起重机械检验员能力要求

学习本课程的目的在于明了作为起重机械检验员，应该具备的三个方面的基本能力。即：一是要具备基

础理论知识、专业知识、法律法规标准体系知识；二是要具备起重机械检验技能；三是要具备组织协调沟

通能力。

一、能力要求范围结构

1.起重机械检验员应具备的知识积累

包括基础理论知识、专业知识、法律法规知识的

分类和结构；

2.起重机械检验员应具备的技能要求：

包括检验方法技能，仪器设备使用，安全防护，常见问题、缺陷辨识和处理等；

3.起重机械检验员应具备的组织协调沟通能力

上述三个方面是一个完整的知识体系结构，是起重机械检验人员检验能力的整体体现。三者之间相互

联系，相互支持，缺一不可。这是因为：

(1)由起重机械结构组成及其工作原理所决定

起重机械由金属结构、驱动装置、工作机构和操纵控制系统组成。其基本工作原理是：通过对控制系

统的操纵，驱动装置将动力能量输入，转变为机械能(即适宜的力或运动速度)，再传递给取物装置。取

物装置将被搬运物料与起重机联系起来，通过工作机构单独或组合运动，完成物料搬运任务。这样的组成

及原理需要一定的基础理论知识(如金属材料及热处理、焊接、力学、机械原理、液压传动、电工学、防

爆等方面)作为检验能力的技术理论支撑。

(2)起重机械不仅因其危险性而列入特种设备，而且在技术方面也具有许多特殊性

a.金属结构：起重机金属结构是起重机的重要组成部分，它是整台设备的骨架，承受和传递作用在起

重机上的各种载荷并形成一定的作业空间。金属结构以金属材料轧制的型钢和钢板作为基本构件，通过焊

接、钾接、螺栓连接等方法，按•定的组成规则连接。可见起重机金属结构受力复杂、自重大、耗材多和

整体可移动性构成其工作特点。

b.驱动装置：是用来驱动工作机构的动力设备。常见的有电力驱动、内燃机驱动和人力驱动等。

c.工作机构：有起升、运行、变幅、旋转机构。

起升机构，是用来实现物料的垂直升降机构，是任何起重机不可缺少的、最主要最基本的机构。

运行机构，是通过起重机或起重小车运行来实现水平搬运物料的机构。

变幅机构，是臂架起重机特有的工作机构。变幅机构通过改变臂架的长度和仰角来改变作业幅度。

旋转机构，是使臂架绕着起重机的垂直轴线作回转运动，在环形空间运行移动物料。

d.控制操纵系统：通过电气、液压系统控制操纵起重机各机构及整机的运动，进行各种起重作业。

综上所述，起重机械作为吊运各种物料的专用设备，其特殊的结构组成、机械传动、控制原理，需要

一定的专业知识为起重机的设计、制造、安装、改造、修理、使用、检验等各个环节做技术支撑。

(3)法律法规是特种设备的总要求。目前已经形成完整的法规标准体系，这些安全技术规范和专业标

准是起重机械安全监察、管理和检验的指导性文件。因此也是我们必须学习和掌握的一个重要方面知识。

二、应具备的知识积累

1.基础理论知识

1.1金属材料及热处理方面

1.1.1铁碳合金状态图与金相组织

液体p根京体I—3体一/

速奥氏怵朝蚊京体一

1100「奥氏体

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奥氏体+t

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0.765告破*一

铁碳合金状态图

ACD液相线；AECF固相线

ECF共晶线；PSK共析线

铁碳平衡图就是表示铁碳合金在平衡状态下，其组织与成分以及温度之间关系的一种图形。它是研究

