港口起重機裂紋應力測試判斷方法

港口起重機是由金屬結構、2-4個機構和電氣系統(tǒng)組成的大型裝卸機械，其裝卸作業(yè)工況及作業(yè)環(huán)境惡劣。對于已經(jīng)工作20多年的起重機，受較大交變載荷作用的主要承載結構開裂現(xiàn)象比較普通。盡管如此，有的港口由于經(jīng)費不足，不能將這些帶傷超期服役的起重機報廢，只能修復結構裂縫和其他故障后繼續(xù)使用。由于加強筋板等覆蓋的原因，結構件上產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，應力測試就是其中的一種方法。

測試方法

港口裝卸起重機承載結構件，其承受的載荷有：軸向力，剪切力、彎矩、扭矩。對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力總是大于腹板上的應力。在應力測試中，如果同一截面上的腹板應力大于翼緣板上的應力，則說明結構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，在進行應力測試布置應變片之前，應對整機結構件的關鍵部位進行目測檢查，如果發(fā)現(xiàn)任何疑點，采用適當?shù)膽兤贾梅绞?，通過應力測試獲得結構截面上的應力分布情況，從而查出結構件存在的缺陷。

測試方法及儀器介紹

測試分靜載和動載應力測試2種，靜載測試采用JHYC靜態(tài)應變儀；動載應力測試采用JHDY動態(tài)應變儀。

應力測試檢測實例

南京聚航科技有限公司對2臺已經(jīng)服役20年的門座起重機金屬結構技術狀態(tài)進行檢測。在檢測之前，用戶已經(jīng)修復了裂紋和其他缺陷。在布置應變片之前，測試人員對貼片部位進行目測檢查，懷疑轉盤主梁后方根部即轉盤主梁和轉柱連接處可能存在裂紋，但不能準確判定。為了證實此處是否存在裂紋，對截面上的應力分布進行驗證。

靜載應力測試工況

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）。

動載應力測試工況

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

測試結果及分析

靜載應力測試結果見表1，動載應力測試結果見圖1。由表1看出測點1、測點2在測試工況1和工況2的合成靜載應力分別為+166MPa和+83MPa。由圖1算出測點1最大動載應力為+192MPa。

表1 靜載應力測試結果

圖1  測點1動載應變測試曲線

由上述測試結果看出，在靜載應力測試工況下測點1的應力比測點2應力大1倍，測點1的動載應力超過所用材料的許用應力。說明轉盤主梁后方根部截面存在異常，轉盤主梁下翼緣板上的力流受到阻礙，力未完全傳遞到測點2處，由此可判定轉盤主梁下翼緣板存在裂紋。因為在此處翼緣板的下方有一封閉的加強筋板，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行檢查驗證。用戶開孔檢查發(fā)現(xiàn)轉盤主梁下翼緣板已產生橫向穿透性裂紋長達80mm。若不及時發(fā)現(xiàn)，繼續(xù)使用下去，其裂紋擴展速率會加快，存在發(fā)生惡性事故的危險。

用戶采納了檢查組提出的修復建議，首先將裂紋雙面開坡口進行對接焊，然后在裂紋上方貼焊一塊厚14mm的鋼板。修復完成后，檢查組在原測點1、測點2處再布置應變片，按照上次靜載應力測試工況又進行一次靜載應力測試。測試結果為：測點1的合成應力為+68MPa，測點2的合成應力為+135MPa，轉盤主梁下翼緣板和腹板上的應力分布恢復正常。

結論

通過上述測試及分析，證明了用應力測試法判斷起重機金屬結構是否存在裂紋是可行的，應廣泛用于在役起重機金屬結構技術狀況檢驗中，以便快速找出起重機金屬結構的薄弱部位及缺陷，為維修提供依據(jù)，通過及時維修消除缺陷，保證起重機的安全使用。