關(guān)于橋式集裝箱起重機疲勞破壞成因分析及修復(fù)措施探討

1、<p>　　關(guān)于橋式集裝箱起重機疲勞破壞成因分析及修復(fù)措施探討</p><p>　　[摘 要]港口橋式集裝箱起重器承擔(dān)著重體積貨物裝卸工作，要是起重機長期處于超負(fù)荷運行就會讓其結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，起重機內(nèi)部構(gòu)件就會有松脫或者變形的情況，還很容易疲勞運行，讓其整體結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂紋，并有裂紋擴展的問題，從而導(dǎo)致起重機不能正常使用。工作人員要是沒有對其進行及時的檢測和維修，結(jié)構(gòu)也就會被損壞，對其進行檢測和修復(fù)是必須重視

2、的。本文分析了港口起重機疲勞破壞的主要原因，并提出修復(fù)措施，以供借鑒。 </p><p>　　[關(guān)鍵詞]港口 起重機 原因 疲勞破壞 修復(fù) </p><p>　　中圖分類號：TE377 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）05-0373-02 </p><p>　　通常情況下，港口橋式集裝箱起重機都是用在重型載荷情況下，并且一直都是處在循環(huán)載荷中

3、，也就是長期都是疲勞載荷，這也就使起重機很容易有疲勞裂紋出現(xiàn)，尤其結(jié)構(gòu)的焊縫位置很容易有脆性斷裂現(xiàn)象出現(xiàn)，這樣也就很容易出現(xiàn)安全事故。要想讓起重機設(shè)備一直都能夠安全運行，相關(guān)人員要對起重機疲勞狀況進行及時分析，發(fā)現(xiàn)有安全隱患就要及時清除，并對其進行定期保養(yǎng)，使起重機的安全性能有所保證。 </p><p>　　一、起重機金屬結(jié)構(gòu)件出現(xiàn)疲勞破壞的原因 </p><p>　　1、疲勞破壞易發(fā)區(qū)部

4、位和應(yīng)力集中帶來的影響。在橋式集裝箱起重機結(jié)構(gòu)中，門框撐管，大車平衡梁、軌道等位置是很容易在疲勞破壞情況下受到影響，然后焊縫的地方出現(xiàn)開裂的現(xiàn)象，這幾個部位都處在起重機的高應(yīng)力區(qū)，經(jīng)常會受到交變應(yīng)力帶來的作用，讓這些部位承受較大的應(yīng)力，然后截面就會出現(xiàn)變化，讓應(yīng)力都集中到這一個位置上，過大的應(yīng)力會讓縱筋和橫隔板的作用都實效。對于設(shè)計層來說，在這種較大的應(yīng)力作用下，不能流暢地傳遞力流，結(jié)構(gòu)組成不合理也是一個原因，加上結(jié)構(gòu)中的焊縫比較密，焊

5、點比較多，交匯點也多，焊接工藝做的不好，導(dǎo)致焊縫質(zhì)量不合格，還有就使工件母材也和設(shè)計要求有所偏差，這些都是導(dǎo)致起重機結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫的主要原因。通常情況下，起重機結(jié)構(gòu)都是采用對接焊縫，還有角焊縫這兩種形式進行焊接，應(yīng)力的集中源主要是在焊縫突出的位置上，在結(jié)構(gòu)焊接完成之后，要是沒進行進一步的機械加工，起重機的抗疲勞強度也就會大大下降，要是將焊接風(fēng)凸出的位置切除掉，那么起重機的疲勞極限就會有所改善，使用壽命也更長。凸出部位和試樣軸線交角處θ，還

6、有凸出位置高度h，是橫向?qū)雍缚p受到應(yīng)力影響的主要部位，圖1、圖2為焊接凸出部位的交角和高度影響到疲</p><p>　　對于角焊縫，由于焊縫向母材基體金屬過渡處的截面有明顯變化，其應(yīng)力集中系數(shù)高于對接焊縫，因此抗疲勞強度低于對接焊縫.當(dāng)角焊縫的計算厚度hf≥ 1.5 t（t為焊件厚度）時，可按規(guī)定的焊件厚度選擇角焊縫最小厚度.表1是GB J17-88標(biāo)準(zhǔn)與前蘇聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)的對照數(shù)據(jù)，如表1所示。 </p>

7、<p>　　2、疲勞破壞受到金屬結(jié)構(gòu)母件影響。 </p><p>　?。?）鋼材抗疲勞性能下降，如果鋼材在長時間或者反復(fù)荷載的情況下，它能夠承受的極限強度就會小于壓力作用，鋼材也就會被破壞掉，突發(fā)性脆性破壞就是鋼材最直接的表現(xiàn)。如果鋼材材料是在彈塑階段，要是在反復(fù)荷載的作用下，鋼材的塑性變形情況就會增大，鋼材也就會變硬且更加脆弱，然后就會有微裂現(xiàn)象出現(xiàn)，應(yīng)力都會集中在這個位置，同時微裂文會慢慢擴展并

8、增多，這時候應(yīng)力集中問題就會更加明顯，鋼材有斷裂破壞的現(xiàn)象出現(xiàn)也就不足為奇了。 </p><p>　?。?）鋼材焊接性能下降。如果鋼材出現(xiàn)冷裂傾向，或者有焊縫脆化傾向，以及熱烈傾向都會對鋼材焊接性能有較大的影響。對于碳素鋼來說，豬油錳不會受到影響，剩下6種元素都會在受到影響，含量發(fā)生變化，讓鋼材的熱脆性和熱傾向都會增加；同時，鋼材的焊縫、冷脆性以及受到熱影響的冷裂傾向都會有多增加，為了避免鋼材性能受到影響，就要對

