裂紋紋所引起起。本文文闡述通通過(guò)計(jì)算算起重機(jī)機(jī)械金屬屬結(jié)構(gòu)中中的裂紋紋長(zhǎng)度達(dá)達(dá)到臨界界裂紋長(zhǎng)長(zhǎng)度的時(shí)時(shí)間，從從而找出出起重機(jī)機(jī)械的合合理的巡巡檢周期期。關(guān)鍵詞：起重機(jī)機(jī) 巡檢檢周期 金屬結(jié)結(jié)構(gòu) 裂裂紋1 南通通港設(shè)備備情況介介紹南通港口口事業(yè)的的發(fā)展當(dāng)當(dāng)以南通通港口集集團(tuán)為龍龍頭，目目前整個(gè)個(gè)港口集集團(tuán)實(shí)際際年吞吐吐量達(dá)550000萬(wàn)噸，擁有的的大型港港口機(jī)械械共344臺(tái)。10噸噸普通

2、門門機(jī)144臺(tái)；16噸噸普通門門機(jī)4臺(tái)臺(tái)；16噸噸帶斗門門機(jī)4臺(tái)臺(tái)；40噸噸門機(jī)11臺(tái)；8噸裝裝卸橋22臺(tái)；集裝箱箱岸橋44臺(tái)；集裝箱箱輪胎吊吊5臺(tái)，具體分分布情況況見(jiàn)表11。表1單位機(jī)械名稱稱規(guī)格型號(hào)號(hào)臺(tái)數(shù)規(guī)定使用用年限已使用年年限天生港港港務(wù)公司司裝卸橋QZX882169門座機(jī)M10-3011618通州港務(wù)務(wù)公司普通門機(jī)機(jī)M10-3031616普通門機(jī)機(jī)M30.5-2201167普通門機(jī)機(jī)M10-301163姚港港務(wù)務(wù)公司普通門機(jī)機(jī)M16-301163普通門機(jī)機(jī)M16-332162普通門機(jī)機(jī)M16-3011612帶斗門機(jī)機(jī)M16-32/831613帶斗門機(jī)機(jī)M16-3211621狼山港務(wù)務(wù)

3、公司普通門機(jī)機(jī)M10-3021620普通門機(jī)機(jī)MQ100-300II21611普通門機(jī)機(jī)M10-3021610普通門機(jī)機(jī)M10-3011612普通門機(jī)機(jī)M10-302164集裝箱公公司集裝箱岸岸橋HQ35521632集裝箱岸岸橋ZP500/3552161集裝箱輪輪胎吊JL355.531210集裝箱輪輪胎吊RTG445/223.4472123從表1可可見(jiàn)，有有部分設(shè)設(shè)備已超超過(guò)使用用年限，極個(gè)別別的已大大大超過(guò)過(guò)了使用用年限，但從目目前的經(jīng)經(jīng)濟(jì)狀況況分析，短時(shí)期期內(nèi)還不不可能報(bào)報(bào)廢，這這就要求求使用者者對(duì)設(shè)備備的情況況密切關(guān)關(guān)注。2現(xiàn)有設(shè)設(shè)備存在在的隱患患2.1鉸鉸結(jié)點(diǎn)磨磨損對(duì)金金屬結(jié)構(gòu)構(gòu)的影響

4、響現(xiàn)有設(shè)備備大多數(shù)數(shù)已使用用十年以以上，我我們知道道起重機(jī)機(jī)的金屬屬結(jié)構(gòu)鉸鉸結(jié)點(diǎn)很很多，在在諸多的的鉸結(jié)點(diǎn)點(diǎn)都出現(xiàn)現(xiàn)了磨損損現(xiàn)象，導(dǎo)致配配合間隙隙增大，使整機(jī)機(jī)運(yùn)行產(chǎn)產(chǎn)生的變變形大、振動(dòng)現(xiàn)現(xiàn)象嚴(yán)重重，運(yùn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)不平穩(wěn)穩(wěn)，抖動(dòng)動(dòng)，整機(jī)機(jī)的剛性性減弱，振幅加加大，振振動(dòng)衰減減過(guò)程變變長(zhǎng)，加加速了金金屬結(jié)構(gòu)構(gòu)的疲勞勞。2.2工工作級(jí)別別提高對(duì)對(duì)起重機(jī)機(jī)的影響響現(xiàn)有起重重機(jī)大多多數(shù)是以以當(dāng)時(shí)的的生產(chǎn)現(xiàn)現(xiàn)狀來(lái)確確定其工工作級(jí)別別的，當(dāng)當(dāng)時(shí)起重重機(jī)每天天以兩班班工作制制來(lái)進(jìn)行行工作，而隨著著港口裝裝卸總量量日益增增加，在在現(xiàn)有的的設(shè)備狀狀況下，設(shè)備不不得不224小時(shí)時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)，起重機(jī)機(jī)的工作作級(jí)別是是以利用用等級(jí)

