3  超齡塔機(jī)的安全評估與檢測

為了應(yīng)對建筑起重機(jī)械安全問題越來越突出的現(xiàn)狀，國家相關(guān)部門和行業(yè)內(nèi)部都非常重視，專門針對在用建筑起重機(jī)械安全評估檢測及使用壽命問題制定了 JGJ/T 189—2009 《建筑起重機(jī)械安全評估技術(shù)規(guī)程》，將塔機(jī)的“無限壽命管理”變?yōu)榱恕坝邢迚勖芾怼保λC(jī)的超齡使用問題及各項(xiàng)安全評估細(xì)則、流程等都進(jìn)行了規(guī)范，如按起重力矩劃分了塔機(jī)應(yīng)進(jìn)行安全評估的年限，以及評估報(bào)告的有效期、各評估要求的具體部位和判別標(biāo)準(zhǔn)等，具有非常重要的意義[6]。由于每臺(tái)塔機(jī)的使用情況不盡相同，個(gè)體差異很大，評估檢測人員除了要嚴(yán)格執(zhí)行規(guī)程外，還應(yīng)從經(jīng)濟(jì)性、可操作性、合理性的角度出發(fā)，根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)有針對性、有重點(diǎn)地對塔機(jī)的主要關(guān)鍵項(xiàng)目展開測量檢驗(yàn)。對于超齡塔機(jī)的安全評估檢測點(diǎn)的抽樣，還要采取區(qū)別于常規(guī)的檢測抽樣方法。

3.1 結(jié)構(gòu)件銹蝕與磨損檢測

銹蝕與磨損是塔機(jī)各個(gè)結(jié)構(gòu)件在多次使用后出現(xiàn)的正常現(xiàn)象，也是對長期服役機(jī)器的必檢項(xiàng)目。檢測時(shí)必須將塔機(jī)全部解體，可以先進(jìn)行外觀檢查并測量其損傷程度，對各易損件應(yīng)按其各自允許的極限磨損值和相應(yīng)損壞標(biāo)準(zhǔn)作出處理，或修復(fù)或報(bào)廢。處理的原則應(yīng)當(dāng)從以下幾方面考慮，即：對整機(jī)的使用功能的影響，對工作效對安全和環(huán)境的影響，對零件強(qiáng)度的影響，以及零件是否達(dá)到或接近急劇磨損的階段。

檢查重點(diǎn)主要集中在起重臂金屬結(jié)構(gòu)部分：起重臂金屬結(jié)構(gòu)部分：起重臂主弦桿、塔帽根部及頂部連接接桿座、平衡臂與轉(zhuǎn)臺(tái)連接處、回轉(zhuǎn)支承座連接處。還應(yīng)注意以下各機(jī)構(gòu)的主要部件：包括傳動(dòng)齒輪、齒輪聯(lián)軸器、主軸和傳動(dòng)軸、滾動(dòng)軸承、蝸輪傳動(dòng)副、螺栓連接部位，以及起重零部件如鋼絲繩 、吊鉤、卷筒和滑輪、制動(dòng)器等。

