陳曉偉 馬鑫磊 李成良 高金釗

1泰安市特種設(shè)備檢驗(yàn)研究院 泰安 271000 2山東金特裝備科技發(fā)展有限公司 濟(jì)南 250003

0 引言

目前，吊運(yùn)熔融金屬的通用橋式起重機(jī)在某些產(chǎn)能較小的冶金企業(yè)大量應(yīng)用，該類起重機(jī)制造成本較低、結(jié)構(gòu)簡單、吊運(yùn)過程靈活，廣受規(guī)模較小、產(chǎn)線單一的冶金企業(yè)的青睞。此類設(shè)備在金屬結(jié)構(gòu)和起升機(jī)構(gòu)上存在一定的設(shè)計(jì)缺陷，導(dǎo)致其本質(zhì)安全性較低，影響設(shè)備的安全使用。自TSG Q7002—2019《起重機(jī)械型式試驗(yàn)規(guī)則》實(shí)施后，對(duì)該類起重機(jī)從品種劃分、制造標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)及本質(zhì)安全等方面提出新的要求。本文通過分析TSG Q7002—2019實(shí)施前后該類起重機(jī)安全規(guī)范和制造標(biāo)準(zhǔn)要求的異同，結(jié)合國家市場監(jiān)管總局特種設(shè)備安全監(jiān)察局的相關(guān)問題答復(fù)，分析新制造設(shè)備在設(shè)計(jì)和制造及登記在用設(shè)備在使用維護(hù)中易出現(xiàn)的問題，并提出相應(yīng)的解決措施，提高新制造產(chǎn)品的本質(zhì)安全并降低登記在用設(shè)備的事故概率和事故風(fēng)險(xiǎn)，確保設(shè)備的安全使用。

1 TSG Q7002—2019實(shí)施之前吊運(yùn)熔融金屬通用橋式起重機(jī)的基本要求

在TSG Q7002—2019實(shí)施之前，吊運(yùn)熔融金屬的通用橋式起重機(jī)（代號(hào)QDY）的制造標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)為GB/T 3811—2008《起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范》、JB/T 7688.1—2008《冶金起重機(jī)技術(shù)條件第1部分：通用要求》和GB/T 14405—2011《通用橋式起重機(jī)》。相關(guān)制造標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定該類起重機(jī)的鋼絲繩、滑輪、電動(dòng)機(jī)、減速器、聯(lián)軸器等零部件及電氣裝置應(yīng)該符合相應(yīng)作業(yè)環(huán)境的基本要求，保證設(shè)備的使用性能[1-3]。同時(shí)，吊運(yùn)熔融金屬的通用橋式起重機(jī)的高度限位器、超速保護(hù)、正反向接觸器故障保護(hù)等安全保護(hù)裝置還應(yīng)該符合GB/T 6067.1—2010《起重機(jī)安械全規(guī)程 第1部分：總則》、TSG Q0002—2008《起重機(jī)械安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程—橋式起重機(jī)》、TSG Q7016—2016《起重機(jī)械安裝改造重大維修監(jiān)督檢驗(yàn)規(guī)則》和TSG Q7015—2016《起重機(jī)械定期檢驗(yàn)規(guī)則》的相關(guān)規(guī)定，確保設(shè)備的安全性能[4-7]。

