淺析橋式起重機(jī)吊鉤的使用與檢驗(yàn)檢測技術(shù)

王敏

[摘 要]作為起重機(jī)最重要的取物裝置——吊鉤，通常會采用強(qiáng)度較高，韌性較好的20號優(yōu)質(zhì)碳素鋼加工而成。由于吊鉤所承受的力是交變應(yīng)力，結(jié)合本人多年的檢驗(yàn)實(shí)例與經(jīng)驗(yàn)總結(jié) ，它易產(chǎn)生垂直于吊鉤橫向疲勞裂紋缺陷，有時(shí)因加工鍛造等原因也會出現(xiàn)平行于吊鉤走向的縱向疲勞裂紋缺陷，它們都屬于表面缺陷范疇。根據(jù)特種設(shè)備法律法規(guī)及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，檢驗(yàn)員應(yīng)該優(yōu)先采用磁粉檢測對吊鉤解體進(jìn)行無損探傷。

[關(guān)鍵詞]吊鉤；報(bào)廢標(biāo)準(zhǔn)；表面裂紋；檢驗(yàn)檢測

中圖分類號：TH215 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）06-0365-01

一 概況

特種設(shè)備安全監(jiān)察條例（國務(wù)院令第549號）中對起重機(jī)械做出明確定義，是指用于垂直升降或者垂直升降并水平移動重物的機(jī)電設(shè)備，其范圍規(guī)定為額定起重量大于或者等于3t且提升高度大于或者等于2m的起重機(jī)。它是通過取物裝置從取物地點(diǎn)把重物提起，經(jīng)運(yùn)行、回轉(zhuǎn)或變幅機(jī)構(gòu)把重物移位，在指定地點(diǎn)下放重物后返回到原位。其中吊鉤是起重機(jī)重要的取物裝置， 國內(nèi)起重機(jī)吊鉤使用最多的是鍛鉤吊鉤，一般選用強(qiáng)度較高，韌性加好的20號優(yōu)質(zhì)碳素鋼加工而成，同時(shí)為了確保制造出的吊鉤在使用周期內(nèi)減少出現(xiàn)應(yīng)力變形、老化脆裂，必須保證材質(zhì)中鋁元素的含量，國際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO推薦鋁元素含量不低于0.02%。根據(jù)吊鉤結(jié)構(gòu)和受力狀況結(jié)合本人多年的檢驗(yàn)實(shí)例與經(jīng)驗(yàn)總結(jié) ，進(jìn)行受力分析得出吊鉤有以下危險(xiǎn)斷面，如下圖 （1） 所示的單鉤為例進(jìn)行說明， Ⅰ-Ⅰ 、 Ⅱ-Ⅱ和Ⅲ-Ⅲ為三個(gè)危險(xiǎn)截面。Ⅰ-Ⅰ斷面由于重物作用力有把吊鉤切斷的趨勢，在該斷面上產(chǎn)生切應(yīng)力。Ⅱ-Ⅱ截面是吊鉤產(chǎn)生拉、切應(yīng)力之外還有吊鉤拉直的趨勢，最易發(fā)生疲勞變形或斷裂的危險(xiǎn)截面。Ⅲ-Ⅲ斷面處于橫截面突然變小的鉤頸退刀槽處 ，它是鉤尾軸部分承受拉應(yīng)力最大、強(qiáng)度最弱的截面 ，易被拉斷。

二 檢驗(yàn)檢測技術(shù)要求

根據(jù)GB6067.1—2010和GB/T10051.3規(guī)定，不準(zhǔn)使用鑄造吊鉤，吊鉤固定牢靠。轉(zhuǎn)動部位應(yīng)靈活，鉤體表面光潔，無裂紋、剝裂及任何有損傷鋼絲繩的缺陷。鉤體上的缺陷不得補(bǔ)焊。為防止吊具自行脫鉤，吊鉤上應(yīng)設(shè)置防止意外脫鉤的安全裝置，同時(shí)鍛造吊鉤出現(xiàn)下述情況之一時(shí)應(yīng)報(bào)廢：

（1）表面有裂紋

（2）危險(xiǎn)斷面磨損量（按GB10051.2制造的吊鉤），應(yīng)不大于原高度的5%

（3）開口度比原尺寸增加15%

（4）扭轉(zhuǎn)變形超過10°

（5）危險(xiǎn)斷面或吊鉤頸部產(chǎn)生塑性變形

在起重機(jī)檢驗(yàn)過程中，按照TSG Q002-2008《 起重機(jī)械安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程一橋式起重機(jī)》規(guī)定對吊鉤檢驗(yàn)主要對其進(jìn)行宏觀檢查，吊鉤出現(xiàn)裂紋時(shí)應(yīng)當(dāng)予以報(bào)廢。而TSG Q7015-2008《起重機(jī)械定期檢驗(yàn)規(guī)則 》的檢驗(yàn)項(xiàng)目及其內(nèi)容具體要求是：吊具懸掛牢固可靠、設(shè)置防脫鉤裝置并且有效、吊鉤不應(yīng)焊補(bǔ)、鑄造起重機(jī)鉤口有防磨保護(hù)鞍座及防爆起重機(jī)吊鉤應(yīng)設(shè)置防止吊鉤因撞擊或者摩擦的措施。我們通常采用目測宏觀檢查，磨損度采用鋼尺與游標(biāo)卡相結(jié)合測定的辦法來測定，其他檢驗(yàn)項(xiàng)目中沒有對吊鉤進(jìn)行裂紋檢查相關(guān)要求 。所以檢驗(yàn)人員在起重機(jī)械定期檢驗(yàn)中很少進(jìn)行吊鉤的解體檢査，這就在對吊鉤檢驗(yàn)工作中留下了一定的漏檢隱患。