3.2 結(jié)構(gòu)件裂紋檢測

塔機(jī)的工作環(huán)境惡劣，塔身結(jié)構(gòu)焊縫多，在正常工作一段時(shí)間后，經(jīng)常會(huì)因金屬疲勞而產(chǎn)生疲勞裂紋。疲勞裂紋不易察覺但極期危險(xiǎn)，使用中常會(huì)無預(yù)兆的情況下，使受力關(guān)鍵部件突然脆性斷裂，造成塔機(jī)傾覆或從高空墜落。鑒于事故發(fā)生的突發(fā)性和危險(xiǎn)性，為了防范風(fēng)險(xiǎn)，對于超齡塔機(jī)，應(yīng)著重檢查其結(jié)構(gòu)的金屬疲勞裂紋，這也是JGJ/T189-2009《建筑起重機(jī)械安全評估技術(shù)規(guī)程》中反復(fù)強(qiáng)調(diào)的內(nèi)容。金屬疲勞雷文是由于金屬結(jié)構(gòu)件長時(shí)間承受變荷載的作用，被交變應(yīng)力所屈服而形成的。從眾多的事故分析和相關(guān)人員的經(jīng)驗(yàn)來看，塔機(jī)的疲勞裂紋多發(fā)生在這幾個(gè)區(qū)域：結(jié)構(gòu)承受應(yīng)力集中區(qū)、構(gòu)件變截面小的構(gòu)件以及焊縫與母材熔合線之間。其產(chǎn)生最初是金屬表面局部出現(xiàn)點(diǎn)狀疏松，隨著使用時(shí)間的延長和交變應(yīng)力的作用，點(diǎn)狀疏松漸漸變長并且向金屬的深度擴(kuò)展，在這一變化過程中，裂紋的長度和深度變化大，而裂紋寬度變化卻很小，因此，人的眼晴難以發(fā)現(xiàn)。裂紋漸漸加深，金屬構(gòu)件截面漸漸減小，當(dāng)截面承受最大拉應(yīng)力小于荷載拉應(yīng)力時(shí)就會(huì)發(fā)生突然脆性斷裂。

根據(jù)塔機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作情況的特點(diǎn)，塔機(jī)的探傷檢測較常使用的設(shè)備是塔機(jī)安全監(jiān)控系統(tǒng)和超聲波深傷儀，其中塔機(jī)安全監(jiān)控系統(tǒng)使用時(shí)間較長，技術(shù)也較為完善。

在探傷過程中以下結(jié)構(gòu)部位是檢測的重點(diǎn)：1）行走底盤及底座的最大受力或變截面應(yīng)力集中部位；2）回轉(zhuǎn)平臺(tái)支承座主要受力焊縫及變截面應(yīng)力集中部位；3）起重臂根部焊縫、主弦桿連接焊縫部位；4）平衡臂（轉(zhuǎn)臺(tái)）主結(jié)構(gòu)連接焊縫部位；5）塔身節(jié)主弦桿連接焊縫部位；6）塔帽或塔頂構(gòu)造主弦桿連接焊縫部位；7）附著裝置主結(jié)構(gòu)連接焊縫部位；8）頂升套架爬爪座、主弦桿支撐橫梁等連接焊縫部位等；9）目測可疑的其他重要部位。 相應(yīng)部位在出現(xiàn)裂縫時(shí)，應(yīng)認(rèn)真分析其原因指導(dǎo)修復(fù)和更換。其原則可以根據(jù)受力情況和裂縫情況采取加強(qiáng)或重新施焊措施，以阻止裂紋的擴(kuò)展；但對因材質(zhì)不符合要求的，或由于主要受力構(gòu)件產(chǎn)生塑性變形，致使工作機(jī)構(gòu)不能正常安全運(yùn)行的都應(yīng)予以報(bào)廢并更換。

3.3   結(jié)構(gòu)件變形檢測

超齡塔機(jī)結(jié)構(gòu)件變形主要包括鋼結(jié)構(gòu)長期承受載荷后殘存的變形和受超載載荷作用造成的變形。該項(xiàng)檢測主要是用直線規(guī)、經(jīng)緯儀、卷尺等器具進(jìn)行測量，得出直線度等形位偏差。檢測重點(diǎn)主要集中在塔身節(jié)主弦桿直線度偏差、對角線偏差、塔身垂直度；起重臂、平衡臂、塔帽、頂升套架主弦桿直線度偏差等。

3.4   銷軸和軸孔磨損及變形檢測銷軸和軸孔作為塔機(jī)結(jié)構(gòu)件主要連接件，一旦發(fā)生斷裂失效，可以直接導(dǎo)致嚴(yán)重事故。JGJ/T189—2009《建筑起重機(jī)械安全評估技術(shù)規(guī)程》中對銷軸和軸孔的直徑磨損變形量的判別標(biāo)準(zhǔn)最為嚴(yán)格，要求不得大于 3%。檢測重點(diǎn)主要集中在起重臂、平衡臂臂架節(jié)間及其根部連接、拉桿連接、塔帽根部連接等經(jīng)常承受動(dòng)載荷的部位。