除此之外，相關(guān)安全技術(shù)規(guī)范對(duì)該類起重機(jī)的起升機(jī)構(gòu)和制動(dòng)器有特殊規(guī)定，其中，TSG Q0002—2008規(guī)定吊運(yùn)熔融金屬的通用橋式起重機(jī)額定起重量不超過75 t，工作級(jí)別為A7或A8；起升機(jī)構(gòu)裝設(shè)有2套獨(dú)立作用的符合標(biāo)準(zhǔn)要求的工作制動(dòng)器[5]；TSG Q7016—2016和TSG Q7015—2016規(guī)定額定起重量為75 t以下的吊運(yùn)熔融金屬的通用橋式起重機(jī)主起升機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)軸上裝設(shè)2套符合JB/T 6406—2006《電力液壓鼓式制動(dòng)器》或JB/T 7020—2006《電力液壓盤式制動(dòng)器》要求，且能獨(dú)立工作的制動(dòng)器，每套制動(dòng)器的安全系數(shù)符合GB/T 3811—2008中6.1.1.3.1.3 c的相關(guān)規(guī)定[6,7]。由以上安全技術(shù)規(guī)范的規(guī)定可以看出，吊運(yùn)熔融金屬的通用橋式起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)可設(shè)置為單驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和雙工作制動(dòng)器的模式，只需要工作制動(dòng)器的安全系數(shù)符合GB/T 3811—2008的要求即可。由于工作制動(dòng)器設(shè)置在高速軸上，即該類設(shè)備對(duì)高速軸的制動(dòng)安全進(jìn)行了冗余設(shè)置，而未考慮低速軸系統(tǒng)斷裂或損壞的風(fēng)險(xiǎn)。

事實(shí)上，吊運(yùn)熔融金屬的通用橋式起重機(jī)是鐵嶺事故發(fā)生后一個(gè)過渡階段的產(chǎn)物，其與通用橋式起重機(jī)無本質(zhì)差別，只是將額定起重量限制為75 t以下，將工作級(jí)別提高至A7、A8，起升機(jī)構(gòu)設(shè)置雙限位和雙制動(dòng)系統(tǒng)以降低鋼水包沖頂和墜落的風(fēng)險(xiǎn)[8]。如果該類設(shè)備低速軸出現(xiàn)斷裂、減速器產(chǎn)生損壞或者制動(dòng)器的接觸器出現(xiàn)異常黏連的情況，鋼水包會(huì)產(chǎn)生墜落的風(fēng)險(xiǎn)，降低設(shè)備的本質(zhì)安全。同時(shí)，該類起重機(jī)還存在作業(yè)環(huán)境惡劣，中小企業(yè)管理不規(guī)范、人員素質(zhì)相對(duì)較低及維護(hù)保養(yǎng)不及時(shí)等事實(shí)，進(jìn)一步增加了設(shè)備的安全隱患。

2 TSG Q7002—2019實(shí)施之后吊運(yùn)熔融金屬通用橋式起重機(jī)的基本要求

TSG Q7002—2019實(shí)施后，對(duì)吊運(yùn)熔融金屬的通用橋式起重機(jī)提出新的要求，其規(guī)定吊運(yùn)熔融金屬的冶金起重機(jī)的吊具、電動(dòng)機(jī)、鋼絲繩、滑輪、卷筒、制動(dòng)器、司機(jī)室、隔熱板還應(yīng)當(dāng)符合GB/T 7688.1—2008《冶金起重機(jī)技術(shù)條件第1部分：通用要求》和GB/T 7688.5—2012《冶金起重機(jī)技術(shù)條件 第5部分：鑄造起重機(jī)》的要求[9]。由以上規(guī)定可以看出，吊運(yùn)熔融金屬的通用橋式起重機(jī)品種統(tǒng)一劃歸為冶金橋式起重機(jī)，稱為鑄造起重機(jī)（代號(hào)為YZ），其設(shè)備代碼為4150；以前吊運(yùn)熔融金屬的通用橋式起重機(jī)設(shè)備品種為通用橋式起重機(jī)，其設(shè)備代碼為4110，兩者存在本質(zhì)的區(qū)別。

