塔式起重機鋼結構損壞原因及維修

 

塔式起重機在建筑施工中已成為必不可少的施工機械設備，塔機在建筑施工中的現場安全生產管理工作中極其重要。長期以來，人們在維護塔機時只重視對傳動及電氣設備的養護，而忽視了對鋼結構的檢查及修復，給施工帶來各種事故隱患。在此我們結合多年來的實際經驗，談談塔機的鋼結構在施工使用中的損壞原因及維修。

 

關于鋼結構的損壞形式及原因分析

 

（1）表面銹蝕

 

塔機的工作環境比較惡劣，經常在含酸堿等腐蝕性氣體灰塵下作業，加上運行過程中的碰撞及防銹油漆的自然老化、脫落，使表面失去保護，加上維護保養工作不及時，造成局部腐蝕氧化，不同程度地出現表面銹蝕現象，降低鋼結構強度，久而久之使塔機的鋼結構變形。

 

（2）裂紋

 

實踐證明，雖然裂紋不一定導致斷裂，發現裂紋不及時修復，塔機長期帶患工作，往往是斷裂的初期階段，尤其是過渡性及危險性裂紋，具有進一步擴展的危險，及時發現并處理是很重要的。一般裂紋主要產生在焊接部位及應力集中的地方，如塔身下部、下支座、回轉塔身、塔頂聯接耳板等，通常在復合受力*大處。如果機構啟動和制動過猛、越級換速、反車作緊急制動，使塔機鋼結構增大沖擊力，過大的慣性可導致塔機鋼結構的焊縫開裂，處理不及時，會引發較大的危險事故。在浙江某工地的QTZ31.5塔機，由于司機操作不當，起升機構啟動過猛，并且超載工作，使塔機前后擺動很大，使塔機上支座內的筋板全部開裂，幸虧發現得早，及時處理，未發生重大事故。

 

（3）變形

 

包括局部彎曲變形和扭曲、偏心。根據金屬結構檢驗要求，桿件沿全長縱向軸線的直線度公差為1/750；使用中主弦桿變形量應不大于3‰～5‰；腹桿變形量不大于2～4mm；桿件連接螺栓孔距誤差不超過裝配間隙的1/2；且螺孔的圓度誤差不超過裝配間隙的l/2；當超過上述范圍即視為變形。變形原因有：①由于碰撞、敲打等原因，造成鋼結構局部彎曲變形；②由于連接螺栓松動，使得螺孔磨損成橢圓，造成各節臂、桿件之間偏心產生附加彎曲力矩；③誤動作造成鋼結構意外碰撞變形。如操作機構失靈使吊臂失控后仰，與塔身相撞會引起嚴重變形；④長期超載使用，使鋼結構產生屈服變形（永久變形）。如頂升時不注意調整上部結構的平衡，沒有將頂起部份的重心落在頂升油缸上，使頂部結構失去平衡乃至重心偏移較大，爬升架的導輪對標準節主弦桿的壓力太大，使塔身主弦桿發生彎曲變形，塔機鋼結構產生失穩而造成事故。

 

（4）斷裂

 

鋼結構的斷裂，尤其是使用中突然斷裂將產生非常嚴重的后果。斷裂的原因有以下幾點。

 

1）超載。資料表明因超載而造成起重設備發生的事故很多。有時是操作者或指揮者為趕速度，抱著僥幸心理盲目超載。有的建筑施工項目經理為趕超工期，人為使安全裝置失效或拆除安全保護裝置，特別是力矩限制器失靈，長期超載荷運行，導致塔機鋼結構提前產生疲勞破損，縮短了塔機的使用壽命，并且易造成重大事故。塔機在拆除舊設備或其它障礙物及附著裝置時，由于未清理完各種聯結件（如預埋件未割斷等），使得起吊后負荷加大、吊臂折斷。有時是因對起吊物重量估計不足而超載，大幅度起吊不明重量大小的物件，造成起重力矩失控，極容易導致臂架、臂架拉桿及塔身主弦桿失穩和拉伸斷裂。如上海某工地拆卸一臺內爬塔機，使用了WQlO屋面起重機，違章作業，在拆卸塔機時，盲目超載，該拆卸的部件不拆，該分開吊的不分開，致使屋面起重機鋼結構局部損壞、嚴重變形開裂。