5、和和載荷譜譜來(lái)劃分分的。疲疲勞循環(huán)環(huán)次數(shù)設(shè)設(shè)計(jì)時(shí)為為一定數(shù)數(shù)，利用用級(jí)別提提高了年年交變應(yīng)應(yīng)力循環(huán)環(huán)次數(shù)增增加，使使用年限限就必然然下降。nN年=N0N年增大，n減小小，n為為年數(shù)，N年為年總總循環(huán)數(shù)數(shù)，N00為疲勞勞壽命，我們以以姚港港港務(wù)公司司為例。表2. 姚港港港務(wù)公司司年吞吐吐量一覽覽表年份1996619977199881999920000200112002220033吞吐量（萬(wàn)噸）39857064585411111124991189915199從表2可可見(jiàn)，吞吞吐量從從19996年的的3988萬(wàn)噸猛猛增到220033年的115199萬(wàn)噸，吞吐量量增加了了3倍，而機(jī)臺(tái)臺(tái)只增加加了3臺(tái)臺(tái)

6、，原來(lái)來(lái)為5臺(tái)臺(tái)，每臺(tái)臺(tái)起重機(jī)機(jī)的繁忙忙程度增增加一倍倍以上，從而使使起重機(jī)機(jī)的年交交變應(yīng)力力循環(huán)次次數(shù)增加加了2倍倍，金屬屬結(jié)構(gòu)的的金屬疲疲勞年限限將下降降至原設(shè)設(shè)計(jì)的11/2，我國(guó)金金屬結(jié)構(gòu)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)以255年為限限，所以以大部分分起重機(jī)機(jī)在超過(guò)過(guò)臨界應(yīng)應(yīng)力點(diǎn)的的部位都都有疲勞勞現(xiàn)象。2.3疲疲勞對(duì)起起重機(jī)金金屬結(jié)構(gòu)構(gòu)的破壞壞部位以門座式式起重機(jī)機(jī)為例，其結(jié)構(gòu)構(gòu)簡(jiǎn)圖如如圖1。圖1序號(hào)1象象鼻梁，1-11、3-3、44-4為為焊縫接接連接點(diǎn)點(diǎn)應(yīng)力集集中較大大受拉桿桿件，經(jīng)經(jīng)常承受受交變載載荷的作作用，易易產(chǎn)生裂裂紋，截截面5-5受載載時(shí)相當(dāng)當(dāng)于懸臂臂梁，承承受彎矩矩產(chǎn)生的的交變應(yīng)應(yīng)力的作作用

7、易產(chǎn)產(chǎn)生疲勞勞裂紋。序號(hào)2大大拉桿，2-22截面焊焊接連接接點(diǎn)有較較大應(yīng)力力集中，受拉桿桿件承受受應(yīng)變力力作用易易產(chǎn)生疲疲勞裂紋紋。序號(hào)3小小拉桿，在帶載載變幅時(shí)時(shí)承受較較大的拉拉應(yīng)力66-6、7-77截面，焊接連連接處有有較大的的應(yīng)力集集中，易易產(chǎn)生疲疲勞裂紋紋。序號(hào)5人人字架，在與轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)臺(tái)連接接的部位位，吊重重時(shí)承受受較大的的壓應(yīng)力力，焊縫縫易開(kāi)裂裂，腹板板波浪變變形，局局部失穩(wěn)穩(wěn)。序號(hào)6轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)臺(tái)，截截面9-9、110-110受彎彎矩產(chǎn)生生交變應(yīng)應(yīng)力作用用且應(yīng)力力集中且且產(chǎn)生裂裂紋。序號(hào)8門門架支腿腿，受吊吊重和自自重的影影響，承承受較大大的壓力力，支腿腿撐開(kāi)在在13-13、14-14支支架與

8、臺(tái)臺(tái)車連接接的部位位應(yīng)力集集中，易易產(chǎn)生開(kāi)開(kāi)裂，腹腹板呈波波浪狀。序號(hào)9變變幅齒條條，在齒齒條與變變幅搖架架的連接接處為焊焊接點(diǎn)應(yīng)應(yīng)力集中中變幅時(shí)時(shí)產(chǎn)生較較大的拉拉應(yīng)力，經(jīng)常發(fā)發(fā)現(xiàn)裂紋紋產(chǎn)生。序號(hào)100吊臂，變幅時(shí)時(shí)受變幅幅齒條和和小拉桿桿的作用用及下應(yīng)應(yīng)力的作作用，在在8-88截面有有較大的的應(yīng)力集集中，受受彎矩產(chǎn)產(chǎn)生的交交變應(yīng)力力作用，且是變變截面處處，在回回轉(zhuǎn)時(shí)空空懸臂支支承狀態(tài)態(tài)，易產(chǎn)產(chǎn)生疲勞勞破壞及及腹板波波浪變形形，導(dǎo)致致局部失失穩(wěn)。2.4 344臺(tái)機(jī)的的總體情情況2.4.1天生生港港務(wù)務(wù)公司22#裝卸卸橋在22-2、3-33截面曾曾發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)長(zhǎng)裂紋，中拉桿桿修復(fù)，小拉桿桿更換，斜拉桿