由上述標(biāo)準(zhǔn)可知，TSG Q7002—2019實(shí)施前后，吊運(yùn)熔融金屬的通用橋式起重機(jī)制造依據(jù)的其產(chǎn)品制造標(biāo)準(zhǔn)存在本質(zhì)的差別。其中，GB/T 7688.5—2012明確規(guī)定吊運(yùn)熔融金屬的橋式起重機(jī)（鑄造起重機(jī)）主起升機(jī)構(gòu)應(yīng)設(shè)置2套驅(qū)動(dòng)裝置，且在輸出軸上剛性連接；或主起升機(jī)構(gòu)設(shè)置2套驅(qū)動(dòng)裝置，在輸出軸上無剛性連接或主起升機(jī)構(gòu)設(shè)置1套驅(qū)動(dòng)裝置時(shí)，均應(yīng)在鋼絲繩卷筒上設(shè)置安全制動(dòng)器；或?qū)τ陬~定起重量不大于16 t的起重機(jī)，在設(shè)計(jì)起升機(jī)構(gòu)時(shí)其工作級(jí)別至少比實(shí)際作業(yè)條件所要求的高2級(jí)，最小工作級(jí)別不應(yīng)低于M5級(jí)[10]。由于吊運(yùn)熔融金屬的橋式起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)的實(shí)際工作級(jí)別較高，一般需要達(dá)到M7或M8，當(dāng)額定起重量不大于16 t時(shí)，設(shè)計(jì)起升機(jī)構(gòu)的工作級(jí)別至少比實(shí)際作業(yè)條件高2級(jí)的條件無法達(dá)到，其起升機(jī)構(gòu)的設(shè)置必須滿足其他要求。因此，對(duì)于吊運(yùn)熔融金屬的橋式起重機(jī)（鑄造起重機(jī)）主起升機(jī)構(gòu)的設(shè)置2套剛性連接的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，或設(shè)置2套無剛性連接或1套驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)時(shí)，均應(yīng)在卷筒上設(shè)置安全制動(dòng)器。通過起升系統(tǒng)的冗余設(shè)計(jì)或在低速軸上的設(shè)置安全制動(dòng)器以降低鋼水包墜落的風(fēng)險(xiǎn)。

根據(jù)特種設(shè)備安全監(jiān)察局2020年9月16日的相關(guān)答復(fù)，對(duì)于吊運(yùn)熔融金屬的通用橋式起重機(jī)自2020年3月1日TSG Q7002—2019實(shí)施之日起，結(jié)合相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)及標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容的調(diào)整變化，將吊運(yùn)熔融金屬的通用橋式起重機(jī)統(tǒng)一歸為冶金橋式起重機(jī)管理，即無論是原75 t以上的吊運(yùn)熔融金屬的鑄造起重機(jī)還是原75 t以下的吊運(yùn)熔融金屬的通用橋式起重機(jī)全部歸為冶金橋式起重機(jī)管理；對(duì)于2020年3月1日起新制造及出廠的吊運(yùn)熔融金屬的通用橋式起重機(jī)原型式試驗(yàn)已不再適應(yīng)；與此同時(shí)，該類起重機(jī)應(yīng)當(dāng)在現(xiàn)行有效的許可證覆蓋范圍內(nèi)，以冶金橋式起重機(jī)的名義依照TSG Q7002—2019的要求進(jìn)行型式試驗(yàn)，并以冶金橋式起重機(jī)的名義出廠，履行相關(guān)程序后投入使用，即原吊運(yùn)熔融金屬的通用橋式起重機(jī)的型式試驗(yàn)報(bào)告自動(dòng)作廢。

3 TSG Q7002—2019實(shí)施之后新制造吊運(yùn)熔融金屬橋式起重機(jī)設(shè)計(jì)及制造過程的注意事項(xiàng)

TSG Q7002—2019實(shí)施后，在設(shè)計(jì)和制造上對(duì)吊運(yùn)熔融金屬的橋式起重機(jī)作了明確的規(guī)定，特別是起升機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)方式和制動(dòng)器的種類及數(shù)量，無論其額定起重量為多少，將其完全歸類為冶金橋式起重機(jī)，主起升機(jī)構(gòu)設(shè)置雙驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)且系統(tǒng)間剛性連接，就是設(shè)置未剛性連接的雙驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)或單驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)并在卷筒處增設(shè)安全制動(dòng)器。TSG Q7002—2019實(shí)施前生產(chǎn)的吊運(yùn)熔融金屬的通用橋式起重機(jī)已不能滿足新規(guī)范的要求，相應(yīng)的型式試驗(yàn)合格證將作廢，即吊運(yùn)熔融金屬的通用橋式起重機(jī)將不再繼續(xù)生產(chǎn)，原持有該類型式試驗(yàn)合格證的制造單位需要重新按照新規(guī)范的要求進(jìn)行型式試驗(yàn)或持有鑄造起重機(jī)型式試驗(yàn)合格證才能生產(chǎn)該類設(shè)備。