 

2）基礎不堅實。塔機*大幅度提升額定載荷時，其傾翻力矩會引起不堅實基礎下沉，產生沖擊載荷而造成整體傾翻或折臂。如吳江某工地新安裝的一臺塔機，由于施工單位選用的基礎在河浜填土上，對塔機基礎下面不進行加固處理，沒有按說明書中的規定要求，未達到地耐力就制作塔機基礎，安裝后造成塔機和基礎整體傾翻。

 

3）疲勞破壞塔機鋼結構件受力復雜，承受不穩定交變應力，隨著工作次數的增加，疲勞強度逐步降低。違章作業，斜拉、斜吊重物，導致塔機鋼結構疲勞破壞，特別是大幅度斜拉、斜吊重物，除了承受起重力矩外，臂架還要受到一個水平橫向力矩，這兩個力矩疊加，就有可能使臂架弦桿失穩彎曲，嚴重疲勞破損，導致側向折臂。

 

（5）爬爪不到位

 

塔機頂升加節作業時，由于操作人員疏忽，爬爪單爪爬在塔身踏板上，另一爬爪不到位，單爪承受塔機上部結構重量，如果頂空上部整體下落，下落沖擊引起鋼結構（平衡臂、起重臂等）損壞變形，嚴重時導致塔機傾覆及安全傷亡事故。

 

（6）鋼絲繩斷裂

 

在日常檢修過程中，檢修人員粗心大意，起升鋼絲繩斷絲、斷股等沒有檢查出，以致塔機起吊物件時，鋼絲繩突然斷裂，引起物件、吊鉤下墜，擺動輕則損壞局部鋼結構，重則塔機反彈引起傾翻。

 

關于鋼結構損壞的修復與預防

 

（1）鋼結構的修復

 

1）修補裂紋對于有迅速擴大趨向的裂紋以及焊縫上的裂紋、主要受力部位（如吊臂上下弦桿、塔身主弦桿、塔頂聯接耳板）的裂紋，必須及時修復。通常采用現場補焊，焊條應與母材相近，同時須將母材裂紋處打磨后再補焊。焊縫上的裂紋須將原有的焊縫清除干凈，打磨后才可施焊。

 

2）修復彎曲構件采用冷壓或局部加熱頂壓法可將變形構件校正。因鋼結構塑性變形后強度下降，因此對于主要受力桿件如主弦桿的修復應慎重進行。

 

3）更換鋼結構受力桿件（如平衡臂拉桿、起重臂拉桿等）嚴重銹蝕或扭曲變形、起重臂臂節接頭銷軸孑L嚴重磨損、拉桿銷軸孔磨損成橢圓、聯接法蘭盤嚴重磨損、法蘭螺孔磨損超限等，當已無價值或修復后達不到使用要求時應個別更換乃至全部重新制作。

 

4）補強對于某些強度薄弱環節，如桿件兩端主弦桿與法蘭板的聯接焊縫應采用加強肋板補強；腹桿與主弦桿的焊接應采用搭接，并盡可能增加焊縫長度。為避免不同材質焊后收縮不一致，選材應盡可能一致。

 

（2）完善維修保養檢驗制度

 

設備管理部門應將維修保養檢驗制度列為安全檢查的工作之一修復后應根椐具體情況講行檢驗，對于一般或局部修復可用外觀檢驗，重要桿件和部位的焊縫應用X射線探傷、超聲探傷或磁粉探傷，合格后方可使用。鋼結構的補漆、腹桿焊縫脫落后的補焊等應在日常檢修中予以修復，不應到大修期間才處理。在塔機使用時，應嚴格保證各安全裝置靈活可靠、完好，特別是力矩限制器一定要靈活可靠、完好有效

 

（3）嚴格操作規程

 

嚴格執行塔機安全規程和起重機操作使用規程是減少鋼結構損壞的重要手段。不論起重機司機還是指揮人員、檢修人員、安全管理人員都應該時刻嚴格執行規程，把規章制度放在首位、安全放在首位。此外要對起重量作出準確判斷，以起重量作為起重機工作能力的標志是不準確的，應把起重力矩作為安全使用標志。