1鋼結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度檢測(cè)與剩余壽命
利用應(yīng)變片測(cè)量鋼結(jié)構(gòu)危險(xiǎn)截面在*危險(xiǎn)情況下的動(dòng)態(tài)應(yīng)力幅值,據(jù)此可以知道鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)力水平和強(qiáng)度儲(chǔ)備,根據(jù)應(yīng)力幅和起重機(jī)的工作歷程可以計(jì)算出起重機(jī)的剩余壽命。
11鋼結(jié)構(gòu)疲勞強(qiáng)度的檢測(cè)
按GB3811-83起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范的規(guī)定,對(duì)A6、A7、A8級(jí)的結(jié)構(gòu)件應(yīng)驗(yàn)算疲勞強(qiáng)度,按GBJ17-88鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范的規(guī)定,當(dāng)應(yīng)力變化的循環(huán)次數(shù)n等于或大于105次時(shí),應(yīng)進(jìn)行疲勞計(jì)算。
目前我國(guó)正在使用的橋式和門式起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)都是焊接而成的箱形結(jié)構(gòu)或標(biāo)準(zhǔn)架結(jié)構(gòu),焊接部位容易產(chǎn)生疲勞破壞,焊縫部位的殘余應(yīng)力和應(yīng)力集中,使疲勞裂縫發(fā)生在焊縫熔合線的表面缺陷處或焊縫內(nèi)部缺陷處,然后沿垂直于外力作用方向擴(kuò)展,直到*后斷裂。各國(guó)試驗(yàn)數(shù)據(jù)相繼證明多數(shù)焊接連接類別的疲勞強(qiáng)度,用波動(dòng)應(yīng)力幅表示比名義*大應(yīng)力max表示更為合理,這里 =max-min,max、min分別表示名義*大應(yīng)力和名義*小應(yīng)力,則測(cè)得的應(yīng)力幅應(yīng)小于容許應(yīng)力幅[ ]一般情況下,疲勞容許應(yīng)力幅[ ]=(C/n)1/(/mm2)式中n 應(yīng)力循環(huán)次數(shù);C、 與構(gòu)件和連接類別有關(guān)的參數(shù)。
構(gòu)件連接的類別分為8類,角焊縫的應(yīng)力集中*嚴(yán)重,屬于第8類,所以,應(yīng)重點(diǎn)檢測(cè)該部位,此時(shí)C=0.41 1012,=3.
由于起重機(jī)每鉤所吊的貨物重量不同,不會(huì)都是額定起重量,另外小車所到的位置也不相同,則應(yīng)將各種載荷的頻率分析、應(yīng)力幅水平以及頻次分布總和折算為等效常幅疲勞應(yīng)力幅。
e()式中:e變幅疲勞的等效應(yīng)力幅
e=n1(1)n11/
式中: n1以應(yīng)力循環(huán)次數(shù)表示結(jié)構(gòu)預(yù)期使用壽命;n1預(yù)期使用壽命內(nèi)應(yīng)力幅水平達(dá)到 的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)。
起重機(jī)載荷狀態(tài)分為輕、中、重、特重四種,我們以重的一種為例,它的名義載荷譜系數(shù)Kp=05kp=3Kp=08一般把欠載效應(yīng)的等效系數(shù)f取為08,這樣等效應(yīng)力幅
e=f 式中: 測(cè)得的應(yīng)力幅,可利用應(yīng)變片測(cè)量得到。
12剩余使用壽命
測(cè)得 ,可以計(jì)算出總的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)n=C
3e=C(08?。?從機(jī)械的履歷簿中查到已經(jīng)完成的作業(yè)噸數(shù)T,計(jì)算出年均作業(yè)噸數(shù)Ty。我們可以認(rèn)為一個(gè)工作循環(huán)出現(xiàn)一次*大應(yīng)力幅,則已經(jīng)完成的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)n,n,=T
f Q=T08Q式中:Q 額定起重量。
每年完成的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)nyny=TY
f Q=TY0.8Q那么可以繼續(xù)工作的年限yy=n-n,k ny式中:k 安全系數(shù),一般取k=22.5.
