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建筑施工起重机械的安全技术性能评估


 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/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试验与评定。
 
  (2)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。
 
  (3)电气安全保护装置、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。
 
  七、根据以上检测、检验评定结果和性能试验、结构试验、安全保护装置试验与评定的结果,提出整改措施及安全技术性能评估结论。
 
  评估结论:符合要求,可以使用;整改后可以使用;降载使用;建议报废。
 
  委托方应提供设备的制造单位资格证明、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过程中的事故记录。并负责金属结构探伤检测部位的表面处理工作(打磨)。