钢铁组织性能和制定热加工工艺的基础。

金属材料在在工程上表现出来的机械性能，是由金属内部的结构所决定的。用金相分析的方法，在金

相显微镜下就可以看到它的组织，这种显微组织是决定金属材料机械性能的重要的内在因素。

铁碳合金的内部组织结构：

①F铁素体，727℃时溶碳能力最大为0.02%,强度、硬度低，塑性和韧性高；

②A奥氏体，1147匕时溶碳能力最大为2.0%,强度低，塑性好，锻造时都加热到A状态；

③C渗碳体，熔点是16CKTC,硬度很高，塑性极低（-0）；

④P珠光体，是F与C的机械混合物，性能介于二者之间。

铁碳合金状态图对热加工工艺有指导意义。以45钢为例说明：从液态（约1500。）慢冷至1500。〜

1420℃之间时开始凝固，从L液体中产生A晶核，此时L液体越来越少；降至约1420。时，L液体消失，

完全变成A晶粒（固体）；温度再下降，A中析出F铁素体晶粒增多，由于Fe中含C极低，使剩余的A中

含碳量增加，当下降至727匕时，A中含碳量增加析出珠光体，组织固定。

1.1.2常用材料及热处理方法

制造起重机械的常用材料主要有：Q235、Q345等，也有些零部件用铸铁制成，如滑轮等。

热处理也是金属加工的重要工艺之、它是利用加热随后冷却的方法，使钢的内部组织发生一定的改

变，从而获得所需要的性能（强度、硬度、耐磨性、加工性或物理性能与化学性能）的一种操作。

常用的热处理方法有：

（1）普通热处理

实际生产中，加热和冷却速度不可能很慢，加热温度由钢的组织成份及临界点相变温度Acl或Ac3决

定。合适的温度为：Ac3+（30-50℃）.

a.退火：根据加热温度高于相变温度Ac3的程度，分为完全退火和不完全退火两种。

完全退火是将工件加热至Ac3以上20〜30'C,经足够的保温后随炉冷却，然后在空气中冷却。也叫等

温退火，主要用于合金钢中。

b.正火：与完全退火是属于同种类型的热处理工艺，不同之处是加热至临界温度以上，放在空气中冷

却。正火后晶粒可以得到均匀而细化，珠光体片较薄，韧性和强度都得以提高。

退火与正火的目的：降低钢的硬度，提高塑性，便于切削、冲压等冷加工：细化晶粒，改善机械性能

或为淬火工序作组织上的准备；消除内应力，防止工件变形。

c.淬火：对亚共析钢必须加热至临界温度Ac3以上，为Ac3+(30-50-0,在水或油中快速冷却。

淬火后性能一般是不能满足工件多方面的要求的。这是因为：①钢淬火组织是马氏体，高硬度高强度，但

低塑性和韧性；②淬火后处于高应力状态，组织在常温下不稳定，如不回火，在使用中由于组织变化而造

成工件性能及尺寸变化。

d.回火：一般是工件热处理的最后一道工序。

低温回火(150~200℃)：淬火后，炉冷。能部分消除淬火的内应力，韧性有所提高。得到马氏体。

中温回火(250-450*0：要求有较高弹性极限的材料如弹簧，一般用中温回火。得到屈氏体。

高温回火(450-650°C)：使塑性和韧性有较大的提高。得到索氏体。

调质(淬火+高温回火)：用于重要件，可获得高韧性、高强度。

(2)表面热处理

有些工件要求表面与心部具有不同的性能，要求工件表面具有高的硬度和耐磨性，高的疲劳强度；心

部要求具有一定的塑性和韧性，以承受冲击载荷。为了满足这些要求，一是用渗碳钢进行渗碳淬火，二是

用中碳结构钢进行表面淬火(高频表面淬火、感应电流、火焰表面淬火)，一般淬透层深度为零件半径的

1/10.

