（秦皇島市特種設(shè)備監(jiān)督檢驗(yàn)所，河北 秦皇島 066000）

造船門式起重機(jī)安全性分析及技術(shù)檢驗(yàn)

孫利劍

（秦皇島市特種設(shè)備監(jiān)督檢驗(yàn)所，河北 秦皇島 066000）

造船門式起重機(jī)是造船廠專門用來(lái)吊裝、運(yùn)輸及總組分段船體的設(shè)備，其具有起吊高度高、主梁跨度大及吊運(yùn)載荷大等特點(diǎn)，因此可實(shí)現(xiàn)多種功能協(xié)同操作。但造船門式起重機(jī)從制造到檢驗(yàn)的全過(guò)程都存在危險(xiǎn)性因素，從而嚴(yán)重威脅到造船安全生產(chǎn)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。據(jù)此，本文列舉了門式起重機(jī)連接結(jié)構(gòu)缺陷，首先介紹缺陷的表現(xiàn)及其檢驗(yàn)依據(jù)，然后再運(yùn)用模糊層次分析法評(píng)估其安全性。

造船門式起重機(jī)；連接結(jié)構(gòu)缺陷；安全性評(píng)估；層次模糊分析法

據(jù)統(tǒng)計(jì)，起重機(jī)事故在使用、儲(chǔ)運(yùn)、安裝調(diào)試、維修改造及檢驗(yàn)中的占比分別是79.62%、6.64%、6.16%、7.11%及0.5%。據(jù)此，起重機(jī)在使用中最易發(fā)生安全事故，究其原因涉及操作使用不當(dāng)、設(shè)備隱患等方面。通過(guò)抽調(diào)發(fā)現(xiàn)，門式起重機(jī)隱患在安全裝置、主要零部件、電氣元件、運(yùn)行機(jī)構(gòu)、金屬結(jié)構(gòu)及其他的占比分別是39.5%、25.6%、14.3%、12.2%、6.2%及2.2%?？梢?jiàn)，連接結(jié)構(gòu)缺陷是引起起重機(jī)安全事故的重要原因。為此從連接結(jié)構(gòu)缺陷的角度出發(fā)，首先分析造船門式起重機(jī)的銷軸、螺栓、焊接連接缺陷，并闡述檢驗(yàn)依據(jù)，然后再建立基于模糊層次分析法的起重機(jī)連接結(jié)構(gòu)缺陷安全評(píng)估指標(biāo)體系，以對(duì)連接缺陷進(jìn)行定量、定性安全評(píng)價(jià)。

1 連接結(jié)構(gòu)缺陷及其檢驗(yàn)

1.1 焊接連接缺陷

起重機(jī)焊接是先加熱連接件的局部至膠體或液態(tài)狀態(tài)，再用填充或壓力金屬結(jié)合形成整體。隨著現(xiàn)代焊接技術(shù)的應(yīng)用，焊接接頭的質(zhì)量變得更高，且焊接連接具有減輕結(jié)構(gòu)重量、簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)構(gòu)造、不削減構(gòu)件截面及自動(dòng)化與機(jī)械化程度高等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，焊接連接也具有下列缺陷：局部加熱會(huì)使材料性能降低，并在焊縫中出現(xiàn)變形及殘余應(yīng)力；焊接工藝與焊接構(gòu)造缺陷導(dǎo)致應(yīng)力集中，且難以高效檢驗(yàn)焊接質(zhì)量。針對(duì)門式起重機(jī)連接結(jié)構(gòu)缺陷的檢驗(yàn)，TSG 7015-2008規(guī)定，起重機(jī)外觀檢查合格的判據(jù)如下：主支撐腿、主梁及端梁的連接焊縫未出現(xiàn)明顯的焊接缺陷；銷軸、螺栓連接未出現(xiàn)損壞、松動(dòng)或缺件等缺陷?！镀鹬貦C(jī)制造監(jiān)督檢驗(yàn)規(guī)則》規(guī)定，主受力構(gòu)件在拼裝成型后的幾何尺寸應(yīng)滿足設(shè)計(jì)文件與相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求；主焊縫飽滿，且無(wú)夾渣、氣孔等缺陷；焊縫的布置及其對(duì)口錯(cuò)邊量滿足工藝與相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求。依據(jù)GB6067.1-2010，起重機(jī)焊接連接缺陷分為重要、一般受拉結(jié)構(gòu)件及受壓結(jié)構(gòu)件的焊接接頭，并指出可用RT/UT（內(nèi)部無(wú)損檢測(cè)）及MT/PT（表面質(zhì)量檢驗(yàn)）方法檢測(cè)焊縫的質(zhì)量。