3.5   主要零部件、安全裝置、電氣系統(tǒng)及防護(hù)設(shè)施的檢查與檢測檢測應(yīng)包括下列內(nèi)容：1）主要零部件包括制動(dòng)器、聯(lián)軸節(jié)、卷筒與滑輪、鋼絲繩、吊鉤組等；2）安全裝置包括各類安全限位開關(guān)與擋板、小車斷繩保護(hù)裝置、動(dòng)臂變幅防臂架后翻裝置、小車防墜落裝置、緩沖器、掃軌板、抗風(fēng)防滑裝置、鋼絲繩防脫裝置等；3）電氣系統(tǒng)包括電氣控制箱、電纜線、電氣元件等；4）防護(hù)設(shè)施包括走道、工作平臺(tái)、欄桿、扶梯等。此外，還應(yīng)注意經(jīng)常檢查塔機(jī)液壓系統(tǒng)的可靠性。

3.6結(jié)構(gòu)應(yīng)力檢測

結(jié)構(gòu)應(yīng)力檢測一直是一項(xiàng)業(yè)內(nèi)針對大型鋼結(jié)構(gòu)強(qiáng)度考核，簡單而可靠的技術(shù)措施。GB 5144—2006 《塔式起重機(jī)安全規(guī)程》 和 JGJ/T189—2009《建筑起重機(jī)械安全評估技術(shù)規(guī)程》中規(guī)定：塔機(jī)主要結(jié)構(gòu)件由于腐蝕而使結(jié)構(gòu)的計(jì)算應(yīng)力提高，當(dāng)超出原計(jì)算應(yīng)力的 15%時(shí)，則應(yīng)予以報(bào)廢；起重機(jī)主要受力構(gòu)件如塔身、臂架等，在失穩(wěn)或損壞后經(jīng)更換或修復(fù)，檢測其結(jié)構(gòu)的應(yīng)力不得低于原計(jì)算應(yīng)力，否則應(yīng)予以報(bào)廢[6]。

應(yīng)力檢測時(shí)的測點(diǎn)布置是特別需要重視的一個(gè)環(huán)節(jié)，對于不同型號(hào)的塔機(jī)，其測點(diǎn)應(yīng)是事先結(jié)合其尺寸和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，經(jīng)過理論計(jì)算而得出的各部位應(yīng)力較大的關(guān)鍵區(qū)域，只有這樣才能有效地指導(dǎo)操作人員貼放應(yīng)變片，并保證采集到可靠的數(shù)據(jù)。同時(shí)為了保證應(yīng)力數(shù)據(jù)的完整性，還應(yīng)注意塔機(jī)空載、額定載荷及超載試驗(yàn)三種情況下都給予記錄并區(qū)分。以上這些檢測項(xiàng)目的評估判別標(biāo)準(zhǔn)（包括壁厚、裂紋和變形）都已經(jīng)在 JGJ/ T 189—2009《建筑起重機(jī)械安全評估技術(shù)規(guī)程》的第五部分詳細(xì)給出，檢測結(jié)果的判定應(yīng)嚴(yán)格遵照執(zhí)行。

4結(jié)束語

塔機(jī)是建筑施工必不可少的機(jī)械裝備，如何科學(xué)可靠地對塔機(jī)進(jìn)行安全性評定并給予改造建議，一直是塔機(jī)業(yè)內(nèi)廣泛關(guān)注的話題。除了嚴(yán)格執(zhí)行 GB 5144—2006《塔式起重機(jī)安全規(guī)程》和JGJ/T 189—2009《建筑起重機(jī)械安全評估技術(shù)規(guī)程》等國家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)之外，此類工作的入手點(diǎn)和方法還很多，本文著重闡述了塔機(jī)產(chǎn)品設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的安全問題和在用超齡塔機(jī)質(zhì)量檢測關(guān)鍵項(xiàng)目，并從有效提高塔機(jī)安全性能的角度提出了開發(fā)新型安全監(jiān)控系統(tǒng)的重要性，介紹了未來的發(fā)展方向。