(3)化学热处理(渗碳)

将工件加热至Ac3以上的温度，在含碳介质中保温一段时间，以提高表面碳浓度。渗碳后必须经淬火

和回火处理。适用于低碳钢和低碳合金钢。

1.1.3常用焊接方法、焊接缺陷、焊接工艺评定、焊接材料

(1)焊接方法(手工电弧焊、埋弧焊、气体保护焊)。针对不同的焊接材料和不同的焊接方法，必须

选用合适的焊条型号。焊碳素钢和低合金钢时，可采用C02气体保护焊，焊接不锈钢和有色金属时，宜采

用Ar弧焊或He弧焊。

(2)焊接缺陷：外部缺陷位于焊缝表面，用肉眼或低倍放大镜就可看到，如焊缝尺寸及形状缺陷、咬

边、焊瘤、凹坑、塌陷、烧穿以及表面气孔、表面裂纹等；内部缺陷位于焊缝内部，如未焊透、未熔合、

夹渣及内部气孔、内部裂纹等。

气孔：焊接时，溶池中的气泡在凝固时未能及时逸出而残留下来形成的空穴。焊缝中存在气孔会削弱

焊缝的有效工作面积。

裂纹：焊接缺陷中危害最大，不允许存在。

焊缝尺寸及形状不符合要求：高低不平；宽度不均匀：焊缝余高过高或过低；角焊缝焊脚尺寸不均。

咬边：沿焊趾的母材部位产生的沟槽或凹陷，削弱了焊缝的有效工作面积。

焊瘤：熔化金属流淌到焊缝之外的母材上所形成的金属瘤。

夹渣：残留在焊缝中的熔渣。削弱了焊缝的有效工作面积，同时还会引起应力集中。

凹坑：焊缝表面或背面形成的低于母材表面的局部低洼部分。削弱了焊缝的有效工作面积。

未焊透与未熔合：接头根部未完全焊透或焊接时焊道与母材、焊道与焊道之间未完全熔合的现象。

塌陷：指熔化焊时由于工艺不当，造成焊缝金属过量透过背面，使焊缝正面塌陷，背面凸起的现象。

烧穿：指熔化金属自背面流出，形成穿孔缺陷。

(3)焊接工艺评定

制造单位进行的为验证所拟定的焊件焊接工艺参数的正确性而进行的验证过程和结果评价。在焊接结

构投产前进行。

a.内容：包括焊接试件的形式、材料、板厚、替代范围、试样尺寸和形式、试验方法、合格指标等。

b.评定范围：新材料试制构件或首次焊接的钢种：焊接工艺参数改变或超出原定的范围；改变焊接方

法(包括改变焊层和焊丝数量、预热温度、焊接方向等)：改变坡口形式或角度：改变焊条、焊丝、焊剂

型号及保护气体种类；改变焊后热处理工艺要求；接头有抗腐蚀性能要求的。

c.焊接工艺评定程序：下达工艺评定任务书一编制实施方案一工艺部门批准一实施评定。

d.焊接工艺评定准则：参照DL/T868-2004《焊接工艺评定规程》等。

(4)焊接材料：GB/T5517碳钢焊条；GB/T5518低合金钢焊条；GB/T5293—1999埋弧焊用碳钢焊丝

和焊剂；GB/T8110气体保护焊电弧焊用碳钢、低合金钢焊丝等。

1.2力学方面

1.2.1理论力学

(1)物体受力分析

受力分析，就是将物体从它所处的环境中隔离出来，分析其他物体对它的作用力，并把这些力用力的

示意图画出来。作力的示意图时，一般说来是定性的，但对力的方向，要尽量准确些，而对力的大小的要

求，往往是粗略的。

(2)力系等效替换

将复杂力系等效地化为最简力系在理论分析和工程中都具有重要意义。力系的简化是指用简单的力系

等效地替换一个复杂力系。将汇交力系和力偶系分别合成为一个力和一个力偶，是力系简化的例子。力系

简化的前提是等效。等效力系是指不同力系对同•物体所产生的运动效应相同.力系的简化结果可以导出

力系平衡条件。

力线平移及力向某点简化：与力偶不同，它只可以沿力作用线移动而不可平移，平移将改变原来的力

对刚体的作用效果。所以作用于刚体上的力若等效地平移到刚体上的任一点时，将产生一个附加力偶，此

力偶矩等于原来的力对新作用点的力矩。

(3)力的平衡条件及应用

作用于刚体并使它保持力学平衡状态的力系，谓之平衡力系。

一个力系为平衡力系的必要且充分条件，其一是：力系中各力的矢量和为零，即该力系的主矢为零。

其二是：力系中各力对任一

点力矩的矢量和为零，即该

力系对任一点的主矩为零。

£x=0；Ly=O；£M=0。

(«)