1.2 螺栓連接缺陷

螺栓連接是一種常用在結(jié)構(gòu)安裝連接中的連接方法，其具有質(zhì)量可靠、裝配方便且迅速等優(yōu)點(diǎn)，但也具有連接易松動(dòng)、構(gòu)件截面削弱嚴(yán)重等缺點(diǎn)。通常來(lái)講，螺栓連接包括高強(qiáng)度螺栓、普通螺栓連接形式，其中高強(qiáng)度螺栓具有接頭承載能力高、釘孔對(duì)構(gòu)件的削弱影響小等優(yōu)點(diǎn)，因此得以廣泛應(yīng)用。針對(duì)普通螺栓連接，GB/T3811-2008規(guī)定了下列連接原則：一是C級(jí)普通螺栓僅可用于次要受拉力構(gòu)件的暫時(shí)性連接，且保持孔壁與螺桿的空隙量不變及螺桿直徑比孔徑低2～4mm；二是A、B級(jí)普通螺栓可在受動(dòng)載荷的連接結(jié)構(gòu)中使用，但在連接時(shí)，要求校驗(yàn)螺栓孔抗承壓破壞及螺桿抗拉強(qiáng)度、抗剪切破壞的能力。其中，A、B級(jí)普通螺栓的孔以絞制孔為主，且需滿足表1所示要求。

表1 螺栓孔的檢測(cè)要求

1.3 銷軸連接缺陷

銷軸連接在可拆結(jié)構(gòu)中常用于受剪連接，具體要求銷軸與孔過(guò)渡配合，用以承受彎曲、擠（承）壓及剪切，目的是方便現(xiàn)場(chǎng)安裝構(gòu)件或?qū)崿F(xiàn)兩個(gè)構(gòu)件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，比如臂架根部、撐桿或拉桿的連接等。通常而言，銷軸連接可采取耳板式、套筒式兩種結(jié)構(gòu)形式，且按GB/T3811-2008的規(guī)定，承載連接銷軸的用材要求先進(jìn)行熱處理。

2 連接缺陷的安全評(píng)估

2.1 建立安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

圖1所示是造船門式起重機(jī)連接缺陷的影響安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。

圖1 安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

結(jié)合圖1，該安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系由三層組成，其中第二層是主梁B1，柔性腿B2，剛性腿B3；第三層是第二層的細(xì)化。通過(guò)評(píng)比每一指標(biāo)層，構(gòu)建模糊一致矩陣。

2.2 評(píng)定連接缺陷的準(zhǔn)則

針對(duì)造船門式起重機(jī)連接缺陷的安全評(píng)定，要求綜合考慮具體的性質(zhì)、位置、數(shù)量、應(yīng)力狀態(tài)及不可靠程度等因素，具體要求堅(jiān)持下列評(píng)定原則。一是從理論上，算得連接缺陷處的承載力比原設(shè)計(jì)至少下降10%，則定為E級(jí)，即連接明顯不可靠；二是對(duì)于焊接連接缺陷，采取無(wú)損檢測(cè)、目測(cè)的檢測(cè)手段，并堅(jiān)持下列抽檢原則：一級(jí)焊縫RT/UT100%、外觀檢驗(yàn)100%，二級(jí)焊縫RT/UT20%、外觀檢驗(yàn)100%，三級(jí)焊縫RT/ UT10%、外觀檢驗(yàn)50%；三是對(duì)于螺栓連接缺陷，用小錘敲擊或目測(cè)檢查，并用力矩扳手復(fù)查，即：先回?cái)Q螺母30°～50°，再擰回原位，然后測(cè)定扭矩是否與檢查扭矩存在偏差，要求控制在±10%以內(nèi)，同時(shí)堅(jiān)持下列抽檢原則：重要連接處目測(cè)100%、力矩扳手復(fù)查20%，注意若雙倍復(fù)查仍不合格，則復(fù)查100%，而其他連接處則按每一規(guī)格8個(gè)抽檢螺栓，并用小錘敲擊或目測(cè)檢查；四是若條件要求，需按GB50205-2001復(fù)驗(yàn)抗滑移系數(shù)；五是若某一金屬結(jié)構(gòu)構(gòu)件出現(xiàn)E級(jí)連接缺陷影響，則應(yīng)先更換構(gòu)件，再重新評(píng)價(jià)。

2.3 確定安全等級(jí)

