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建筑施工起重機械的安全技術性能評估


 建筑施工起重機械(塔式起重機、施工升降機等)是以間歇、短時、重復的工作方式,通過吊鉤、吊籠等取物裝置,對重物進行起升、下降或水平移動的機械設備。

 
  建筑施工起重機械工作中,其金屬結構和各工作機構的主要受力部件受到頻繁的拉伸、壓縮、彎曲、扭曲、剪切、摩擦等力的作用,這種交變載荷也可稱為疲勞載荷,其應力循環次數較大,各主要受力部件容易產生疲勞損傷,這是一種疲勞失效現象。發生疲勞失效時一般沒有明顯的塑性變形,它總是發生在局部高應變區內。當這種局部高應變區中的峰值應力超過材料的屈服強度時,晶粒之間發生了滑移和位錯,逐漸產生了微裂紋。這種微裂紋不斷擴展,形成了宏觀的疲勞裂紋。
 
  金屬結構的各弦桿、拉桿、撐桿等部件由于運輸、拆裝、存放等不當,也容易產生塑性變形;其旋轉部分和運動裝置,由于磨損會導致有效受力截面的減小;此外,建筑施工起重機械都在露天工作,經常承受風吹、日曬和雨淋,其金屬結構部分隨著使用年限的增加,如果保養不當,其腐蝕程度也會與日俱增。金屬結構和各工作機構的疲勞程度、變形、磨損程度和腐蝕程度,均嚴重影響其安全技術性能。其影響程度與該建筑起重機械使用時的利用等級、載荷狀態、使用環境、存放環境和使用年限有關。
 
  國家標準GB/T13752-92《塔式起重機設計規范》4.1.1.1條規定:“塔式起重機設計壽命應根據其用途、技術、經濟及淘汰更新等因素而定,一般可按15-30年計算。
 
  國家標準GB5144-94《塔式起重機安全規程》4.6條規定:
 
  1、起重機主要結構件由于腐蝕而使結構的計算應力提高,當超過原計算應力的15%,則應予報廢。對無計算條件的當腐蝕深度達原厚度的10%時,則應予報廢。
 
  2、起重機主要受力構件如塔身、臂架等,在失穩或損壞后經更換或修復,結構的應力不得低于原計算應力,否則應予以報廢。
 
  3、起重機的結構件及其焊縫在出現裂紋時,應分析其原因。根據受力情況和裂紋情況采取加強或重新施焊等措施,阻止裂紋發展,對不符合要求的應予報廢。
 
  根據筆者的經驗,使用較頻繁的、工作較繁重的建筑起重機械的金屬結構、各工作機構的主要受力部件,如吊臂上、下弦桿與斜拉桿的焊縫和熱影響區,吊臂銷接座及銷接頭與上、下弦桿的對接焊縫,吊臂、平衡臂拉桿焊縫;標準節和頂升套架的焊縫和熱影響區等部位,短則3、5年,長則10年在無損檢測中都發現過有不同程度的疲勞裂紋存在,這種疲勞裂紋比較細小,大多出現在工件表面,僅憑肉眼較難發現。在裂紋形成的初期,對于設備的正常使用無任何影響,不會出現異常狀況,導致結構破斷,但是對于使用年限較長的起重機,主要受力構件的焊縫及其熱影響區長期受到交變應力的作用。疲勞裂紋會大量增加并不斷擴展,當結構疲勞損傷積累到一定程度后,遇到超載、超力矩,大風等偶發事件,細小的疲勞裂紋就可能迅速擴展,造成主要受力構件的焊縫或熱影響區撕裂,導致受力截面減小,當缺陷處承受的最大應力超過其屈服強度時,就會引發突然斷裂的事故。
 
  建筑起重機械的安全技術性能評估,就是針對使用年限較長的建筑起重機械的金屬結構、各工作機構、重要零部件、電氣元器件、安全保護裝置等,根據國家或行業相關標準進行檢驗、檢測與評定。發現問題,及時處理,避免發生重大惡性事故并延長建筑起重機械的使用壽命。其具體做法如下:
 
