轮胎式集装箱门式起重机钢结构裂纹分析与修复.

1、轮胎式集装箱门式起重机钢结构裂纹分析与修复深圳市特种设备安全检验研究院卜广强 刘敬东 曹利维 邹小峰摘 要：,严重开裂的原因作了多方面的深层次分析，以及修复加强 后使用管理、检测跟踪情况，供设计、制造、使用、关键词：轮胎式集装箱门式起重机； 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轮胎式集装箱门式起重机是集装箱专用码头堆场作业使用的主要设备，具有高效率低成本装 卸、转运、堆放集装箱的功 能，采用轮胎触地无 轨道运行，以一组柴油机发电，再由电动机驱动 操作吊运。该 类型起重机具有堆五过六”装卸集装箱的能力，电气控制主要采用交流变频调速 技术、全数字P LC技术

3、和C MS起重机管理系统。1钢结构裂纹情况2003年11月，深圳某公司从香港某集装箱码头有限公司购买了 2台由日本某菱株式会社1988年制造的轮胎式集装箱门式起重机。经深圳市特种设备安全检验研究院检测 发现：这2台起重机钢结构重要构件(主梁母材分别出现多处裂纹，大量雨水通过 主梁裂纹渗入箱体结构内，裂纹大都被油污局部遮盖。经着色渗透探伤证实:CG2号轮胎式集装箱 门式起重机右侧主梁存在5处裂 纹，左侧主梁存 在4处裂纹；右侧主梁上翼缘板完全断裂且错位 达2mm ,同截面处内侧腹板靠上3/4高度开裂，外侧腹板靠上局部开裂，截面断裂累计已接近 50%。CG1号轮胎式集装箱门式起重机裂纹情况 与CG

4、2号基本类似。2 钢结构裂纹原因分析目前，该类型起重机大都运用能充分利用材 料各项性能，减轻自重，提高产品 性能的有限疲劳寿命设计方法。其钢结构设计工作级别一般为 A6、A7,理论设计 使用寿命为20年（高周疲劳寿命主要指钢结构危害性裂纹萌生寿命。该轮胎式集 装箱门式起重机的实际高周疲劳寿命为 15年甚至更短，依据裂纹主要集中分布在 主梁上翼缘内侧和内侧腹板上部（小车驱动齿条固定区域附近的分布特征及其他 情况，得出多个产生裂纹的原因。211齿条与主梁之间的间断连接焊缝的缺陷因小车驱动齿条与主梁的材质不一致，在进行齿条与主梁上翼缘板之间焊接连 接时，部分焊接部位的焊前预热和焊后保温工艺在现场控制

5、不稳定及不规范的起弧、落弧操作都能引起焊接部 位局部应力过度集中，成为疲劳源”经长期使用 后即连接焊缝在低于焊缝和母材屈服极限的交 变应力反复作用下，首先在应力集中 部位萌生疲劳微裂纹，并在一定条件下继续扩展，这些部位首先出现小裂纹。212 齿条与主梁上翼缘固定连接方式的缺陷采用将小车驱动齿条直接焊接到主梁上翼缘上的技术工艺，焊接固定的齿条相 对阻碍了该位置的变形，导致主梁在实际承载时所产生的弹性 变形在齿条焊接部 位得不到充分满足，从而容易 在齿条与主梁上翼缘板焊接处裂开，尤其是分段起重运输机械2008(7齿条未焊接连接的接头处。213齿轮与齿条严重磨损的缺陷由于齿轮与齿条的严重磨损，导致起

6、动、制动运行过程中产生较大冲击，结构 相关部位附加 应力显著增加，加剧了疲劳破坏。214 检修工作的失误这些部位刚出现小裂纹时，未得到及时发现 和修复，裂纹不断扩展，致使到 了目前的危险地步。215 设计系统的数学建模和实际情况间存在差异裂位置处存在较大的应力幅,特别加强,3311施工准备(1将起重机移至修理作业地点固定并作防风锚固，设置作业范围安全警示标识；(2将小车移至裂纹少、修复工作量较少的端部固定，吊具放置地面，起升钢 丝绳处于自由悬挂状态；(3搭设维修施工作业平台，保证牢靠并覆盖所有作业范围。312 修复施工(1测量门架主梁、小车驱动齿条和小车轨道在修复前的有关参数，采样分析齿条和箱

7、梁的材质，确定选用的材料和焊接 工艺；(2在箱梁翼缘板和腹板各焊接2000mm >18mm的工艺加强筋和钢结构架，防 止修理过程中主梁的变形和意外断裂；(3用机械方法冷拆除维修区段的齿条；(4拆除维修区段前后各4m左右的小车轨 道压板，将小车轨道吊起悬空约 350mm ,并可靠支承住；(5清理需维修部位及附近的油漆、油污、铁锈和杂物；(6用着色渗透方法检测裂纹的长度和位置；(7在裂纹的两端头钻直径8mm内径圆滑的止裂孔，防止裂纹继续扩展；(8根据需要，可以在裂缝附近位置的腹板 上开直径500mm工艺孔，磨光孔口 四周；(9右侧主梁大裂纹上翼缘板整体挖割、更换母材，其他小裂纹用机械的方法将

