港口起重機(jī)是由金屬結(jié)構(gòu)、2-4個(gè)機(jī)構(gòu)和電氣系統(tǒng)組成的大型裝卸機(jī)械，其裝卸作業(yè)工況及作業(yè)環(huán)境惡劣。對(duì)于已經(jīng)工作20多年的起重機(jī)，受較大交變載荷作用的主要承載結(jié)構(gòu)開(kāi)裂現(xiàn)象比較普通。盡管如此，有的港口由于經(jīng)費(fèi)不足，不能將這些帶傷超期服役的起重機(jī)報(bào)廢，只能修復(fù)結(jié)構(gòu)裂縫和其他故障后繼續(xù)使用。由于加強(qiáng)筋板等覆蓋的原因，結(jié)構(gòu)件上產(chǎn)生裂紋后憑肉眼無(wú)法觀察到，只有通過(guò)檢測(cè)儀器，采取合適的方法檢查出不可見(jiàn)裂紋，應(yīng)力測(cè)試就是其中的一種方法。

測(cè)試方法

港口裝卸起重機(jī)承載結(jié)構(gòu)件，其承受的載荷有：軸向力，剪切力、彎矩、扭矩。對(duì)于承受彎矩的箱形或工字形梁來(lái)講，在同一截面上翼緣板上的應(yīng)力總是大于腹板上的應(yīng)力。在應(yīng)力測(cè)試中，如果同一截面上的腹板應(yīng)力大于翼緣板上的應(yīng)力，則說(shuō)明結(jié)構(gòu)在該截面上存在異常，有必要找出異常現(xiàn)象并確定原因?；谶@一想法，在進(jìn)行應(yīng)力測(cè)試布置應(yīng)變片之前，應(yīng)對(duì)整機(jī)結(jié)構(gòu)件的關(guān)鍵部位進(jìn)行目測(cè)檢查，如果發(fā)現(xiàn)任何疑點(diǎn)，采用適當(dāng)?shù)膽?yīng)變片布置方式，通過(guò)應(yīng)力測(cè)試獲得結(jié)構(gòu)截面上的應(yīng)力分布情況，從而查出結(jié)構(gòu)件存在的缺陷。

測(cè)試方法及儀器介紹

測(cè)試分靜載和動(dòng)載應(yīng)力測(cè)試2種，靜載測(cè)試采用JHYC靜態(tài)應(yīng)變儀；動(dòng)載應(yīng)力測(cè)試采用JHDY動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀。

應(yīng)力測(cè)試檢測(cè)實(shí)例

南京聚航科技有限公司對(duì)2臺(tái)已經(jīng)服役20年的門座起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)技術(shù)狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)。在檢測(cè)之前，用戶已經(jīng)修復(fù)了裂紋和其他缺陷。在布置應(yīng)變片之前，測(cè)試人員對(duì)貼片部位進(jìn)行目測(cè)檢查，懷疑轉(zhuǎn)盤主梁后方根部即轉(zhuǎn)盤主梁和轉(zhuǎn)柱連接處可能存在裂紋，但不能準(zhǔn)確判定。為了證實(shí)此處是否存在裂紋，對(duì)截面上的應(yīng)力分布進(jìn)行驗(yàn)證。

靜載應(yīng)力測(cè)試工況

工況1：空載，臂架由*小幅度變到*大幅度（9-24.5m）。

工況2：垂直載荷為10.01t，臂架位于*大幅度（24.5m）。

動(dòng)載應(yīng)力測(cè)試工況

臂架位于*大幅度（24.5m），起吊10.01t載荷，上升制動(dòng)、下降制動(dòng)、載荷落地。

測(cè)試結(jié)果及分析

靜載應(yīng)力測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1，動(dòng)載應(yīng)力測(cè)試結(jié)果見(jiàn)圖1。由表1看出測(cè)點(diǎn)1、測(cè)點(diǎn)2在測(cè)試工況1和工況2的合成靜載應(yīng)力分別為+166MPa和+83MPa。由圖1算出測(cè)點(diǎn)1*大動(dòng)載應(yīng)力為+192MPa。

表1 靜載應(yīng)力測(cè)試結(jié)果

圖1  測(cè)點(diǎn)1動(dòng)載應(yīng)變測(cè)試曲線

由上述測(cè)試結(jié)果看出，在靜載應(yīng)力測(cè)試工況下測(cè)點(diǎn)1的應(yīng)力比測(cè)點(diǎn)2應(yīng)力大1倍，測(cè)點(diǎn)1的動(dòng)載應(yīng)力超過(guò)所用材料的許用應(yīng)力。說(shuō)明轉(zhuǎn)盤主梁后方根部截面存在異常，轉(zhuǎn)盤主梁下翼緣板上的力流受到阻礙，力未完全傳遞到測(cè)點(diǎn)2處，由此可判定轉(zhuǎn)盤主梁下翼緣板存在裂紋。因?yàn)樵诖颂幰砭壈宓南路接幸环忾]的加強(qiáng)筋板，下翼緣板在此處的裂紋從外表上看不見(jiàn)，建議用戶采取開(kāi)孔的辦法進(jìn)行檢查驗(yàn)證。用戶開(kāi)孔檢查發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)盤主梁下翼緣板已產(chǎn)生橫向穿透性裂紋長(zhǎng)達(dá)80mm。若不及時(shí)發(fā)現(xiàn)，繼續(xù)使用下去，其裂紋擴(kuò)展速率會(huì)加快，存在發(fā)生惡性事故的危險(xiǎn)。

用戶采納了檢查組提出的修復(fù)建議，首先將裂紋雙面開(kāi)坡口進(jìn)行對(duì)接焊，然后在裂紋上方貼焊一塊厚14mm的鋼板。修復(fù)完成后，檢查組在原測(cè)點(diǎn)1、測(cè)點(diǎn)2處再布置應(yīng)變片，按照上次靜載應(yīng)力測(cè)試工況又進(jìn)行一次靜載應(yīng)力測(cè)試。測(cè)試結(jié)果為：測(cè)點(diǎn)1的合成應(yīng)力為+68MPa，測(cè)點(diǎn)2的合成應(yīng)力為+135MPa，轉(zhuǎn)盤主梁下翼緣板和腹板上的應(yīng)力分布恢復(fù)正常。

結(jié)論

通過(guò)上述測(cè)試及分析，證明了用應(yīng)力測(cè)試法判斷起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)是否存在裂紋是可行的，應(yīng)廣泛用于在役起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)技術(shù)狀況檢驗(yàn)中，以便快速找出起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)的薄弱部位及缺陷，為維修提供依據(jù)，通過(guò)及時(shí)維修消除缺陷，保證起重機(jī)的安全使用。