9、桿9-99截面處處產(chǎn)生裂裂紋，修修復(fù)后再再用。兩兩臺(tái)裝卸卸橋的許許多鉸結(jié)結(jié)點(diǎn)都已已磨損，配合間間隙較大大運(yùn)行時(shí)時(shí)抖動(dòng)嚴(yán)嚴(yán)重。2.4.2姚港港港務(wù)公公司的116t帶帶斗門機(jī)機(jī)變幅螺螺桿與支支座連接接處焊接接部位多多次開(kāi)裂裂，其中中一臺(tái)大大拉桿與與象鼻梁梁的連接接處產(chǎn)生生疲勞裂裂紋，116t普普通門機(jī)機(jī)發(fā)生轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)臺(tái)裂焊焊，人字字架與轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)臺(tái)的連連接撕裂裂。2.4.3狼山山港務(wù)公公司的MMQ100-300II與與臺(tái)車連連接部分分的支腿腿焊縫開(kāi)開(kāi)裂，吊吊臂下鉸鉸點(diǎn)支承承板呈現(xiàn)現(xiàn)波浪狀狀。M110-330的44#、55#機(jī)吊吊臂鉸點(diǎn)點(diǎn)處的腹腹板受壓壓變形焊焊縫開(kāi)裂裂，鉸結(jié)結(jié)點(diǎn)松曠曠。4#機(jī)大拉拉桿與象象鼻梁

10、連連接處產(chǎn)產(chǎn)生疲勞勞破壞，發(fā)生斷斷裂。從歷年的的調(diào)查結(jié)結(jié)果顯示示，門座座機(jī)和裝裝卸橋使使用100年左右右就會(huì)出出現(xiàn)明顯顯故障，主要有有四種：裂紋、變形、斷裂和和銹蝕，這四種種故障所所占比例例分別為為81.96%、111.344%、55.677%、55.4%，裂紋紋占的比比例較大大。2.5 疲勞的的危害零件和構(gòu)構(gòu)件在低低于屈服服極限的的交變應(yīng)應(yīng)力的反反復(fù)作用用下，經(jīng)經(jīng)過(guò)一定定的循環(huán)環(huán)次數(shù)，在應(yīng)力力集中部部位產(chǎn)生生裂紋，裂紋在在一定條條件下擴(kuò)擴(kuò)展，最最終突然然斷裂，這一失失效過(guò)程程為疲勞勞破壞，疲勞破破壞主要要表現(xiàn)為為裂紋，破壞之之前沒(méi)有有屈服和和塑性變變形現(xiàn)象象，發(fā)生生破壞是是突發(fā)的的，所以以更

11、具危危害性。疲勞的的初始階階段是在在構(gòu)件的的表面產(chǎn)產(chǎn)生細(xì)小小不連續(xù)續(xù)的裂紋紋，這種種裂紋肉肉眼是不不可見(jiàn)的的。隨著著循環(huán)次次數(shù)的增增加，裂裂紋不斷斷地?cái)U(kuò)展展，最終終連接成成線致面面，導(dǎo)致致結(jié)構(gòu)的的突然斷斷裂，一一旦出現(xiàn)現(xiàn)這樣的的破壞，就是機(jī)機(jī)毀人亡亡的事故故。3 進(jìn)行行應(yīng)力測(cè)測(cè)試，確確定巡檢檢部位和和巡檢周周期初始裂紋紋長(zhǎng)度與與檢測(cè)手手段有關(guān)關(guān)，不妨妨對(duì)初始始裂紋給給出以下下定義：在一定定檢測(cè)條條件下，不能發(fā)發(fā)現(xiàn)的最最大裂紋紋尺寸或或者能夠夠被發(fā)現(xiàn)現(xiàn)的最小小裂紋尺尺寸。目目前港口口條件多多數(shù)還是是人工監(jiān)監(jiān)測(cè)初始始裂紋長(zhǎng)長(zhǎng)度定為為5mmm比較適適宜。臨臨界裂紋紋對(duì)于箱箱形梁等等截面構(gòu)構(gòu)件以受受拉