三 常用缺陷產(chǎn)生原因與檢測工藝

3.1裂紋：由于吊鉤所承受的力是交變應(yīng)力，結(jié)合吊鉤的受力特點(diǎn)，它易產(chǎn)生垂直于吊鉤橫向疲勞裂紋缺陷，有時(shí)因鍛造等原因也會出現(xiàn)平行于吊鉤走向的縱向疲勞裂紋缺陷，它們都屬于表面裂紋范疇。表面裂紋的無損檢測方法鑒于吊鉤屬于鐵磁性材料，其檢測成本低、速度快，我們優(yōu)先采用磁粉探傷，主要分以下幾個(gè)工序：預(yù)處理、磁化和施加磁粉、觀察、記錄以及后處理（包括退磁）等。一般我們采用顯示對比度較高的熒光粉為染料進(jìn)行磁粉檢測，首先用觸頭軸向通電進(jìn)行周向磁化，主要檢査縱向缺陷然后使用繞電纜法進(jìn)行縱向磁化，主要檢查橫向缺陷。檢測區(qū)域包括整個(gè)吊鉤，但是三個(gè)危險(xiǎn)斷面區(qū)域應(yīng)重點(diǎn)檢查。對于鉤頸退刀槽處（Ⅲ斷面）的檢查尤其要注意：一是磁粉濃度盡量使用低濃度，二是應(yīng)多通電磁化幾次。對于熒光粉磁粉檢測還需滿足一些附加條件：暗環(huán)境和黑光燈。

3.2斷面磨損量和開口度增加、扭轉(zhuǎn)變形、塑性變形等：一是吊鉤材料選用不當(dāng)，導(dǎo)致抗拉抗壓能力降低，增加了扭轉(zhuǎn)塑性變形的幾率，一般選用DG20優(yōu)質(zhì)碳素鋼；二是加工不當(dāng)，如吊鉤退刀槽處機(jī)加工時(shí)軸桿有偏心值導(dǎo)致該處與滑輪組連接處摩擦轉(zhuǎn)動時(shí)產(chǎn)生周向劃痕，從而使吊鉤在吊裝過程中形成一個(gè)起吊傾斜角后受力不均；三是吊鉤吊裝過程中有超載或是沖擊載荷；四是吊裝方式不當(dāng)即斜拉歪吊，導(dǎo)致吊鉤受力中心線與重物重心產(chǎn)生偏差等。對于上述缺陷檢規(guī)要求主要是宏觀檢查即目測后結(jié)合尺寸測量結(jié)果進(jìn)行比對。

3.3其他：據(jù)了解國內(nèi)還有很多關(guān)于吊鉤缺陷檢驗(yàn)檢測的前沿技術(shù)比如湖北工業(yè)大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院主導(dǎo)研究的基于圖像識別的零件缺陷檢測技術(shù)，和傳統(tǒng)測量技術(shù)相比，圖像測量具有非接觸式測量精度高、成本低及應(yīng)用前景廣等優(yōu)點(diǎn)，通過對起重機(jī)零件吊鉤進(jìn)行邊沿輪廓增強(qiáng)，然后定位吊鉤表面缺陷像素完成吊鉤的開口度、扭轉(zhuǎn)變形、磨損量等缺陷檢測。還有湖北特檢宜昌分院與三峽大學(xué)聯(lián)合研發(fā)的“起重吊鉤扭轉(zhuǎn)變形檢測裝置”取得了國家知識產(chǎn)權(quán)局頒發(fā)的實(shí)用新型專利（授權(quán)公示號CN201488696U），成為吊鉤鉤身扭轉(zhuǎn)變形可以直接測量的檢測儀器。

四 使用與檢驗(yàn)中的幾點(diǎn)建議

4.1新投入使用的吊鉤要在鉤件上的噸位標(biāo)記、制造單位的技術(shù)文件和出廠合格證，并在正式使用前進(jìn)行載荷試驗(yàn)。

4.2吊鉤存在著發(fā)生裂紋的危險(xiǎn)，尤其使用時(shí)間長、工作環(huán)境惡劣、缺乏保養(yǎng)的吊鉤應(yīng)該重視。在用起重機(jī)的吊鉤應(yīng)根據(jù)使用狀況定期進(jìn)行檢查，但至少每半年檢查一次，并進(jìn)行清洗潤滑。吊鉤在工作過程中嚴(yán)禁超載 ，起吊應(yīng)緩慢， 避免產(chǎn)生沖擊載荷 。

4.3實(shí)際工作中吊鉤解體進(jìn)行無損檢測的工作量大、耗時(shí)長、一定程度上也會影響企業(yè)正常生產(chǎn)，故經(jīng)常性的解體檢查也不符合客觀現(xiàn)實(shí)。為保證吊鉤的安全要求，檢驗(yàn)員在現(xiàn)場可以根據(jù)起重機(jī)的工作級別、使用狀況、維護(hù)保養(yǎng)情況對使用單位進(jìn)行合理化的建議，比如確定吊鉤的全面檢查周期、檢驗(yàn)方法及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等。

4.4對于鐵質(zhì)材料吊鉤的裂紋以及無損檢測工藝的靈敏度，我們應(yīng)該優(yōu)先選用磁粉檢測方法。

參考文獻(xiàn)

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