2鋼結(jié)構(gòu)的變形測(cè)量與剛度評(píng)價(jià)在地面上安放水準(zhǔn)儀,測(cè)出主梁(或主桁架)空載拱翹曲線、主梁跨中重載曲線、懸臂重載上翹曲線、主梁(主桁架)旁彎曲線。根據(jù)上述曲線算出主梁跨中靜剛度、主梁(或主桁架)懸臂有效工作長(zhǎng)度位置靜剛度、兩主梁同截面相對(duì)高差。測(cè)量時(shí)根據(jù)跨度L和有效懸臂長(zhǎng)度可以插入適當(dāng)?shù)狞c(diǎn)。
實(shí)心三角為基本點(diǎn),空心三角為輔助點(diǎn),以左支座為坐標(biāo)原點(diǎn)標(biāo)出所有點(diǎn)的坐標(biāo)位置,而且從左到右統(tǒng)一編號(hào)。
21主梁垂直靜態(tài)剛度
?。?)跨中靜態(tài)剛度用空載上拱值減去跨中重載上拱值即為跨中靜撓度。它反應(yīng)了靜剛度,靜撓度YL應(yīng)滿足YLL/1000.
?。?)懸臂靜態(tài)剛度當(dāng)滿載小車位于懸臂有效工作位置時(shí),該處由于額定起升載荷和小車自重引起的垂直撓度YL應(yīng)不大于YC/350;YL等于空載/0兩點(diǎn)的平均值減去重載/0兩點(diǎn)的平均值。因裝卸作業(yè)范圍的需要,有效懸臂的長(zhǎng)度LC比較大,YL值勉強(qiáng)小于LC/350,檢測(cè)時(shí)如發(fā)現(xiàn)這種剛度不足的情況,由于YL=(G Q)L3C/3EI,即靜撓度與L3C成正比,可以采取減小有效懸臂的辦法,則可以繼續(xù)使用。
22兩主梁同截面相對(duì)高差
這里是指起重機(jī)大車四個(gè)支點(diǎn)在一個(gè)水平面內(nèi)空載條件下的兩主梁同截面高差。把大車四個(gè)支點(diǎn)的高程,按照杠桿比例折算到測(cè)點(diǎn)處的高程,支點(diǎn)處的讀數(shù)減去這個(gè)高程,同一根梁支座處變化引起整個(gè)梁讀數(shù)新變化,變化后同截面的點(diǎn)再進(jìn)行比較,以某一梁為基準(zhǔn)畫成一水平的直線,另外一根梁與它的相對(duì)高差標(biāo)出并且連成曲線。這就是我們所要求的兩主梁相對(duì)高差曲線,我們用兩條平行的水平線去包容上述曲線,兩條線之間的距離是*大相對(duì)高差H,在一般情況下要求H 5mm.對(duì)于小車出現(xiàn)的三支點(diǎn)現(xiàn)象,若不嚴(yán)重,只要不妨礙運(yùn)行就沒有關(guān)系,如果對(duì)運(yùn)行有影響,可以在軌道下加墊,來暫時(shí)克服相對(duì)高差帶來的弊病。
23旁彎曲線
在一根梁的兩端拉一個(gè)與梁平行的鋼絲,鋼絲盡量拉的緊一些。用鋼板尺測(cè)出鋼絲到主腹板的距離,劃出俯視圖曲線。對(duì)于雙梁門式起重機(jī),應(yīng)把兩根梁畫在一張圖上,以兩端的連線作為基準(zhǔn),劃出曲線。
旁彎*大值應(yīng)小于梁總長(zhǎng)的1/3000,旁彎曲線是在空載狀態(tài)下測(cè)得的,對(duì)于偏軌箱形成雙梁只允許向外旁彎。
3鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕測(cè)量與評(píng)價(jià)
按照GB6067-85起重機(jī)械安全規(guī)程的規(guī)定:主要受力構(gòu)件發(fā)生腐蝕時(shí),應(yīng)進(jìn)行檢查和測(cè)量,當(dāng)承載能力降至原設(shè)計(jì)承載能力的87時(shí),如不能修復(fù),應(yīng)報(bào)廢;主要受力構(gòu)件段面腐蝕達(dá)到原厚度的10時(shí),如不能修復(fù),應(yīng)報(bào)廢。
我們可以先通過目測(cè),觀察起重機(jī)的腐蝕狀況,選定重點(diǎn)檢測(cè)部位。對(duì)于重點(diǎn)檢測(cè)部位,應(yīng)使用測(cè)厚儀,仔細(xì)測(cè)量鋼板的實(shí)際厚度與原設(shè)計(jì)鋼板厚度相比較。
4鋼結(jié)構(gòu)的裂紋檢測(cè)與評(píng)價(jià)