12、一側(cè)側(cè)平板為為計(jì)算依依據(jù)，并并且經(jīng)過(guò)過(guò)分析可可以確定定單板裂裂紋沿著著應(yīng)力垂垂直方向向擴(kuò)展最最危險(xiǎn)以以此作為為臨界裂裂紋的條條件。當(dāng)當(dāng)裂紋達(dá)達(dá)到極限限時(shí)，臨臨界裂紋紋長(zhǎng)度aac可用下下式計(jì)算算ac=BB1+式中：BB板寬；裂尖的的集中疲疲勞強(qiáng)度度降低系系數(shù)，一一般取11.72.336；材料強(qiáng)強(qiáng)度極限限；裂紋兩兩端作用用的應(yīng)力力，通過(guò)過(guò)應(yīng)力應(yīng)應(yīng)變測(cè)試試的方法法實(shí) 測(cè)測(cè)得出。考慮到到焊接時(shí)時(shí)使強(qiáng)度度降低的的因素應(yīng)應(yīng)考慮一一 個(gè)降降低系數(shù)數(shù)，一般般取0.7。從初始裂裂紋到臨臨界裂紋紋的循環(huán)環(huán)數(shù)N（壽命命）可用用與應(yīng)力力強(qiáng)度因因子變動(dòng)動(dòng)范圍的的關(guān)系表表示，圖圖2為裂裂紋擴(kuò)展展關(guān)系曲曲線圖第一階段段是裂

13、紋紋形成，第二階階段是穩(wěn)穩(wěn)定擴(kuò)展展，第三三階段是是不穩(wěn)定定擴(kuò)展。第二階階段即為為曲線223這這一范圍圍，稱為為裂紋擴(kuò)擴(kuò)展的臨臨界值。無(wú)限壽壽命設(shè)計(jì)計(jì)必須小小于，對(duì)對(duì)于小于于的地方方不需要要巡檢。裂紋長(zhǎng)長(zhǎng)度；循環(huán)次次數(shù)；c、m材料的的常數(shù) 一般般為3；應(yīng)力強(qiáng)強(qiáng)度因子子變動(dòng)范范圍，；= 圖2這一公式式是針對(duì)對(duì)Q2335的。若若材料為為16MMn則要要進(jìn)行換換算：利利用裂紋紋張開(kāi)位位移原理理，有式中： 當(dāng)時(shí)時(shí) 3.1 確定巡巡檢部位位可能引起起裂紋擴(kuò)擴(kuò)展的拉拉應(yīng)力是是其動(dòng)態(tài)態(tài)部分，即應(yīng)力力幅值，當(dāng)不會(huì)引引起裂紋紋擴(kuò)展，產(chǎn)生疲疲勞裂紋紋部位的的臨界應(yīng)應(yīng)力。通通過(guò)計(jì)算算找出每每一可能能產(chǎn)生疲疲勞裂紋紋部

14、位的的臨界應(yīng)應(yīng)力。然然后通過(guò)過(guò)應(yīng)力應(yīng)應(yīng)變測(cè)試試的方法法得到實(shí)實(shí)際應(yīng)力力，考慮慮焊接等等缺陷的的影響，應(yīng)適當(dāng)當(dāng)降低，一般取取修正系系數(shù)為00.5。測(cè)得的部位位，就是是要找的的巡檢部部位。3.2 確定巡巡檢周期期由于初始始裂紋一一般是難難以檢測(cè)測(cè)到的，經(jīng)常去去做損傷傷檢查將將耗費(fèi)大大量人力力和財(cái)力力，而放放任不理理或疏于于巡檢又又有可能能帶來(lái)事事故，因因此在實(shí)實(shí)際生產(chǎn)產(chǎn)中先用用無(wú)損檢檢測(cè)的方方法測(cè)出出結(jié)構(gòu)中中的裂紋紋長(zhǎng)度作作為裂紋紋初始尺尺寸，對(duì)對(duì)于未檢檢測(cè)出的的裂紋的的構(gòu)件，常常假假定構(gòu)件件某處隱隱藏著一一工程裂裂紋，其其長(zhǎng)度與與無(wú)損檢檢測(cè)可靠靠測(cè)出的的最小尺尺寸相當(dāng)當(dāng)。如果果裂紋從從初始裂裂紋長(zhǎng)度度5，擴(kuò)展展到臨界界裂紋長(zhǎng)長(zhǎng)度的時(shí)時(shí)間為，要想在在裂紋擴(kuò)擴(kuò)展至前前發(fā)現(xiàn)裂裂紋必須須在時(shí)間間內(nèi)安排排一次巡巡檢。為為了防止止因漏檢檢或誤檢檢而造成成事故，通常取取一定的的安全系系數(shù)，一一般為44，以平平均每天天作業(yè)小小時(shí)，每每小時(shí)次次循環(huán)計(jì)計(jì)算，當(dāng)當(dāng)總循環(huán)環(huán)次數(shù)為為時(shí)達(dá)到到臨界裂裂紋的天天數(shù)為 （天天），考考慮壽命命安全系系數(shù),則則巡檢周周期為，即合理理的巡檢檢周期為為，以