1.2.2材料力学

材料力学是研究材料在各种外力作用下产生的应变、应力、强度、刚度、稳定和导致各种材料破坏的

极限。材料力学与理论力学、结构力学并称三大力学。材力研究对象主要是棒状材料，如杆、梁、轴等。

1.2.2.1应力状态分析

•主平面——剪应力为零的平面

•主应力--主平面上的正应力

•主方向一一主平面的法线方向

可以证明一一通过受力构件内的任一点，一定存在三个互相垂直的主平面。

三个主应力用。1、。2.。3表示。按代数值大小顺序排列，即。。2》。3

•单向应力状态：三个主应力中只一个不等于零。

•二向应力状态：平面应力状态，两个主应力不等于零。

•三向应力状态：空间应力状态，三个主应力皆不等于零。

单向应力状态也称为简单应力状态；二向和三向应力状态统称为复杂应力状态。

1.2.2.2强度理论与材料性能试验

(1)抗拉强度与屈服强度

抗拉强度一般是指塑料或金属等由均匀塑性变形向局部集中塑性变形过渡的临界值，即材料在拉断前

承受最大应力值。b：屈服强度，是指达到一定的变形应力之后，金属开始从弹性状态非均匀的向弹

一塑性状态过渡，它标志着宏观塑性变形的开始。

发生杉殳.点

弹性变形舱段

（2）强度理论

①最大拉应力理论（第一强度理论）：适用于脆性材料，例如：铸铁。这一理论认为引起材料脆性断

裂破坏的因素是最大拉应力，无论什么应力状态，只要构件内一点处的最大拉应力。1达到单向应力状态

下的极限应力ob,材料就要发生脆性断裂。按第一强度理论建立的强度条件为：。1忘［。］。

②最大伸长线应变理论（第二强度理论）：只适用于极少数脆性材料，应用很少。这一理论认为最大

伸长线应变是引起断裂的主要因素，按第二强度理论建立的强度条件为：。1—11（。2+。3）W［。］。u

是泊松比。

③最大切应力理论（第三强度理论）：适用于塑性材料，例如低碳钢，形式简单，应用极为广泛。这

•理论认为最大切应力是引起屈服的主要因素，无论什么应力状态，只要最大切应力Tmax达到单向应力

状态下的极限切应力TO,材料就要发生屈服破坏，按第三强度理论的强度条件为：。l—o3W［。］。

④形状改变比能理论（第四强度理论）：适用于大多数塑性材料，比第三强度理论准确，但不如第三

强度理论方便。当物体因外力作用而产生弹性变形时，外力在相应的位移上就作了功，同时在物体内部也

就积蓄了能量。

这种随着弹性体发生变形而积蓄在其内部的能量称为变形能。在单位变形体体积内所积蓄的变形能称

为变形比能。这一理论认为形状改变比能是引起材料屈服破坏的主要因素，无论什么应力状态，只要构件

内一点处的形状改变比能达到单向应力状态下的极限值，材料就要发生屈服破坏。

按第四强度理论的强度条件为：

或：J*+（

公式表明，在复杂应力状态下，物体体积的改变及所积蓄的体积改变比能与三个主应力的代数和有关。

1.2.3机械原理方面

（1）常用机构

主要有连杆、齿轮、凸轮、轮系、间歇运动机构。

（2）机构分析

运动分析一一机构传动原理

（见课程10）.