8、裂纹磨成 V型坡口，露出金属光泽，表面 达ST3级,重新施焊磨平；(10焊接前对焊接部位进行200C预热,焊后用石棉布包扎进行300r保温 015h以上；焊接完成4h以后,对焊缝进行超声波探伤；(11 ,另在裂纹处增；(12 ,焊，；(、焊缝达到要求后，对相关部、喷砂、喷涂油漆，油漆为底漆1道、2道, 检查油漆表面质量、漆膜厚度、附着力和颜色并作记录保存。由于是旧机修理, 只要求后补的颜色与原来颜色接近就可以了 ；(14拆除上翼缘的工艺加强筋板、钢结构架和检修平台，腹板工艺加强筋板可 以保留；(15将拆除的齿条安装到位，确保齿条的间 距、直线度和横向同截面高低差 符合要求，并用合适的焊条对齿条

9、支承位置进行焊接，焊接前对 焊材进行烘干，对 齿条进行预热200C ,焊后用石棉布包扎齿条进行300 C保温015h以上；(16将小车轨道轻轻放下，调整小车轨道中心线与上翼缘板安放小车轨道定位 线的偏差、小车轨道距离偏差、小车轨道侧向直线度和横向同 截面高低差等参 数，确认符合要求后，用力矩扳手按要求紧固小车轨道压板螺栓；(17将小车固定物拆除，升起吊具；(18小车先慢速运行多次确认无异响后，再快速运行多次还是无异响后即可；(19测量主梁跨度中部的上拱度、主梁水平方向弯曲、主梁腹板局部平面 度、上翼缘板的水 平偏斜、主梁腹板垂直偏斜、门架对角线差等参 数，并作记录 保存，用于后续跟踪监测；(2

10、0测量小车轨道中心线与上翼缘板安放小车轨道定位线的偏差、小车轨道 距离偏差、小车轨道侧向直线度、小车轨道横向同截面高低差、小车轨道顶部 局部平面度，并作记录保存，用于后续跟踪监测；(21将施工过程中所涉及的技术工艺、资格证、合格证、试验记录、检查 记录等资料整理成册，作为设备修理改造的资料存档备查。J起重运输机械2008(7313 施工注意事项(1用风机对箱梁内部通风1h以上，确认安全后，至少安排2人以上协同监护进入作业；(2将修理用焊接材料按要求烘干并用保温桶保温；焊接位置打磨光顺，安装焊接引弧板后进行焊接；(3焊接或火工校正作业前应拆除受影响区域的电线、电缆等；(4检查确认箱梁有无凹陷等变

11、形，若有，则需校正。4 钢结构裂纹修复效果(1额外承受的附加载荷(2、两侧腹板确保该处的强度和刚度得 到足够保 证。在下翼缘板与上翼缘板大裂纹对齐位置增加2块2000mm X18mm加强筋板；在两侧腹板与上 翼缘板大裂纹对齐位置内部各增加 2块400mm X12mm加强筋板； 箱体内部靠近上翼缘板100mm处增加2根10号槽钢；并将贯穿大裂纹的上翼缘 板 局部区段切除，更换为400mm X14mm的新钢板，与原上翼缘板采用对接焊接工艺 并与腹板 原对接焊缝及修复对接焊缝位置错开 200mm以上，纠正主梁上翼缘板 2mm的错位。(3小车驱动齿条通过齿条固定支座与主梁焊接连接，减少了由于小车驱动齿

12、条直接与主梁间断焊接连接施工工艺不稳定导致应力集中的概率。由于该机型制造年代较早，对于还在用的同 类产品作了同样的检查、修复和 加强，新机型已较少使用这种直接焊接的连接方式。(4 2台起重机经上述修复和加强后，主梁各 项参数有所改善。为安全保险起 见，规定只用于 堆场装卸、转运空集装箱，不再吊运重载集装箱。该批起重机经 过上述修复和加强后，跟踪检测表明：除主梁上拱度明显不足外，钢结构部分至今 未发现类似缺陷，一直可靠使用至今。5 结束语综上所述，特种设备存在的重大安全隐患既 有其规律性，也有其非常规性，检 验人员要针对设备的特点，全面检查、重点检验、综合评估，稍不留神，隐患就会从眼皮底 下溜走，尤其是大型起重机价值达几千万元之巨 在使用过程中一、货损，。,其先进的检测技术、丰富、扎实的理论基础和崇高的敬业精神 是及时发现 重大安全隐患的必要保证。制造单位 在重大隐患的整改中，体会到了注意控制现 场施工工艺的重要性；设计单位在整改方案和修复工艺的制订过程中，也完善了 类似产品的局部细节设计。参 考 文 献1王福绵等1起重机械技术检验1北京:学苑出版社,20002 王仲生等1无损检测诊断现场实用技术1北京:机械工业出版社,20023 张质文等1起重机设计手册1北京：中国铁道出版社,19984 王金诺1起重运输机械金属结构1北京：中国铁