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港口起重機(jī)裂紋應(yīng)力測試判斷方法

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)生裂紋后憑肉眼無法觀察到,只有通過檢測儀器,采取合適的方法檢查出不可見裂紋,應(yīng)力測試就是其中的一種方法。

測試方法

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,則說明結(jié)構(gòu)在該截面上存在異常,有必要找出異?,F(xiàn)象并確定原因。基于這一想法,在進(jìn)行應(yīng)力測試布置應(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,通過應(yīng)力測試獲得結(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。

測試方法及儀器介紹

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

應(yīng)力測試檢測實(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。在檢測之前,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,測試人員對(duì)貼片部位進(jìn)行目測檢查,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)力測試工況

工況1:空載,臂架由最小幅度變到最大幅度(9-24.5m)。

工況2:垂直載荷為10.01t,臂架位于最大幅度(24.5m)。

動(dòng)載應(yīng)力測試工況

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

測試結(jié)果及分析

靜載應(yīng)力測試結(jié)果見表1,動(dòng)載應(yīng)力測試結(jié)果見圖1。由表1看出測點(diǎn)1、測點(diǎn)2在測試工況1和工況2的合成靜載應(yīng)力分別為+166MPa和+83MPa。由圖1算出測點(diǎn)1最大動(dòng)載應(yīng)力為+192MPa。

1 靜載應(yīng)力測試結(jié)果

測點(diǎn)

工況1

工況2

1

+41

+125

2

+22

+61

1  測點(diǎn)1動(dòng)載應(yīng)變測試曲線

港口起重機(jī).png

由上述測試結(jié)果看出,在靜載應(yīng)力測試工況下測點(diǎn)1的應(yīng)力比測點(diǎn)2應(yīng)力大1倍,測點(diǎn)1的動(dòng)載應(yīng)力超過所用材料的許用應(yīng)力。說明轉(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,建議用戶采取開孔的辦法進(jìn)行檢查驗(yàn)證。用戶開孔檢查發(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,檢查組在原測點(diǎn)1、測點(diǎn)2處再布置應(yīng)變片,按照上次靜載應(yīng)力測試工況又進(jìn)行一次靜載應(yīng)力測試。測試結(jié)果為:測點(diǎn)1的合成應(yīng)力為+68MPa,測點(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

通過上述測試及分析,證明了用應(yīng)力測試法判斷起重機(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),通過及時(shí)維修消除缺陷,保證起重機(jī)的安全使用。

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