根據(jù)理論與試驗(yàn),用肉眼看不到的裂紋,在一年內(nèi)不會(huì)發(fā)展到突然斷裂(模具開裂的主要原因及措施),所以,關(guān)于門橋式起重機(jī)的裂紋檢測(cè)可以由**人員,憑肉眼完成。還可以采用DCE-C1型角焊縫探傷儀,該儀器為磁力探傷型,當(dāng)肉眼檢測(cè)產(chǎn)生懷疑時(shí),作進(jìn)一步探測(cè)用。
鋼結(jié)構(gòu)從裂紋發(fā)展到倒塌有一個(gè)過程,裂紋逐漸發(fā)展的速度由帕里斯公式計(jì)算,da/dn=C( k)n,C、n決定于材料, k主要決定于載荷,結(jié)構(gòu)突然斷裂的臨界尺寸可由公式KT=KIC算出,主要取決于材料、載荷、裂紋所處位置。
另外,斷裂力學(xué)還給出了一個(gè)門坎值,Kth,當(dāng)KTKth時(shí),裂紋不會(huì)繼續(xù)擴(kuò)展,因而也就不會(huì)有危險(xiǎn)。
5起重機(jī)技術(shù)狀態(tài)的綜合評(píng)價(jià)
根據(jù)以上參數(shù),可對(duì)起重機(jī)作出綜合評(píng)價(jià),把技術(shù)狀態(tài)分為5級(jí),即優(yōu)秀、良好、可用、待修和報(bào)廢。
51剩余壽命
剩余壽命5年為優(yōu)秀,35年為良好,153年為可用,0.51.5年一般情況下需要加固,剩余壽命不足05年的就不必修了。
52動(dòng)態(tài)應(yīng)力幅
07()為優(yōu)秀;(070.9)( )為良好;(091.0)(?。榭捎?;(101.05)()時(shí)已不符合要求,需要修理,定為待修,必須修復(fù)后才能使用; >105()時(shí),如又不能實(shí)行加固,只有報(bào)廢。
53動(dòng)剛度
動(dòng)剛度值>24HZ時(shí)為優(yōu)秀;>2224HZ時(shí)為良好;>2022HZ可以繼續(xù)使用;>1820HZ時(shí)必須修復(fù)后才能使用,定為待修;如果動(dòng)剛度為<18HZ,而且無法加固時(shí)則應(yīng)報(bào)廢。
54靜剛度
當(dāng)剛度較大或很大,則可評(píng)為良好和優(yōu)秀;如剛度已不足,但不影響運(yùn)行,則列為可用;當(dāng)鋼結(jié)構(gòu)剛度很差,明顯影響運(yùn)行時(shí),如果有可能修,則定為待修,如不能修復(fù),則定為報(bào)廢;55變形
變形可由跨中拱度、懸臂翹度和旁彎三個(gè)參數(shù)來評(píng)價(jià)。
小車在跨中,起重為額定載荷時(shí),如主梁下?lián)系剿骄€以下,下?lián)现荡笥贚/700,或小車在懸臂額載,懸臂下?lián)系剿骄€以下,下?lián)现荡笥贚C/250,或主梁旁彎達(dá)全長(zhǎng)的1/700以上時(shí),若能加固或修復(fù),梁上拱仍在L/700以上,或懸臂額載時(shí)懸臂上撓仍在LC/250以上時(shí),均應(yīng)修復(fù)。
當(dāng)跨中額載或懸臂額載,主梁基本處于水平時(shí)為優(yōu)秀;在優(yōu)秀與待修之間時(shí),定為良好或可用。
56銹蝕
當(dāng)用測(cè)厚儀選測(cè)24個(gè)以上危險(xiǎn)截面的鋼板,沒有發(fā)現(xiàn)板小于09的點(diǎn),且宏觀沒有明顯銹蝕時(shí),定為優(yōu)秀;若看到少量銹蝕外表時(shí),評(píng)為良好;如果有6個(gè)以上點(diǎn)的鋼板厚小于09且可見40以上的面積有銹蝕現(xiàn)象,需除銹,局部加固,并重新涂漆,才能使用;如果無法加固到足以保證安全時(shí),則應(yīng)報(bào)廢。
57裂紋
如未見明顯裂紋,可評(píng)為優(yōu)秀,雖有裂紋,但所有裂紋的位置及長(zhǎng)度不影響安全時(shí),評(píng)為良好,若有影響安全的裂紋,則必須修復(fù)后才能使用,如多處裂紋、開焊,修復(fù)后也不能保證安全時(shí),則當(dāng)報(bào)廢。
由于起重機(jī)屬特種設(shè)備,其安全性要求很高,所以應(yīng)采取一票否決制,即以上幾個(gè)參數(shù)中有一個(gè)參數(shù)不能保證安全使用,又不能或不值得修復(fù)時(shí),就要整機(jī)報(bào)廢,若能修復(fù),則定為待修,必須修復(fù)后才允許使用。