以XX在役造船門式起重機(jī)為例，并綜上評(píng)定準(zhǔn)則，建立連接缺陷的綜合評(píng)價(jià)矩陣S1，即：

矩陣中，(0.60.400)是指對(duì)主梁焊接C1的安全狀況在A、B、C、D級(jí)的值分別是0.6、0.4、0和0。其中，A級(jí)連接可靠及其達(dá)標(biāo)率100%；B級(jí)連接基本可靠及其達(dá)標(biāo)率在75%以上；C級(jí)連接不夠可靠及其達(dá)標(biāo)率在50%以上；D級(jí)連接不夠可靠及其達(dá)標(biāo)率在25%以上。據(jù)此，建立S2、S3模糊評(píng)價(jià)矩陣如下：

運(yùn)用方程式Pi=WiSi，算得每一安全指標(biāo)相應(yīng)的評(píng)價(jià)矩陣，然后再構(gòu)建模糊綜合評(píng)價(jià)矩陣。其中，Pi是二級(jí)評(píng)價(jià)因素；Wi是評(píng)價(jià)情況。據(jù)此，目標(biāo)評(píng)價(jià)矩陣如下：

綜上，總體安全權(quán)重向量W=(0.50.250.25)；總體安全模糊綜合評(píng)價(jià)向量WW==MPM P=(0.3580.2660.3260.05)。依據(jù)大隸屬原則評(píng)定，研究造船門式起重機(jī)連接缺陷對(duì)安全性的影響定為A級(jí)。通過(guò)與起重機(jī)的實(shí)際安全狀況相比，運(yùn)用模糊層次分析法得出的結(jié)果并無(wú)出入，表明在造船門式起重機(jī)連接缺陷的安全評(píng)估中運(yùn)用模糊層次分析法是可行的。

3 造船門式起重機(jī)的安全保障措施

綜上研究，若要保障造船門式起重機(jī)的安全，需要綜合分析起重機(jī)的安全性，并積極開(kāi)展技術(shù)檢驗(yàn)工作。對(duì)于起重機(jī)的安全性，首先要求重視起重機(jī)的安全監(jiān)管，并貫穿在從設(shè)計(jì)到檢驗(yàn)檢測(cè)的全過(guò)程；其次，每一環(huán)節(jié)的參與單位都應(yīng)建立完善的安全生產(chǎn)責(zé)任制，并提高全體人員的安全意識(shí)；第三，建立健全質(zhì)量保證體系，以保證產(chǎn)品的質(zhì)量達(dá)標(biāo)；第四，使用單位尤其要重視開(kāi)展安全知識(shí)與技能的教育培訓(xùn)活動(dòng)，以保證起重機(jī)的操作合理及高效落實(shí)維保工作，從而消除造船門式起重機(jī)的連接缺陷等。對(duì)于起重機(jī)的技術(shù)檢驗(yàn)，首先要求做好準(zhǔn)備工作，比如充分了解起重機(jī)的運(yùn)行機(jī)構(gòu)、設(shè)備參數(shù)、結(jié)構(gòu)形式及結(jié)構(gòu)連接方式等信息，制定合理的檢驗(yàn)技術(shù)方案，并據(jù)此優(yōu)化檢驗(yàn)技術(shù)及準(zhǔn)備檢測(cè)儀器等；其次，在檢驗(yàn)過(guò)程，依據(jù)國(guó)家相關(guān)規(guī)范開(kāi)展性能試驗(yàn)、額定載荷試驗(yàn)等，并按需優(yōu)化試驗(yàn)流程，以保證起重機(jī)的主梁撓度、下滑量等符合要求；第三，在檢驗(yàn)結(jié)束后，如實(shí)告知受檢單位檢驗(yàn)結(jié)果，并督促使用單位限期整改檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題或安全隱患。

4 結(jié)語(yǔ)

本文以造船門式起重機(jī)連接缺陷為例，介紹了連接缺陷的表現(xiàn)及其檢驗(yàn)依據(jù)，探討了如何運(yùn)用模糊層次分析法進(jìn)行連接缺陷的安全評(píng)價(jià)，提出了評(píng)定的準(zhǔn)則與方法，并劃定了具體的安全等級(jí)。通過(guò)實(shí)際工程驗(yàn)證，模糊層次分析法在評(píng)估造船門式起重機(jī)連接缺陷的安全影響上具有可行性。

[1]李向東等. 基于模糊層次分析法的造船門式起重機(jī)腐蝕或磨損結(jié)構(gòu)缺陷安全評(píng)估[J]. 起重運(yùn)輸機(jī)械,2013,05:5-8.

[2]黃凱,張志斌,李向東. 基于模糊層次分析法的造船門式起重機(jī)連接結(jié)構(gòu)缺陷安全評(píng)估[J]. 起重運(yùn)輸機(jī)械,2013,04:57-60.

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