塔式起重機(jī)傾翻墜落事故原因分析

鄒石橋

（湖南省特種設(shè)備檢驗(yàn)檢測研究院，湖南 長沙 410117）

引言

塔式起重機(jī)是動臂裝在高聳塔身上部的旋轉(zhuǎn)起重機(jī)。工作范圍大，主要用于多層和高層建筑施工中材料的垂直運(yùn)輸和構(gòu)件安裝。由金屬結(jié)構(gòu)，工作機(jī)構(gòu)和電氣系統(tǒng)三部分組成。近年來，隨著城市建設(shè)的快速發(fā)展和高層建筑物的增加，塔式起重機(jī)的使用越來越普遍。

本文通過現(xiàn)場勘查、化學(xué)成分分析、金相組織分析和力學(xué)分析性對塔式起重機(jī)傾翻墜落事故原因進(jìn)行分析。

1 塔式起重機(jī)系統(tǒng)基本情況

塔式起重機(jī)系統(tǒng)由金屬結(jié)構(gòu)，工作機(jī)構(gòu)和電氣系統(tǒng)三部分組成及其附件等三部分組成。

1.1 塔式起重機(jī)技術(shù)參數(shù)

圖1 塔式起重機(jī)系統(tǒng)示意圖

表1 主要技術(shù)參數(shù)（QTZ63B）

1.2 起重特性表及起重特性曲線

R 2.5～14.5 15 17 20 23 26.3 27 29 32 35 38 41 44 50 α=2 3.00 2.92 2.69 2.38 2.13 1.92 1.74 1.58 1.33 α=4 6.00 5.79 5.01 4.15 3.52 3.02 2.89 2.66 2.35 2.10 1.89 1.71 1.55 1.30

2 技術(shù)鑒定

2.1 現(xiàn)場勘察

測得變幅小車事故后處在離臂前端25.26米處，吊鉤與空罐墜落時(shí)砸在備用標(biāo)準(zhǔn)節(jié)上然后落到地面，被砸中的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)距離塔機(jī)回轉(zhuǎn)中心為7.7米（圖2、圖3）。

圖2 吊鉤墜落位置

圖3 小車位置

由于當(dāng)日天氣條件惡劣，北風(fēng)六級，塔機(jī)順時(shí)鐘回轉(zhuǎn)（逆北風(fēng)回轉(zhuǎn)），司機(jī)一般卸完料就起升加順時(shí)鐘回轉(zhuǎn)，由于起升定滑輪輪緣缺損，造成起升鋼絲繩在起升時(shí)脫槽，起升鋼絲繩隨即被卡死，吊鉤并不會再上升；起升鋼絲繩勢必對小車起到向內(nèi)牽引作用，但變幅鋼絲繩會立即限制小車不朝起升牽引方向運(yùn)動，兩個(gè)拉力形成對峙，小車驅(qū)動機(jī)構(gòu)機(jī)座與起重臂固定螺栓在此種受力狀況下突然出現(xiàn)破壞，導(dǎo)致小車卷筒和電機(jī)位移，產(chǎn)生沖擊力，使得起升鋼絲繩被切斷。由于沖擊力的慣性作用,使得小車的變幅方向朝內(nèi)(朝塔機(jī)回轉(zhuǎn)中心)，吊鉤與空罐墜落慣性方向也是朝內(nèi)，這就是吊鉤與空罐落在幅度為7.7米的地方,落點(diǎn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于26.54米的原因。

2.2 化學(xué)成分分析

對斷裂的三個(gè)螺栓（編號：1#、2#、3#）進(jìn)行化學(xué)成分分析，結(jié)果見表2。分析結(jié)果表明，所使用的材料40Cr的化學(xué)成分符合 GB3077-1999《合金結(jié)構(gòu)鋼》的規(guī)定。

表2 化學(xué)成分分析結(jié)果

2.3 金相顯微組織分析

對斷裂螺栓取樣進(jìn)行金相分析，其組織為回火索氏體和少量鐵素體，未見材質(zhì)劣化現(xiàn)象。

圖4 金相組織 400X

2.4 力學(xué)分析

螺栓材質(zhì)：40Cr，力學(xué)性能:抗拉強(qiáng)度δb=600MPα、沖擊值αkV=60J/cm2，截面積:S=πR2=π×10.92=373 mm2，空載時(shí)：幅度R=15.7m，單個(gè)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)質(zhì)量W=755KG=7550N（頂升加節(jié)配平要求），復(fù)原力矩M=RW=15.7×755=118530N·m（作用點(diǎn)在頂升油缸中心處）。

傾覆力矩:事故時(shí)小車所在幅度×吊鉤與空罐重量

M1=（0.8+26.54）×（172+200）=101700.48N·m（作用在頂升油缸中心處，172 kg為吊鉤重量、200 kg為空罐重量）。

M＞M1因此回轉(zhuǎn)塔身與回轉(zhuǎn)上支座連接螺栓前方是受拉力

P= [δb]×S =600×373=223800N，δb=P/S=223800/（373×4）=150MPα

[δb]＞δb靜態(tài)抗拉強(qiáng)度合格

A=[αkV]×S=60×3.73=220.38J/cm2

αkV=（3720÷4）/3.73=240.93J/cm2

αkV＞[αkV],結(jié)構(gòu)受到過大沖擊，出現(xiàn)結(jié)構(gòu)破壞。

3 結(jié)論

通過調(diào)查和技術(shù)鑒定，就塔式起重機(jī)傾翻墜落事故的原因，得出如下結(jié)論：

（1）直接原因

缺乏認(rèn)真仔細(xì)的檢查和平時(shí)定期維護(hù)保養(yǎng)，使得設(shè)備帶故障運(yùn)行，這是上部結(jié)構(gòu)傾覆墜落的主要原因；

（2）間接原因

惡劣的天氣環(huán)境是事故發(fā)生的次要原因。