9、材料中的元素含量進行控制。 </p><p>　?。?）沸騰鋼性能下降。對于沸騰鋼來說，它的偏析程度是很嚴(yán)重的，發(fā)生偏析的主要特點就時其表面有一個純鐵薄層，并含有少量的碳元素，在其中間層還有很多硫元素、磷元素和碳元素。沸騰剛有較多有害氣體在其中，加上區(qū)域偏析很嚴(yán)重，所以沸騰剛就沒有很好的可焊性。此外，沸騰鋼中還有很多氮元素，其存在形式為固溶氮，這就讓鋼材的失效敏感性有所上升，并且冷脆性也會上升，在沸騰剛中偏析現(xiàn)象

10、最嚴(yán)重的就是磷區(qū)域，這會讓鋼材沖擊韌性大大降低，相反鋼材冷脆性有所提高。 </p><p>　　二、金屬結(jié)構(gòu)件焊接分析 </p><p>　　1、焊接殘余應(yīng)力分析 </p><p>　　在橋式集裝箱起重機結(jié)構(gòu)的焊接作業(yè)完成之后的冷卻過程中，其縱向收縮和冷卻條件的不同而產(chǎn)生的應(yīng)力會有較大差別，這會讓一部分殘余的應(yīng)力在焊縫中留存。從多項實驗中得出，留存在焊縫中的應(yīng)力就是

11、拉應(yīng)力，而腹板受到的縱向殘余應(yīng)力則是壓應(yīng)力。對于橫向焊縫中留存的應(yīng)力來說，主要就是在焊縫冷卻的時候發(fā)生了橫向收縮，從而導(dǎo)致了橫向的殘余應(yīng)力，還有一個原因就是焊縫在縱向收縮的時候?qū)е铝藱M向的殘余應(yīng)力，所以得出在結(jié)構(gòu)焊接完成后，不能讓其馬上進入運行狀態(tài)，最好讓其冷卻徹底再使用，這樣能將焊接留存的殘余應(yīng)力給釋放干凈。 </p><p>　　2、焊接應(yīng)力的形成 </p><p>　　在焊接時要是有

12、溫度不均勻的現(xiàn)象就會引發(fā)焊接應(yīng)力，這和溫度變化有較大的關(guān)系。在室溫條件有所差別的時候，或者在焊接額時候焊縫溫度在金屬熔點上，通常情況下，焊縫中心的溫度都超過1000℃，當(dāng)焊接完成之后，焊縫就會處在水平室溫中，這兩者的溫差是很大的。焊縫的冷卻速度和馬氏體相比是快很多的，而且沖擊韌性的比較差和大，要超過其硬度和脆性范圍，這個問題是要注意的。同時，焊縫的冷卻速度要是太慢則會有奧氏體形成，導(dǎo)致焊縫的硬度和強度都會很低，而塑性則會很高，從而有粗晶

13、形成，這也是要盡量避免的。焊縫冷卻的最佳溫度是在200℃到500℃之間，在這個時間內(nèi)焊縫的塑性和沖擊韌性都會很好，能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。 </p><p>　　三、金屬結(jié)構(gòu)件的修復(fù)工藝 </p><p>　　對于金屬結(jié)構(gòu)件來說，出現(xiàn)焊接開裂現(xiàn)象是很常見的一種疲勞問題，對焊縫開裂處進行補焊前，要用砂輪將開裂位置處的舊焊縫給打磨平，具體的打磨時間依據(jù)開裂縫的大小來定，在這個過程中，可以借助放大鏡對焊

14、縫進行觀測，避免有殘余裂紋存在，要是有殘余裂紋存在看，就要繼續(xù)打磨，一直到殘余裂紋都處理好為止。對于起重機結(jié)構(gòu)中的重要構(gòu)件來說，要借助探測儀去對其進行檢測，這樣能更清楚的找出裂紋位置。補焊的時候避免使用受潮的焊條，在焊前應(yīng)當(dāng)預(yù)熱補焊的位置，焊后則使用熱保溫措施，焊縫溫度下降到室溫的之后，使用鐵錘敲擊補焊位置以及附近位置 20min。補焊之后結(jié)構(gòu)件應(yīng)當(dāng)停放一段時間，最好停工的時間超過一個星期。開始吊貨的時候，避免滿負(fù)荷裝卸，應(yīng)當(dāng)先起吊額定

15、荷載的 30%左右，運轉(zhuǎn) 2h之后再起吊額定荷載的 50%左右。 </p><p><b>　　四、結(jié)束語 </b></p><p>　　港口的橋式集裝箱起重機對于整個港口的工作都起到了重要的作用，起重機結(jié)構(gòu)出現(xiàn)疲勞破壞是比較常見，但是相關(guān)人員要對這種問題特別注意，要及時去修復(fù)焊接部位的裂紋，并對焊縫裂紋進行定期的檢查，將所有的安全隱患都扼殺在搖籃，避免起重機結(jié)構(gòu)受到

16、嚴(yán)重的影響。在監(jiān)測結(jié)構(gòu)的時候可以借助共外線探傷等技術(shù)，并將預(yù)防工作做好，對存在的問題及時處理，防止起重機疲勞破換過于嚴(yán)重。 </p><p><b>　　參考文獻： </b></p><p>　　[1] 潘長松.橋式起重機箱形主梁的疲勞性能[J].起重運輸機械，2012，12（10）：17-28. </p><p>　　[2] 管德清.焊接結(jié)構(gòu)