TSG Q7002—2019規(guī)定對(duì)大于10 t的冶金橋式起重機(jī)需加裝起重機(jī)安全監(jiān)控管理系統(tǒng)，即冶金起重機(jī)作為樣機(jī)進(jìn)行型式試驗(yàn)時(shí)，當(dāng)其額定起重量大于10 t時(shí)設(shè)備需要安裝安全監(jiān)控管理系統(tǒng)[9]；TSG Q7016—2016規(guī)定新制造的冶金橋式起重機(jī)應(yīng)該安裝安全監(jiān)控管理系統(tǒng)，即新出廠的冶金起重機(jī)需要加裝安全監(jiān)控管理系統(tǒng)[6]。2個(gè)安全技術(shù)規(guī)范規(guī)定略有不同，原因是TSG Q7002—2019將電動(dòng)葫蘆作為起升機(jī)構(gòu)的吊運(yùn)熔融金屬的單梁（代號(hào)LDY）或者雙梁（代號(hào)LHY）納入冶金橋式起重機(jī)管理，將實(shí)施安裝監(jiān)督檢驗(yàn)，TSG Q7002—2019規(guī)定該類起重機(jī)的額定起重量不能超過10 t，即LDY或LHY型式試驗(yàn)時(shí)可不加裝安全監(jiān)控管理系統(tǒng)，也就是說對(duì)于LDY或LHY的安裝監(jiān)督檢驗(yàn)時(shí)不應(yīng)該強(qiáng)制要求加裝安全監(jiān)控管理系統(tǒng)，此處的理解與國家市場監(jiān)管總局特種設(shè)備安全局就該問題的答復(fù)是一致的。

吊運(yùn)熔融金屬的橋式起重機(jī)的整機(jī)工作級(jí)別一般為A7、A8，機(jī)構(gòu)工作級(jí)別一般為M7、M8，金屬結(jié)構(gòu)的工作級(jí)別一般為E7、E8。對(duì)于機(jī)構(gòu)來說，零部件根據(jù)GB/T 3811—2008中零部件的系數(shù)進(jìn)行選擇，特別是鋼絲繩、卷筒和滑輪、電動(dòng)機(jī)及制動(dòng)器的選擇應(yīng)按照機(jī)構(gòu)工作級(jí)別并結(jié)合整機(jī)的運(yùn)行工況進(jìn)行選擇。鋼絲繩應(yīng)選擇金屬芯或金屬繩芯的冶金專用鋼絲繩，一般需要選擇比設(shè)計(jì)級(jí)別高一級(jí)別的安全系數(shù)且鋼絲繩的安全系數(shù)不能小于7.1；卷筒和滑輪根據(jù)機(jī)構(gòu)的工作級(jí)別選擇相應(yīng)的系數(shù)；電動(dòng)機(jī)應(yīng)該根據(jù)機(jī)構(gòu)工作級(jí)別選擇接電持續(xù)率JC值為40%以上、絕緣等級(jí)H級(jí)以上且?guī)С俦Ｗo(hù)的冶金專用電動(dòng)機(jī)[1]。對(duì)于剛性連接的雙起升系統(tǒng)的吊運(yùn)熔融金屬的橋式起重機(jī)，每套系統(tǒng)設(shè)置2個(gè)符合標(biāo)準(zhǔn)要求的工作制動(dòng)器，且安全系數(shù)應(yīng)該在1.1以上，對(duì)于單驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)或雙驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)未剛性連接的吊運(yùn)熔融金屬的橋式起重機(jī)，每套系統(tǒng)設(shè)置2個(gè)符合標(biāo)準(zhǔn)要求的工作制動(dòng)器和1個(gè)安全制動(dòng)器，工作制動(dòng)器的安全系數(shù)為1.25以上，安全制動(dòng)器的安全系數(shù)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)沒有明確規(guī)定，考慮安全制動(dòng)器動(dòng)作后的巨大沖擊力的問題，其安全系數(shù)不能太高，在1.25左右即可。對(duì)于冶金起重機(jī)的金屬結(jié)構(gòu)，在保證其強(qiáng)度、剛度及穩(wěn)定性滿足要求的情況下應(yīng)該充分考慮主梁的抗疲勞強(qiáng)度，該強(qiáng)度主要與構(gòu)件的應(yīng)力循環(huán)特性r及構(gòu)件的拉伸和壓縮疲勞許用應(yīng)力[σ-1]的基本值有關(guān)[1，8]。由于在相同應(yīng)力集中情況等級(jí)下Q235B與Q355B的拉伸和壓縮疲勞許用應(yīng)力的基本值[σ-1]基本相同，使用屈服強(qiáng)度級(jí)別較高的Q345代替屈服強(qiáng)度級(jí)別較低的Q235不能明顯地提高連接構(gòu)件的疲勞許用應(yīng)力，而會(huì)增加制造成本[8]。然而，Q235B具有比Q355B更好的焊接性和抗冷裂紋能力，在相同焊接條件下，Q235B比Q355B具備更低的應(yīng)力集中等級(jí)，能提高拉伸和壓縮許用應(yīng)力的基本值，使Q235B比Q355B具有更高的抗疲勞性能。因此，盡量選擇焊接性和抗冷裂紋性能更好的Q235B制作吊運(yùn)熔融金屬橋式起重機(jī)的金屬結(jié)構(gòu)。同時(shí)，在冶金起重機(jī)主梁制作時(shí)，要有針對(duì)性地制定焊接工藝規(guī)程和焊接作業(yè)指導(dǎo)書，采取減小焊接殘余應(yīng)力的措施，特別是一些重要焊縫的焊接順序、焊接方式或焊后打磨的方法，降低焊縫的殘余應(yīng)力，進(jìn)而降低焊縫的應(yīng)力集中等級(jí)，提高金屬結(jié)構(gòu)整體的抗疲勞性能。