力的分析一一机构受力分析。

（见课程10）

1.2.4液压传动方面

液压传动力学基础、液压传动装置及工作原理（见课程8）。

汽车起重机起升机构的液压控制原理图

1一液压泵；2一溢流阀；3一中心回转接头；

4一手动换向阀；5—电磁换向阀；6—溢流阀；

7-平衡阀；8—液压马达：9一油箱；

10一单向节流阀。

1.2.5电工学方面

电路基本知识，直流电路、交流电路基础知识，电动机工作原理，电动机调速方式，常见控制方式（见

课程7）。

>c*

■5432，

1.2.6防爆方面(详见课程10—9)

(1)防爆概念

爆炸一在极短时间内，释放出大量能量，产生高温，并放出大量气体，在周围介质中造成高压的化学

反应或状态变化。

爆炸三要素：可燃物质、助燃剂、点火源。

爆炸极限一是指可燃气体与空气混合形成可爆炸的混合物中可燃气体的浓度范围。

防爆型式：①隔爆型ch②本安型i；③油浸型o；④浇封型m；⑤增安型

(2)爆炸危险场所分区

0区一连续出现或长期出现爆炸性气体混合物的场所；

1区一在正常运行时，可能出现爆炸性气体混合物的场所；

2区一在正常运行时，不可能出现爆炸性气体的

环境，如果出现也是偶尔发生并且仅是短时间存在的场所；

21区一在正常运行过程中，可能出现粉尘数量足以形成可燃性粉尘与空气混合物的场所；

22区一在异常条件下，可燃性粉尘云偶尔出现并且只是短时间存在、或可燃性粉尘偶尔出现堆积或可

能存在粉尘并且产生可燃性粉尘空气混合物的场所。

（3）爆炸性气体分类、分级和分组

爆炸性物质分为三类：

I类一一矿井甲烷气体（CH4）

n类一一爆炸性气体混合物（含蒸汽、薄雾）

口类-一爆炸性粉尘（纤维）

爆炸性气体混合物按其最大试验安全间隙和最小点燃电流比分为：A、B、C三级。

（4）防爆标志（爆炸性气体环境）

防爆标志是由防爆型式、类别、级别、温度组别、设备保护级别（如果适用）等组成。

示例：ExdIIBT3

Ex表示电气设备的防爆

标志、防爆型式隔爆型（d）、防爆类别：爆炸性气体环境

X■J

:

防

温

防

a防

帽

度

爆

类

组

级

别

别

fi别

式

II类（II）、防爆级别：B级（B）、防爆级别：温度组别为T3组（引燃温度在200〜300℃）。对于

温度超过450℃时，应直接标注温度。

基础理论知识是难点之一。

2.法律法规知识

特种设备法规标准体系五个层次的结构及其关系如下图所示：

自上而下分成A、B、C、D、E五个层次，由A至E,文件的数量逐级增加，由E至A,法律效力逐级升

局o

A层次：法律。如《中华人民共和国特种设备安全法》（中华人民共和国主席令第四号

2013年6月29日第十二届全国人民代表大会常务委员会第三次会议通过）。

B层次：行政法规。如《特种设备安全监察条例》（中华人民共和国国务院令第373号2003年3月

11日，2009年1月4日进行第1次修改，并以中华人民共和国国务院令第549令公布）等。

C层次：国务院部门规章（简称部门规章）。如《特种设备事故报告和调杳处理规定》

国家质量监督检验检疫总局第115号令2009年7月30）发布；《特种设备目录》，（经国务院批

准后，由国家质检总局发布“关于修订《特种设备目录》的公告”（2014年第114号）；《起重机械安全

监察规定》（国家质量监督检验检疫总局令【2006】第92号）等。

D层次:特种设备安全技术规范。如TSGZ7001—2004特种设备检验检测机构核准规则、TSGZ7003—2004

特种设备检验检测机构质量管理体系要求、TSGZ8002—2013特种设备检验人员考核规则、TSGZ0006—2009

特种设备事故调查处理导则、TSGQ7015—2016起重机械定期检验规则、TSGQ7016—2016起重机械安装

改造重大修理监督检验规则，等等。

E层次：技术标准。如GB/T6974.1—2008起重机术语