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摘要：港口门座起重机是进行各项生产作业的重要设备，在应用过程中受到其他因素的影响，存在不同类型的故障，要做好金属结构缺陷分析工作，根据具体要求，确定切实可行的管理对策。本次研究中以港口门座起重机金属结构缺陷类型作为基础，对具体管理对策进行分析。
关键词：港口门座起重机；金属结构；缺陷分析；管理对策
起重机是港口，铁路运输、冶金行业装卸作业的主要设备，它是一种间歇式动作机械，具有短暂、重复、周期性循环的工作特点，且工作环境恶劣，其失效事故的后果十分严重。为了加强设备的科学、有效的管理，保证起重机的安全使用，在起重机制造、使用过程中、维修后对主要机构及结构进行测试都有非常重要的作用。
1. 含缺陷结构的剩余寿命预测方法
传统的强度理论认为材料是完整无缺的，构件中只要有一点超过极限应力就认为达到了破坏，而断裂力学认为材料均有缺陷，需要结合具体情况，确定预测方式。
1．重点巡检部位的确定
由于大型起重机结构庞大，很难直接找到故障产生的部位，虽然可以通过故障的统计分析，研究故障的分布规律来确定，但由于缺乏详细的统计资料数据而很难做到。一台机械设备的金属结构，实际上并不是对所有的地方都进行定期巡检。若机械承载结构的材质均匀，裂纹的萌生主要决定于材料内部第一主应力σ1。此外，主应力σ1较高的焊接区域亦可在焊接缺陷处萌生裂纹，并在载荷的反复作用下导致裂纹缓慢亚临界起始扩展。因此，我们可以根据材料特性及应力特征，来确定不同部位的界限应力，超过界限应力的部位，裂纹才会扩展；低于界限应力的部位，裂纹不会扩展，可以不必巡检[1]。
2.起重机金属结构分析
起重机金属结构的应力分布，可以通过对几种不同的恶劣载荷工况下进行有限元分析，得到应力分布云图，并确定结构件上裂纹易萌生并可能导致缓慢亚临界扩展的高应力区域，这些区域也称裂纹敏感区，是设备运行中的重点巡检部位。重点巡检部位的确定，使巡检工作集中在少部分地方，从而极大的提高了巡检效率[2]。
3.临界裂纹长度确定
在应力作用下，裂纹尖端处于高度的应力集中，该处的各个应力分量得增大程度以及裂纹扩展时所释放的能量大小通一个因子有关，需要结合具体情况进行设定。
2.金属结构缺陷分析
1．锈蚀分析
金属结构纵然有许多的优点，但生锈腐蚀是一个致命的缺点。国内外因锈蚀导致的钢结构事故时有发生。对于港口门座起重机而言，生锈腐蚀将会引起构件截面减小，承载力下降等问题，严重影响钢结构的耐久性，维护和修理费用也较昂贵。在象鼻梁、臂架、大拉杆等重要构件上，尤其是腐蚀产生的“锈坑”将使钢结构脆性破坏的可能性增大，在影响钢结的耐久性的同时，一旦主要结构件因锈蚀产生断裂，则会造成重大安全事故，对港口和企业造成不可估量的损失。 起重机钢结构的锈蚀和涂层被破坏，与建筑物周围环境的温度和湿度、大气中侵蚀性介质的含量和活力、大气中的含尘量、构件所处的环境条件、部位、以及刷、喷涂漆的工艺和钢结构的材料质量等有关[3]。
2．结构件变形分析
结构件局部波浪度超标及变形主要是由于结构件不正常的受力情况或各结构相互干涉引起的。在门座起重机作业过程中，过载、偏载、惯性冲击等都会使结构件受到较大的外力作用，随着工作时间的增长，结构件表面产生外凸或内凹现象，或者由于偏载而使结构件发生水平偏斜，不能满足垂直度的要求而失效。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆结构件局部波浪度超标及变形会对门座起重机的工作机构产生很大影响，局部波浪度超标和变形会使结构件受力情况发生改变，结构件在持续性的不正常受力情况下变形量会增加，当变形量达到一定程度时，结构件满足不了工作要求，严重时还会使结构件发生断裂情况。
3．其他外观缺陷分析