4 TSG Q7002—2019實(shí)施之后登記在用吊運(yùn)熔融金屬的通用橋式起重機(jī)使用過程的注意事項(xiàng)

在TSG Q0002—2008實(shí)施以后至TSG Q7002—2019實(shí)施之前，在十多年時(shí)間內(nèi)通過制造或改造的吊運(yùn)熔融金屬的通用橋式起重機(jī)在中小型冶金企業(yè)中大量應(yīng)用，額定起重量基本都集中在10～50 t之間，少量設(shè)備達(dá)到74 t。這類設(shè)備的典型特點(diǎn)是起升機(jī)構(gòu)采用單驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和雙工作制動(dòng)器設(shè)計(jì)，既沒有采用剛性連接的雙驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)也沒有采用帶安全制動(dòng)器的單起升系統(tǒng)，具有較大的安全風(fēng)險(xiǎn)。特別是工作制動(dòng)器失效或低速軸斷裂的情況下將會(huì)產(chǎn)生鋼水包傾覆的危險(xiǎn)。由于該類產(chǎn)品在TSG Q7002—2019實(shí)施之前制造并使用，根據(jù)國家市場監(jiān)管總局特種設(shè)備安全監(jiān)察局2020年的答復(fù)，對(duì)于已經(jīng)使用登記的75 t以下的吊運(yùn)熔融金屬的通用橋式起重機(jī)型式試驗(yàn)是繼續(xù)有效的，可以繼續(xù)使用。