  一、金屬結構幾何尺寸的檢測與評定
 
  1、塔式起重機的標準節、基礎節、吊臂、平衡臂,頂升套架、塔頂,回轉塔身,施工升降機的標準節、基礎節、吊籠承載梁、導軌架等的幾何形狀尺寸及變形測量。
 
  2、根據相關標準和設計圖紙的要求對幾何形狀尺寸進行評定,以確定是不是要進行幾何變形處理或報廢。
 
  二、金屬結構的外觀檢查、測厚、無損檢測
 
  1、金屬結構,主要受力部件的焊縫及熱影響區打磨,去掉油漆、銹蝕,用10倍放大鏡進行檢查,可疑部位進行磁粉探傷或超聲波探傷抽查。
 
  2、銹蝕較嚴重部位,打磨后進行超聲波測厚。
 
  3、對于無損檢測及測厚發現之問題,根據相關標準進行評定。
 
  三、主要零部件檢驗及評定
 
  1、塔式起重機的起升機構的吊鉤、卷筒、滑輪、制動器、減速機、電動機、聯軸器等的檢驗及評定。
 
  2、塔式起重機的變幅機構的電動機、減速機、聯軸器、制動器、卷筒滑輪等的檢驗及評定。
 
  3、塔式起重機的回轉機構、電動機、減速機、聯軸器、制動器、開式齒輪等的檢驗及評定。
 
  4、施工升降機的驅動板、齒輪、齒條、滑輪等的檢驗及評定。
 
  四、電器系統的檢驗與評定
 
  1、配線與部件、電機及部件的絕緣電阻測量與評定。
 
  2、控制與操作裝置的檢驗與評定。
 
  3、電氣保護裝置的檢驗與評定。
 
  4、照明與信號的檢驗與評定。
 
  五、液壓頂升系統的檢驗與評定
 
  六、性能試驗、結構試驗、安全保護裝置試驗與評定
 
  1、空載試驗。
 
  2、載荷試驗。
 
  (1)額定載荷試驗。
 
  (2)超載25%試驗。
 
  (3)超載10%動載試驗。
 
  3、結構試驗
 
  結構變位測量:獨立高度狀態下最大額定起重量及1.25倍最大額定起重量允許的最大幅度時,起重臂根部的水平變位測量和起重臂端部的垂直變位測量。
 
  必要時進行獨立高度狀態下最大額定起重量及1.25倍最大額定起重量允許的最大幅度時;小車位于吊臂中點額定起重量及1.25倍額定起重量時;最大幅度的額定起重量及1.25倍額定起重量主要結構件的靜應力測試。
 
  4、安全保護裝置試驗與評定
 
  (1)塔式起重機的起重量限制器、力矩限制器、上升極限位置限制器、變幅限制器、回轉限制器、小車變幅斷繩保護和斷軸保護的試驗與評定。
 
  (2)施工升降機防墜安全器校驗,吊籠行程上限位開關、吊籠行程下限位開關、極限開關、防墜安全鉤、防斷繩開關的試驗與評定。
 
  (3)電氣安全保護裝置、零位保護、斷錯相保護、過流保護、短路保護、失壓保護、過壓保護、欠電壓保護等的試驗與評定。
 
  七、根據以上檢測、檢驗評定結果和性能試驗、結構試驗、安全保護裝置試驗與評定的結果,提出整改措施及安全技術性能評估結論。
 
  評估結論:符合要求,可以使用;整改后可以使用;降載使用;建議報廢。
 
  委托方應提供設備的制造單位資格證明、產品合格證、安裝使用維護說明書、圖紙等隨機文件、大修或改造資料和安裝使用過程中的事故記錄。并負責金屬結構探傷檢測部位的表面處理工作(打磨)。
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