结构件焊缝脱落、局部漏焊、可见裂纹、漏油、积水等情况对门座起重机的影响也是很大的。焊缝的脱落和局部漏焊情况直接降低了各结构件的使用性能，使本来应承受结构应力的焊缝失去或降低了承载能力，而使相邻焊缝承受了更多的结构应力，加剧了焊缝的疲劳和失效速率，若结构件或焊缝上存在可见裂纹，则焊缝在持续性受力情况下很有可能使裂纹长度扩大，严重时可导致焊缝完全撕开而使结构件断裂，增加了安全事故发生的可能性。
3. 港口门座起重机缺陷处理措施及设备管理对策
1．缺陷处理措施
在三台港口门座起重机的检测过程中所发现的众多缺陷，对设备自身产生的影响是很大的，各类缺陷直接降低了设备的使用性能和使用寿命，同时对现场作业人员、码头其他设备和过往船舶等也造成很大的安全隐患。因此，应及时对给类缺陷进行修复、更换或报废处理，具体处理建议如下：
（1）对锈蚀严重的结构应打磨锈蚀部分，使其露出光亮金属层后，再按相关标准进行防腐处理，对于因锈蚀使得有效承载截面积减少超出 10%位置，因予以贴板加固处理；
（2）对于象鼻梁主梁上翼缘板、臂架上翼缘板的积水和锈蚀穿孔情况，应先进行排水处理，并检查锈蚀穿透处以及周围板厚的减薄情况，除去腐蚀部分后再采取合适的工艺予以维修处理，不宜简单进行贴板焊补[4]。
（3）对于焊缝脱落和未焊接情况，应采取适当工艺予以补焊，以保证结构安全；
（4）对于各结构件表面的局部波浪度变形问题，应采取合适的工艺予以校正并进行加强处理；对结构的局部变形，若变形量较小，应予以观察。
（5）对于金属结构焊缝开裂处，不宜直接进行焊补，应适当调整门机臂架的幅度以及回转位置，让焊缝处近似处于非受力状态后再予以焊接维修，并焊接三角筋板予以加固处理；
2．设备管理对策
港口门座起重机在使用中，金属结构腐蚀、结构件变形、焊缝开裂等问题经常发生，这些缺陷会使门座起重机的技术性能、经济性能和安全性能发生不同程度的降低。因此，在门座起重机各金属结构的缺陷程度未能使起重机发生故障之前，应对起重机进行维护和保养，将缺陷和安全隐患在使用前期进行控制，保证起重机经常处于良好的状态，详细如下：
（1）门座起重机安装前，应进行安全检查和维护，检查主要金属结构和联接件及其销轴、螺栓的可见缺陷，检查金属结构表面的防腐情况，以及各主要机构性能的完好性，做好检查记录，并出具安装意见。
（2）门座起重机应由专人进行维护保养，设备交付使用时，应对安装质量进行检查和验收，避免安装后初始缺陷的产生。设备交付使用后，安装维保单位对日常保养内容负有监督和检查的义务。日常维护保养人员应每天巡视门座起重机各部位工作是否正常，做好保洁工作和交接工作，以保证设备的外观整洁和运转正常，日常保养记录和交接记录要制成固定表格，并作为档案管理。
结束语
港口门座起重机金属结构缺陷类型比较多，在整个管理阶段，需要严格按照现有措施落实，保证金属结构的完整性。此外要做好设备管理工作，按照方案要求实施，满足机械设备应用要求。
参考文献
[1]刘庆平，姜文达，吴丽珠，方利红.港口门座起重机金属结构缺陷分析及设备管理对策[J].中国水运(下半月),2017,(07):143-146.
[2]霍建中.门座式起重机状态检测与评价方法研究[J].中国水运(下半月),2017,(04):81-82.
[3]王丽娜,王勇，王美英，张志宇.在役起重机含缺陷结构剩余寿命预测方法[J].中国水运(下半月),2011,(07):93-94.
[4]方正中,赵烨.带金属内衬反应釜隐患产生机理与对策[J].化工生产与技术,2009,(02):55-57+72.
论文作者:郭旭
论文发表刊物:《防护工程》2017年第23期
论文发表时间:2018/1/5
标签：起重机论文; 应力论文; 缺陷论文; 裂纹论文; 结构件论文; 金属结构论文; 锈蚀论文; 《防护工程》2017年第23期论文;