由于該類設(shè)備起升機(jī)構(gòu)存在先天的缺陷，使用場所環(huán)境惡劣，整機(jī)工作級(jí)別高，存在比同類設(shè)備更大的安全隱患。因此，使用單位應(yīng)該對(duì)該類設(shè)備加強(qiáng)安全監(jiān)控、定期維護(hù)保養(yǎng)、定期動(dòng)作試驗(yàn)或降低參數(shù)使用等手段，確保設(shè)備的安全運(yùn)行。首先，登記在用的該類設(shè)備應(yīng)該加裝安全監(jiān)控管理系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)控設(shè)備的主參數(shù)、運(yùn)行狀況、安全保護(hù)裝置特別是制動(dòng)器和起重量限制器的情況，確保設(shè)備不超載且制動(dòng)良好，保證設(shè)備安全運(yùn)行。其次，使用單位應(yīng)該加強(qiáng)設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)，將保養(yǎng)周期縮短至1個(gè)月，實(shí)時(shí)掌控設(shè)備的基本情況，特別是確保制動(dòng)器制動(dòng)力矩的實(shí)時(shí)調(diào)整，減速器輸出軸無裂紋或變形，鋼絲繩在卷筒上的壓制接頭牢固穩(wěn)定，確保設(shè)備各零部件和安全保護(hù)裝置運(yùn)行正常。最后，使用單位應(yīng)該對(duì)該類設(shè)備的電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力控制和制動(dòng)器的制動(dòng)控制系統(tǒng)每隔3個(gè)月進(jìn)行檢查和維護(hù)保養(yǎng)，并對(duì)電動(dòng)機(jī)和制動(dòng)器的接觸器進(jìn)行動(dòng)作試驗(yàn)，確?？刂齐妱?dòng)機(jī)的接觸器釋放后控制制動(dòng)器的接觸器不能吸合或處于非吸合的狀態(tài)，保證重物失去起升動(dòng)力后能在空中穩(wěn)穩(wěn)地制停而不能發(fā)生墜落。

通過以上措施，使用單位加強(qiáng)了對(duì)在用吊運(yùn)熔融金屬的通用橋式起重機(jī)的管理，降低事故隱患，確保生產(chǎn)安全。

5 結(jié)語

TSG Q7002—2019實(shí)施前吊運(yùn)熔融金屬的起重機(jī)包括鑄造起重機(jī)、吊運(yùn)熔融金屬的通用橋式起重機(jī)及以電動(dòng)葫蘆為起升機(jī)構(gòu)的單梁或雙梁起重機(jī)；TSG Q7002—2019實(shí)施后將所有吊運(yùn)熔融金屬的起重機(jī)包括鑄造起重機(jī)和電動(dòng)葫蘆為起升機(jī)構(gòu)的單梁或雙梁起重機(jī)，統(tǒng)一劃歸為冶金橋式起重機(jī)管理，新制造產(chǎn)品都將實(shí)施安裝改造重大維修監(jiān)督檢驗(yàn)。吊運(yùn)熔融金屬的通用橋式起重機(jī)是過渡階段特殊的起重機(jī)，其結(jié)構(gòu)形式已不能滿足TSG Q7002—2019的規(guī)定，相關(guān)制造單位的型式試驗(yàn)報(bào)告已作廢，而已注冊(cè)登記的吊運(yùn)熔融金屬的通用橋式起重機(jī)型式試驗(yàn)將繼續(xù)有效，可以繼續(xù)使用。

對(duì)于新出廠的吊運(yùn)熔融金屬的起重機(jī)，設(shè)計(jì)和制造應(yīng)該滿足TSG Q7002—2019的規(guī)定，其中起升機(jī)構(gòu)的設(shè)置應(yīng)該滿足GB/T 7688.5—2012的規(guī)定，零部件和安全保護(hù)裝置的選擇嚴(yán)格按照GB/T 3811—2008的要求計(jì)算并結(jié)合使用工況選取，金屬結(jié)構(gòu)滿足GB/T 3811—2008規(guī)定的強(qiáng)度、抗疲勞強(qiáng)度、剛度及穩(wěn)定性要求，且金屬結(jié)構(gòu)盡量使用焊接性和抗冷裂紋能力更好的Q235B制作。

對(duì)于已經(jīng)登記在用的吊運(yùn)熔融金屬的通用橋式起重機(jī)，使用單位應(yīng)該從加強(qiáng)設(shè)備監(jiān)控、縮短維護(hù)保養(yǎng)周期及定期動(dòng)作試驗(yàn)等方面確保使用過程的安全，降低設(shè)備安全隱患。